[发明专利]一种高强度锆合金及高强度锆合金紧固件用棒材的制备方法

说明书

本发明公开了高强度锆合金及高强度锆合金紧固件用棒材的制备方法，该高强度锆合金，包括6‑12wt％的钼、1‑3wt％铌、0.5‑3wt％铜、0.2‑2.4wt％铬、0.6‑3wt％锡，其余组分为锆。本发明实施例提供的高强度锆合金，通过在锆中增加有钼、铌、铜、铬和锡等合金元素，并控制添加元素的含量，使得锆合金具有更良好耐腐蚀、抗氧化性和较高的强度综合性能。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其是涉及一种高强度锆合金及高强度锆合金紧固件用棒材的制备方法。

背景技术

在海洋、石油、化工、核电、风电等领域，对于高强度耐蚀紧固件要求不断增加，主要因为高强度耐蚀紧固件往往存在一些特殊的使用环境，例如， 50～50℃的交变温度环境、海边长期潮湿腐蚀性气氛和结构件之间的相对运动等等。尽管目前采用合金钢，但是存在活动构件易损伤、密度大和成本高等问题。锆合金与传统的合金钢等材料相比，热膨胀系数小，尺寸结构稳定，而且耐海水腐蚀非常好，耐大气腐蚀性能好。而纯锆的抗拉强度较低，只有大约300MPa，不满足结构件的1000MPa规定塑性延伸强度的要求。所以增强锆材强度以及在酸性环境下耐腐蚀性能成为了锆作为结构件使用的关键。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种高强度锆合金及高强度锆合金紧固件用棒材的制备方法，该高强度锆合金通过在锆中添加有钼、铌、铜、铬和锡等合金元素，并控制添加元素的含量，能够使得锆合金具有更良好耐腐蚀、抗氧化性和较高的强度综合性能。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种高强度锆合金，包括 6-12wt％的钼、1-3wt％铌、0.5-3wt％铜、0.2-2.4wt％铬、0.6-3wt％锡，其余组分为锆；

进一步地，钼的含量为7wt％-10wt％。

进一步地，铌的含量为1wt％-2wt％。

进一步地，铜的含量为1wt％-2wt％。

进一步地，铬的含量为1wt％-2wt％。

进一步地，锡的含量为1wt％-3wt％。

本发明的第二方面，还提供了一种高强度锆合金的用途，用于作为加工结构件的原材料。

根据本发明的第三方面，还提供了一种第一方面的高强度锆合金紧固件用棒材的制备方法，包括：将锆、钼、铜、铬、铌、锡和二氧化锆压制成电极块；将所述电极块采用真空自耗电弧熔炼得到铸锭；将所述铸锭由室温加热至1050℃～1150℃，并保温1～4h进行锻造，得到预设尺寸的坯体；将所述坯体进行多道次轧制。

进一步地，钼为粉末状或板条状，铜为粉末状或者为铜箔状，铬为粉末状，铌为屑料状或者颗粒状，锡为屑料状或者颗粒状。

进一步地，将所述电极块熔炼得到铸锭的步骤包括：通过二次熔炼得到铸锭，每次熔炼时控制熔炼过程中预真空度小于3Pa，熔化温度2200℃ -3000℃。

进一步地，在得到铸锭之后，在将所述铸锭由室温加热至1050℃～1150℃之前还包括：打磨所述铸锭，以去除所述铸锭表面的氧化皮。

进一步地，在得到坯体之后，在对将所述坯体轧制之前还包括：打磨所述坯体，以将所述坯体表面的氧化皮去除。

进一步地，将所述多道次轧制后得到的棒坯在600～800℃，保温0.5～4 小时热处理。