專利名稱：一種核反應堆燃料組件用鋯合金材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及鋯合金材料領域，尤其是涉及一種核壓水反應堆用鋯合金材料。
背景技術：
鋯的熱中子吸收截面非常小，并具有良好的耐高溫水腐蝕性能和力學性能，因此在水冷核反應堆中鋯合金被廣泛用作燃料棒的包殼材料和核反應堆芯的結構元件。隨著核動力反應堆技術朝著提高燃料燃耗和降低燃料循環成本、提高反應堆熱效率、提高安全可靠性的方向發展，對關鍵核心部件燃料元件包殼材料鋯合金的抗腐蝕性能、吸氫性能、力學性能及輻照尺寸穩定性等性能提出了更高的要求。燃料元件在服役條件(輻照、高溫、高壓及復雜的應力)下，要發生蠕變和疲勞。蠕變性能是鋯合金在水冷動力堆中工作時要考慮的重要問題之一，國內外對鋯合金的蠕變進行了大量的研究。目前最成熟、應用最廣泛的是被稱之為ττ-l、合金的鋯合金，但隨著核燃料組件向長壽期、高燃耗方向的發展，要求作為反應堆結構材料的鋯合金必須具有更好的耐蝕、抗蠕變、抗輻射生長等綜合性能，在這一點上ττ-l、Zr-4合金已不能滿足要求。近二十年來，壓水堆用鋯合金的研究趨勢是對已有材料的不斷改進和進行高性能新鋯合金的研究，總體思路是在系和&-Sn-Nb系合金的基礎上進行合金成分含量的調整以及添加其它合金元素，或者二者同時進行以達到提高合金整體性能的目的。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種核反應堆燃料組件用鋯合金材料，其綜合性能特別是抗腐蝕性能優異，適用作核壓水反應堆結構材料。為解決以上技術問題，本發明采用如下技術方案
一種核反應堆燃料組件用鋯合金材料，以所述鋯合金材料的總重量為基準，所述鋯合金材料由如下組分組成Nb 0. 8% 1.2%、Cu 0.01% 0. 1%、S 50ppm 200ppm、0 0.06% 0. 14%、C ( lOOppm、N ( 80ppm 以及 Zr 余量。根據本發明的一個優選方面，所述鋯合金材料的組成為Nb 0. 9% 1. 1%、Cu 0. 01% 0. 02%,S IOOppm 200ppm、0 0. 06% 0. 14%,C 彡 100ppm、N 彡 80ppm 以及 Zr 余量。根據本發明的另一優選方面，所述鋯合金材料的組成為Nb 0.9% 1.1%、Cu 0. 08% 0. 1%、S 50ppm 200ppm、0 0. 06% 0. 14%、C 彡 lOOppm, N 彡 80ppm 以及 Zr 余量。上述合金配方中，C和N為從原料中帶來的不可避免的雜質，本領域的一般技術人員應當了解，上述合金配方中可能還包括的一些從原料中帶來的其它不可避免的雜質成分，這些雜質成分以不可避免的量存在時不會對本發明鋯合金造成不利影響。本發明與現有技術相比具有以下優點本發明對傳統的合金進行優化設計，不僅提高了鋯合金的耐腐蝕性能，而且提高了合金的抗蠕變性能，另外，合金的綜合性能較好，滿足核壓水反應堆結構材料的要求。
具體實施例方式下面結合具體的實施例對本發明做進一步說明，但本發明不限于以下實施例 參見表1，其中給出了根據本發明的六種典型鋯合金材料的成分組成。表1實施例1至6的鋯合金及對比例的組成
權利要求
1.一種核反應堆燃料組件用鋯合金材料，其特征在于以所述鋯合金材料的總重量為基準，所述鋯合金材料由如下組分組成Nb 0. 8% 1. 2%、Cu 0. 01% 0. 1%、S 50ppm 200ppm、0 0. 06% 0. 14%、C ( IOOppm, N ( 80ppm 以及 Zr 余量。
2.根據權利要求1所述的鋯合金材料，其特征在于所述鋯合金材料的組成為Nb 0. 9% 1. 1%、Cu 0. 01% 0. 02%、S IOOppm 200ppm、0 0. 06% 0. 14%、C 彡 IOOppm, N ^ 80ppm以及^ 余量。
3.根據權利要求1所述的鋯合金材料，其特征在于所述鋯合金材料的組成為Nb 0. 9% 1. 1%、Cu 0. 08% 0. 1%、S 50ppm 200ppm、0 0. 06% 0. 14%、C 彡 IOOppm, N ^ 80ppm以及^ 余量。
全文摘要
本發明公開了一種核反應堆燃料組件用鋯合金材料，以所述鋯合金材料的總重量為基準，所述鋯合金材料由如下組分組成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。本發明對傳統的Zr-Nb合金進行優化設計，不僅提高了鋯合金的耐腐蝕性能，而且提高了合金的抗蠕變性能，另外，合金的綜合性能較好，滿足核壓水反應堆結構材料的要求。
文檔編號C22C16/00GK102220517SQ20111014766
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月2日 優先權日2011年6月2日
發明者張晏瑋, 王榮山, 王錦紅, 翁立奎, 耿建橋 申請人:中國廣東核電集團有限公司, 蘇州熱工研究院有限公司