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    重庆时时彩赢了2000万: 一种核反应堆燃料组件用锆合金材料.pdf

    关 键 词:
    一种 核反应堆 燃料 组件 合金材料
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    摘要
    申请专利号:

    CN201110147666.6

    申请日:

    2011.06.02

    公开号:

    CN102220517A

    公开日:

    2011.10.19

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 专利权人的姓名或者名称、地址的变更IPC(主分类):G21C 3/07变更事项:专利权人变更前:苏州热工研究院有限公司变更后:苏州热工研究院有限公司变更事项:地址变更前:215004 江苏省苏州市西环路1788号变更后:215004 江苏省苏州市西环路1788号变更事项:专利权人变更前:中国广东核电集团有限公司变更后:中国广核集团有限公司|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C22C 16/00申请日:20110602|||公开
    IPC分类号: C22C16/00; G21C3/07 主分类号: C22C16/00
    申请人: 苏州热工研究院有限公司; 中国广东核电集团有限公司
    发明人: 张晏玮; 王荣山; 翁立奎; 王锦红; 耿建桥
    地址: 215004 江苏省苏州市西环路1788号
    优先权:
    专利代理机构: 苏州创元专利商标事务所有限公司 32103 代理人: 孙仿卫;汪青
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201110147666.6

    授权公告号:

    |||102220517B||||||

    法律状态公告日:

    2013.12.04|||2013.02.13|||2011.11.30|||2011.10.19

    法律状态类型:

    专利权人的姓名或者名称、地址的变更|||授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种核反应堆燃料组件用锆合金材料,以所述锆合金材料的总重量为基准,所述锆合金材料由如下组分组成:Nb?0.8%~1.2%、Cu?0.01%~0.1%、S?50ppm~200ppm、O?0.06%~0.14%、C≤100ppm、N≤80ppm以及Zr余量。本发明对传统的Zr-Nb合金进行优化设计,不仅提高了锆合金的耐腐蚀性能,而且提高了合金的抗蠕变性能,另外,合金的综合性能较好,满足核压水反应堆结构材料的要求。

    权利要求书

    权利要求书
    1.   一种核反应堆燃料组件用锆合金材料,其特征在于:以所述锆合金材料的总重量为基准,所述锆合金材料由如下组分组成:Nb 0.8%~1.2%、Cu 0.01%~0.1%、S 50ppm~200ppm、O 0.06%~0.14%、C≤100ppm、N≤80ppm以及Zr余量。

    2.   根据权利要求1所述的锆合金材料,其特征在于:所述锆合金材料的组成为:Nb 0.9%~1.1%、Cu 0.01%~0.02%、S 100ppm~200ppm、O 0.06%~0.14%、C≤100ppm、N≤80ppm以及Zr余量。

    3.   根据权利要求1所述的锆合金材料,其特征在于:所述锆合金材料的组成为:Nb 0.9%~1.1%、Cu 0.08%~0.1%、S 50ppm~200ppm、O 0.06%~0.14%、C≤100ppm、N≤80ppm以及Zr余量。

