本發明屬于金屬材料變形熱處理的技術領域，更具體地講，涉及一種鈾基合金的晶粒細化方法。

背景技術：

鈾基合金具有較好的力學性能和抗腐蝕性能，在核工程中具有廣泛的應用。而晶粒細小的鈾基合金不僅具有密度高以及核性能，同時還具有很寬泛的綜合力學性能，優良的抗腐蝕性能、超塑性以及形狀記憶效應等獨特性質。

通常的鈾基合金主要采用熔煉、鑄造的方法制造，為了消除成分偏析，一般在鑄造后采用γ相高溫下進行長時間保溫均勻化處理，這就不可避免地會形成粗大晶粒(100～300μm)。

眾所周知，在常規金屬材料中，晶粒尺寸對材料的力學性能和抗腐蝕性能均具有非常顯著的影響。在上個世紀中期，曾開展過大量貧鈾的晶粒細化實驗研究。但是關于鈾鈮合金的晶粒細化研究很少。

技術實現要素：

為了解決現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種可以顯著細化鑄態鈾基合金晶粒從而得到細小均勻的等軸晶組織的鈾基合金的晶粒細化方法。

本發明提供了一種鈾基合金的晶粒細化方法，所述晶粒細化方法包括以下步驟：

a、固溶熱處理：將鑄態鈾基合金在900～1150℃下保溫0.5～30h，隨后水淬至室溫；

b、連續冷軋處理：對步驟a獲得的固溶態鈾基合金進行連續冷軋，控制變形量為30～70％；

c、短時間固溶再結晶處理：將步驟b獲得的鈾基合金板材快速加熱至650～900℃并保溫10～90min，隨后立即水淬至室溫，獲得晶粒細小均勻的鈾基合金。

根據本發明鈾基合金的晶粒細化方法的一個實施例，步驟a和步驟c均在真空條件下進行，控制真空度不低于5×10^-3pa。

根據本發明鈾基合金的晶粒細化方法的一個實施例，在步驟b中，所述連續冷軋為多道次連續冷軋，控制單次壓下量為0.5～3％。

根據本發明鈾基合金的晶粒細化方法的一個實施例，在步驟b中，每道次冷軋之間不進行熱處理，并且在每道次冷軋結束后需待鈾基合金板材溫度降至室溫之后再進行下一道次冷軋。

根據本發明鈾基合金的晶粒細化方法的一個實施例，在步驟b中，在10～40℃的溫度下進行連續冷軋。

根據本發明鈾基合金的晶粒細化方法的一個實施例，以質量百分比計，所述鈾基合金中鈮的含量為1～10％，鐵的含量為0.01～0.1％。

本發明用冷變形加熱處理的方法有效地細化鈾基合金晶粒，該方法簡單可行、操作快捷，可以顯著細化鑄態鈾基合金晶粒，得到細小均勻的等軸晶組織。

附圖說明

圖1示出了根據本發明示例性實施例的鈾基合金的晶粒細化方法的工藝路線圖。

圖2示出了實施例1中對鑄態鈾基合金進行固溶熱處理及相應的水淬處理后的微觀組織(a)和晶粒尺寸分布(b)。

圖3示出了實施例1中對固溶態鈾基合金進行連續冷軋處理和短時間固溶再結晶處理及相應的水淬處理后的微觀組織(a)和晶粒尺寸分布(b)。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

以質量百分比計，本發明中所指的鈾基合金至少包括鈮和鐵，其中，鈮的含量為1～10％，鐵的含量為0.01～0.1％。

下面將對本發明的鈾基合金的晶粒細化方法進行詳細說明。

圖1示出了根據本發明示例性實施例的鈾基合金的晶粒細化方法的工藝路線圖。根據本發明的示例性實施例，所述鈾基合金的晶粒細化方法包括以下多個步驟。

步驟a：固溶熱處理

將鑄態鈾基合金在900～1150℃下保溫0.5～30h，隨后水淬至室溫。

本步驟的固溶熱處理是為了使鑄態鈾基合金中的溶質原子充分固溶到基體中，進而消除成分偏析，有利于細化晶粒。

其中，本步驟優選地在真空條件下進行以防止合金被氧化，控制真空度不低于5×10^-3pa。

步驟b：連續冷軋處理

對步驟a獲得的固溶態鈾基合金進行連續冷軋，控制變形量為30～70％。

本步驟的連續冷軋處理是為了使合金在強烈塑性變形下進而使晶粒細化。其中，變形量不宜太低，需保持在30％以上，否則難以得到所需的晶粒細化效果。

本步驟中的連續冷軋為多道次連續冷軋，優選地控制單次壓下量為0.5～3％，以防止板材開裂。并且，本步驟在在10～40℃的溫度下進行連續冷軋，每道次冷軋之間不進行熱處理。

