[发明专利]小型水冷核反应堆用锆合金包壳材料及其制备方法

权利要求书

1.一种小型水冷核反应堆用锆合金包壳材料，其特征在于，以重量百分比计，该锆合金的化学组成为：0.6～1.2％Sn，0.2～0.5％Fe，0.1～0.3％Cr，0.03～0.15％Nb，0.008～0.012％Si，0～0.08％Ge、0～0.08％Cu、0～0.05％Ni，余量为Zr。

2.根据权利要求1所述小型水冷核反应堆用锆合金包壳材料，其特征在于，以重量百分比计，该锆合金的化学组成为：该锆合金的化学组成为：1.0％Sn，0.35％Fe，0.15％Cr，0.05％Nb，0.01％Si，余量为Zr。

3.根据权利要求1所述小型水冷核反应堆用锆合金包壳材料，其特征在于，以重量百分比计，该锆合金的化学组成为：0.6～1.2％Sn，0.2～0.5％Fe，0.1～0.3％Cr，0.03～0.15％Nb，0.008～0.012％Si，同时还包括0.01～0.08％Ge、0.01～0.08％Cu、0.01～0.05％Ni中的任意一种或任意多种，余量为Zr。

4.根据权利要求3所述小型水冷核反应堆用锆合金包壳材料，其特征在于，以重量百分比计，该锆合金的化学组成为：0.8～1.0％Sn，0.25～0.35％Fe，0.15～0.25％Cr，0.05～0.10％Nb，0.008～0.012％Si，同时还包括0.02～0.06％Ge、0.02～0.06％Cu、0.01～0.05％Ni中的任意一种或任意多种，余量为Zr。

5.根据权利要求4所述小型水冷核反应堆用锆合金包壳材料，其特征在于，以重量百分比计，该锆合金的化学组成为：1.0％Sn，0.35％Fe，0.15％Cr，0.05％Nb，0.01％Si，0.03％Ge，余量为Zr。

6.根据权利要求4所述小型水冷核反应堆用锆合金包壳材料，其特征在于，以重量百分比计，该锆合金的化学组成为：1.0％Sn，0.35％Fe，0.15％Cr，0.08％Nb，0.01％Si，0.05％Cu，余量为Zr。

7.根据权利要求4所述小型水冷核反应堆用锆合金包壳材料，其特征在于，以重量百分比计，该锆合金的化学组成为：1.0％Sn，0.35％Fe，0.15％Cr，0.08％Nb，0.01％Si，0.03％Ni，余量为Zr。

8.一种权利要求1所述小型水冷核反应堆用锆合金包壳材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：

a.熔炼过程：

按照重量百分比计算，称量目标制备的锆合金的原料的化学组成为：0.6～1.2％Sn，0.2～0.5％Fe，0.1～0.3％Cr，0.03～0.15％Nb，0.008～0.012％Si，0～0.08％Ge、0～0.08％Cu、0～0.05％Ni，余量为Zr；利用非自耗真空电弧炉，将配制好的原料熔炼成60～65g的钮扣锭，熔炼过程通高纯Ar气保护；为保证合金成分的均匀，合金锭每熔炼一次都要翻转，共熔炼至少6次；

b.热压加工处理：

将在所述步骤a中制备的合金锭在不低于700℃预热至少30min后，放在不同高度、宽度的模具中用油压机反复热压，得到厚度不大于10mm，宽度不大于20mm的条块状坯料，便于后续的轧制加工；

c.坯料打磨、酸洗处理：

将在所述步骤b中热压后的坯料用砂轮机打磨掉表面的氧化皮，再用混合酸酸洗和自来水冲洗，使样品表面光亮、没有污物；

d.进行β相区均匀化处理：

将经过所述步骤c处理后的表面光洁的坯料放在真空度至少为5×10^-3Pa的石英管内，在管式电炉中加热到不低于1030℃进行保温至少40min，然后将电炉推离石英管，进行浇水冷却；

e.热轧加工处理：

将经过所述步骤d处理后的坯料在不低于700℃中进行预热至少30min后，经多次热轧至不大于2.5mm厚的板材；

f.进行β相空冷处理：

将经过所述步骤e热轧加工处理后的板材经酸洗去除氧化皮后，在真空度至少为5×10^-3Pa的管式电炉中加热到不低于1030℃继续进行保温至少40min，然后将电炉推离石英管，浇水冷却；

g.四道次冷轧和中间退火处理：

将经过所述步骤f进行β相空冷后的锆合金板材经四道次冷轧和中间退火，得到厚度不大于0.7mm厚的薄板材，然后剪切成所需尺寸的片状锆合金薄板；

h.最终退火处理：

将在所述步骤f中制备的锆合金薄板进行酸洗后，放在真空度至少为5×10^-3Pa的管式电炉中加热到不低于580℃进行保温至少5h，然后进行空冷，得到小型水冷核反应堆用锆合金包壳材料板带。