[发明专利]一种铪板的加工方法

说明书

本发明公开了一种铪板的加工方法，该方法包括：一、将铪铸锭加热至1000℃～1200℃后保温1h～3h，然后锻造制成锻造板坯，锻造比为3～5；二、将锻造板坯修磨后加热至700℃～900℃并保温30min～90min，然后进行多火次热轧，制成热轧板坯；三、将热轧板坯依次经分切和矫平后进行真空退火，然后通过机加和脱脂酸洗，制成铪板。本发明通过控制锻造温度和锻造比加工锻造板坯，采用多火次热轧工艺加工热轧板坯，并控制热轧板坯的退火温度，使铪板芯部晶粒破碎充分，保证铪板材表面与芯部组织一致性，保证板材在加工过程中不会严重氧化和严重开裂，最终制备的铪板的力学性能和腐蚀性能符合制备ASTM标准。

技术领域

本发明属于金属材料制备领域，具体涉及一种铪板的加工方法。

背景技术

含硼(B)、镉(Cd)的中子吸收材料常被制成控制棒，以调节核反应堆功率和补偿燃料消耗，如碳化硼(B₄C)在压水堆(PWR)和沸水堆(BWR)中用作控制棒，银铟镉(AgInCd)常作为PWR堆控制棒材料。PWR中长达4米的控制棒主要由柱状B₄C和AgInCd颗粒装在不锈钢包壳中组成，核反应堆运行过程中控制棒内的B₄C和AgInCd肿胀使不锈钢包壳存有破裂风险，而运行时控制棒的步跃运动或快速落棒都会引起不锈钢包壳表面磨损，这些问题的出现会降低现有B₄C和AgInCd控制棒寿命。

铪(Hf)的中子吸收截面达200巴，具有优良的核性能和腐蚀性能。Hf作为控制棒，其服役寿命远远高B₄C和AgInCd，是核动力主要控制棒材料。近年来，随着锆铪分离技术的成熟，全球核级海绵锆产能已经达到10000吨/年，意味着Hf的产能接近200吨/年。Hf在核电中作为控制棒材料正得到推广和应用，如VVER、RBMK反应堆中就以铪作为控制棒。

铪材的加工性能对变形量、变形温度较为敏感，变形量过大、变形温度过低加工过程中容易出现裂纹缺陷，变形量过小则芯部变形不充分，使得铪板力学性能和腐蚀性能难以满足要求，这就需要对铪板的加工工艺进行研究，以合理调控关键变形参数，提高铪板的性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种铪板的加工方法。该铪板的加工方法通过控制制造过程中的锻造比、锻造温度、每火次热轧的轧制变形量及轧制温度，充分破碎了铪铸锭及板坯芯部粗大的晶粒，使得内外组织趋于一致，从而保证了成品板材的腐蚀性能和力学性能。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种铪板的加工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将铪铸锭加热至1000℃～1200℃后保温1h～3h，然后锻造制成锻造板坯；所述锻造采用的锻造比为3～5，所述锻造板坯的厚度为30mm～60mm；

步骤二、将步骤一中制成的锻造板坯修磨后加热至700℃～900℃并保温30min～90min，然后进行多火次热轧，制成热轧板坯；所述热轧每火次进行多道次轧制，所述热轧板坯的厚度为4mm～9mm；

步骤三、将步骤二中制成的热轧板坯依次经分切和矫平后进行真空退火，然后通过机加和脱脂酸洗，制成铪板，所述铪板的厚度为3mm～7mm。

一方面，铪的熔点为2233℃，其α/β相转变温度高达1760℃，在α相区内变形滑移系较少，加之铪中不可避免的存在氧、锆、铁等杂质元素，引起铪塑性下降，尤其是氧元素，除非氧含量在非常低的水平，其冷加工变形能力一般不超过25％；另一方面，铪铸锭补缩位置晶粒粗大，枝晶间杂质元素容易富集，存在一定程度的偏析，晶界容易过烧；同时，铪容易氧化，加热温度高于1200℃时会导致锻件表面形成大量氧化，造成烧损甚至表面过烧。