[发明专利]一种核电用高强度镍基合金丝材、制造方法及应用

说明书

本发明公开了一种核电用高强度镍基合金丝材，合金按重量百分比，其化学成分配比为：C：0.02‑0.06；Cr：16.0‑19.0；Mo：1.8‑2.5；W：1.0‑2.0；Al：0.2‑0.8；Ti：1.2‑1.7；Nb：4.0‑4.6；B≤0.002；Mg：0.002‑0.003；P：0.010‑0.020；Fe：16.0‑18.0；余量为镍和不可避免的杂质；所述丝材的直径为还公开了该丝材的制造方法。以及其在核电方面的应用。本发明的一种核电用高强度镍基合金丝材，该合金能够在350℃以上、17MPa高温高压、腐蚀环境下长期使用，特别适用于核反应堆。

技术领域

本发明涉及本发明涉及核电弹簧丝材用高强度镍基合金制造的相关技术领域，尤其涉及一种使用温度在350℃以上，可承受较高应力、耐松弛性能的变形高温合金丝材及其制造方法。

背景技术

核反应堆是核电站的核心，被称为核电站的“心脏”。用于核反应堆的压紧弹簧、及其相关组件弹簧用丝材，由于长期经受高温(大于350℃)、高压(大于17MPa)以及反应堆冷却剂的腐蚀等作用，因此对弹簧用丝材提出全面性能要求：材料既要具有耐高温、高压，又要具有足够的韧性、塑性及抗腐蚀等性能。目前，国内核反应堆弹簧组件多选用镍基变形高温合金丝材制备而成。由于镍基高温合金丝材制备必须采用冷拉工艺，而镍基合金的应变强化系数极高，这就导致丝材制备难度极大。因此，目前国内核电用丝材大量依赖进口，采购成本极高。为了进一步降低制造成本，降低进口依赖度，开发出新型高强度镍基合金丝材势在必行。

专利文献CN105483448 A介绍了一种核用镍基高温合金GH4145丝材的制备方法，其成分控制见下表1。该制造方法主要强调整个制造流程无酸洗，满足核电要求。但是，按照此办法制备的GH4145合金丝材强度偏低，不能满足新一代核电用丝材要求。

专利文献CN106636848 A介绍了一种耐磨抗蚀耐镍基合金丝材的制备方法，其成分控制见下表1。该发明丝材具有良好的抗高温氧化、耐腐蚀性和较高的强度，可应用于航空发动机、燃气轮机等领域。但是，该合金由于添加了Co、Ta、Re等贵金属元素，因此其制造成本极高，不具有经济性。而且该合金中含有较高B元素，其会造成核燃料中子衰减，因此不适于核电领域使用。

上述专利文献和本发明的成分比较见表1所示。

表1检索专利中合金成分及本发明合金成分(wt％)

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种核电用高强度镍基合金丝材。

本发明还提供了该丝材的制造方法。还提供了该高强度镍基合金丝材的应用。

本发明的技术方案是，一种核电用高强度镍基合金丝材，合金按重量百分比，其化学成分配比为：

C：0.02-0.06；Cr：16.0-19.0；Mo：1.8-2.5；W：1.0-2.0；Al：0.2-0.8；Ti：1.2-1.7；Nb：4.0-4.6；B≤0.002；Mg：0.002-0.003；P：0.010-0.020；Fe：16.0-18.0；余量为镍和不可避免的杂质；所述丝材的直径为

优选的是，高强度镍基合金丝材的直径为

本发明合金选择此化学成分范围原因如下：

C：0.02-0.06％

C是镍基高温合金中碳化物形成的必需元素。C含量低于0.02导致碳化物较少，对于晶粒组织细化和性能不利，同时也不利于真空冶炼脱氧。C含量高于0.06会形成过多的碳化物造成夹杂物过多和偏析倾向，致使晶粒不均匀和合金塑性恶化。

Cr：16.0-19.0％