    说明书

    说明书一种核反应堆燃料组件用锆合金材料
    技术领域
    本发明涉及锆合金材料领域,尤其是涉及一种核压水反应堆用锆合金材料。
    背景技术
    锆的热中子吸收截面非常小,并具有良好的耐高温水腐蚀性能和力学性能,因此在水冷核反应堆中锆合金被广泛用作燃料棒的包壳材料和核反应堆芯的结构元件。随着核动力反应堆技术朝着提高燃料燃耗和降低燃料循环成本、提高反应堆热效率、提高安全可靠性的方向发展,对关键核心部件燃料元件包壳材料锆合金的抗腐蚀性能、吸氢性能、力学性能及辐照尺寸稳定性等性能提出了更高的要求。燃料元件在服役条件(辐照、高温、高压及复杂的应力)下,要发生蠕变和疲劳。蠕变性能是锆合金在水冷动力堆中工作时要考虑的重要问题之一,国内外对锆合金的蠕变进行了大量的研究。目前最成熟、应用最广泛的是被称之为Zr-2、Zr-4合金的锆合金,但随着核燃料组件向长寿期、高燃耗方向的发展,要求作为反应堆结构材料的锆合金必须具有更好的耐蚀、抗蠕变、抗辐射生长等综合性能,在这一点上Zr-2、Zr-4合金已不能满足要求。
    近二十年来,压水堆用锆合金的研究趋势是对已有材料的不断改进和进行高性能新锆合金的研究,总体思路是在Zr-Nb系和Zr-Sn-Nb系合金的基础上进行合金成分含量的调整以及添加其它合金元素,或者二者同时进行以达到提高合金整体性能的目的。
    发明内容
    本发明所要解决的技术问题是提供一种核反应堆燃料组件用锆合金材料,其综合性能特别是抗腐蚀性能优异,适用作核压水反应堆结构材料。
    为解决以上技术问题,本发明采用如下技术方案:
    一种核反应堆燃料组件用锆合金材料,以所述锆合金材料的总重量为基准,所述锆合金材料由如下组分组成:Nb 0.8%~1.2%、Cu 0.01%~0.1%、S 50ppm~200ppm、O 0.06%~0.14%、C≤100ppm、N≤80ppm以及Zr余量。
    根据本发明的一个优选方面,所述锆合金材料的组成为:Nb 0.9%~1.1%、Cu 0.01%~0.02%、S 100ppm~200ppm、O 0.06%~0.14%、C≤100ppm、N≤80ppm以及Zr余量。
    根据本发明的另一优选方面,所述锆合金材料的组成为:Nb 0.9%~1.1%、Cu 0.08%~0.1%、S 50ppm~200ppm、O 0.06%~0.14%、C≤100ppm、N≤80ppm以及Zr余量。
    上述合金配方中,C和N为从原料中带来的不可避免的杂质,本领域的一般技术人员应当了解,上述合金配方中可能还包括的一些从原料中带来的其它不可避免的杂质成分,这些杂质成分以不可避免的量存在时不会对本发明锆合金造成不利影响。
    本发明与现有技术相比具有以下优点:本发明对传统的Zr-Nb合金进行优化设计,不仅提高了锆合金的耐腐蚀性能,而且提高了合金的抗蠕变性能,另外,合金的综合性能较好,满足核压水反应堆结构材料的要求。
    具体实施方式
    下面结合具体的实施例对本发明做进一步说明,但本发明不限于以下实施例:
    参见表1,其中给出了根据本发明的六种典型锆合金材料的成分组成。
    表1 实施例1至6的锆合金及对比例的组成

    具有表1中组成的锆合金材料均按照如下步骤制备得到:以中间合金的形式向核级海绵锆中添加需要量的Nb、Cu元素,以氧化物的形式向海绵锆中加入需要量的O、S元素。将海绵锆压制成一定形状和尺寸的电极,采用真空自耗电弧炉将电极经三次真空自耗熔炼后得到铸锭。将铸锭锻造成所需要形状的坯料后,再对坯料进行淬火和固溶处理;再经一定变形量的热加工、冷加工及中间退火后加工成板材,板材经再结晶退火处理后加工成样品。
    对本发明的6种锆合金板材和已有Zr-1Nb锆合金板材进行腐蚀性能试验。腐蚀试验在高压釜中进行,腐蚀条件为400℃、10.3MPa去离子水蒸汽,腐蚀时间均为100天、130天、160天、190天、220天、250天、280天、310天,表2列出了本发明实施例和已有Zr-1Nb锆合金在上述腐蚀条件下的腐蚀增重。
    表2 实施例1-6锆合金板材与Zr-1Nb合金在400℃/10.3MPa蒸汽腐蚀结果比较

    从表2的数据可以看出,本发明锆合金与现有的Zr-1Nb合金相比,在高温蒸汽中具有优异的抗腐蚀性能。因而,本发明锆合金可以用作核反应堆芯燃料棒的包覆层、格栅以及其它结构件材料。
    实验2蠕变实验
    为了评估由实施例1~6制备的6种合金的蠕变变形,通过对样品负载200MPa的重量,于375℃进行蠕变试验100小时和6300小时。结果示于表3中
    表3 实验例合金的蠕变变形率

    从表3的数据可以看出,本发明锆合金具有比现有的Zr-1Nb合金相更优异的蠕变变形能力。
    上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的?;し段?。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的?;し段е??!  ∧谌堇醋宰ɡ鴚ww.www.4mum.com.cn转载请标明出处

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