由于板材在每次冷軋后，大部分變形能以熱量的形式釋放，因此優選地在每道次冷軋結束后待鈾基合金板材溫度降至室溫之后再進行下一道次冷軋。

步驟c：短時間固溶再結晶處理

將步驟b獲得的鈾基合金板材快速加熱至650～900℃并保溫10～90min，隨后立即水淬至室溫，獲得晶粒細小均勻的鈾基合金。

本步驟進行的固溶再結晶處理是為了使鈾基合金發生再結晶，從而使得晶粒顯著減小。其中，再結晶溫度不宜低于亞共析溫度點(～650℃)，否則鈾基合金將發生相分解而不會發生再結晶。

其中，本步驟同樣地在真空條件下進行以防止合金被氧化，控制真空度不低于5×10^-3pa。

采用本發明的晶粒細化方法能夠顯著細化鈾基合金的晶粒尺寸，獲得細小均勻的等軸晶組織。

應理解，本發明詳述的上述實施方式及以下實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，本領域的技術人員根據本發明的上述內容作出的一些非本質的改進和調整均屬于本發明的保護范圍。

下面結合具體實施例對本發明鈾基合金的的晶粒細化方法作進一步說明。

實施例1：

1)固溶熱處理：將鑄態鈾基合金進行固溶熱處理，溫度為900℃，保溫時間為20h，然后水淬至室溫。圖2示出了實施例1中對鑄態鈾基合金進行固溶熱處理及相應的水淬處理后的微觀組織(a)和晶粒尺寸分布(b)。如圖2a和圖2b所示，可以看出初始固溶態樣品晶粒粗大且不均勻，平均晶粒尺寸為100μm。

2)連續冷軋處理：變形溫度為室溫(10～40℃)，變形量控制為50％。其中，本步驟中的冷軋為多道次連續冷軋，單次壓下量控制在0.5～3％范圍內；并且在每道次冷軋后待板材溫度降至室溫再進行下一道次冷軋。

3)短時間固溶再結晶處理：將上步驟獲得的板材鈾基合金快速加熱至700℃進行固溶再結晶熱處理，保溫時間為30min，然后立即水淬至室溫。圖3示出了實施例1中對固溶態鈾基合金進行連續冷軋處理和短時間固溶再結晶處理及相應的水淬處理后的微觀組織(a)和晶粒尺寸分布(b)。如圖3a和圖3b所示，可以看出經過軋制固溶處理后，合金的晶粒得到明顯細化，變為細小均勻的等軸晶粒，平均晶粒尺寸為5μm。

其中，步驟1中熱處理以及步驟3中熱處理均在真空條件下進行，真空度不低于5×10^-3pa。。其中，本實施例鈾基合金中鈮的質量百分含量為5.0％，鐵的質量百分含量為0.05％。

實施例2：

1)固溶熱處理：將鑄態鈾基合金進行固溶熱處理，溫度為1000℃，保溫時間10h，然后水淬至室溫。

2)連續冷軋處理：變形溫度為室溫(10～40℃)，變形量控制為30％。其中，本步驟中的冷軋為多道次連續冷軋，單次壓下量控制在0.5～3％范圍內；并且在每道次冷軋后待板材溫度降至室溫再進行下一道次冷軋。

3)短時間固溶再結晶處理：將上步驟獲得的板材鈾基合金快速加熱至800℃進行固溶再結晶熱處理，保溫時間為20min，然后立即水淬至室溫。

其中步驟1中熱處理以及步驟3中熱處理均在真空條件下進行，真空度不低于5×10^-3pa。其中，本實施例中鈾基合金中鈮的質量百分含量為7.0％，鐵的質量百分含量為0.02％。

實施例3：

1)固溶熱處理：將鑄態鈾基合金進行固溶熱處理，溫度為1100℃，保溫時間8h，然后水淬至室溫。

2)連續冷軋處理：變形溫度為室溫(10～40℃)，變形量控制為70％。其中，本步驟中的冷軋為多道次連續冷軋，單次壓下量控制在0.5～3％范圍內；并且在每道次冷軋后待板材溫度降至室溫再進行下一道次冷軋。

3)短時間固溶再結晶處理：將上步驟獲得的板材鈾基合金快速加熱至900℃進行固溶再結晶熱處理，保溫時間為10min，然后立即水淬至室溫。

其中步驟1中熱處理以及步驟3中熱處理均在真空條件下進行，真空度不低于5×10^-3pa。其中，本實施例中鈾基合金中鈮的質量百分含量為9.0％，鐵的質量百分含量為0.01％。

綜上所述，本發明的冷變形加熱處理的方法可以有效地細化鈾基合金晶粒，得到細小均勻的等軸晶組織。該方法簡單可行、操作快捷。

本發明并不局限于前述的具體實施方式。本發明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。