[其他]锆合金板的制造方法

说明书

本发明涉及核反应堆结构件同锆合金板的制造，因此，这种合金板就必须保持有高温机械性质，同时应具备与核反应堆堆芯压力容器所接触的环境（压水反应堆中一次回路内的含硼水）相适应的化学稳定性。

锆基合金，特别是以“锆锡合金（Zircaloy）”著称的锆基合金，已广泛用于核反应堆。在锆锡合金中，当前普遍采用的一种为“锆锡合金（Zircaloy）4”，它除锆之外尚含有锡、铁与铬，以及通常小于百万分之70的极低含量之镍。“锆锡合金4”除了无法避免的杂质外，尚可包含一些添加的元素，尤其是添加含量为百万分之80～270的溶解状态的碳，用以改进机械性质。

已提出有许多种处理方法来改善锆基合金的机械或化学性质。这类处理方法例如有公开在法国专利1525276;1327734;2307884;2019129与2219979中的那些。其中绝大多数是使此种合金对于高温蠕变具有所需要的高稳定性，以满足减少由此种合金构成之包壳发生破裂的风险。但这些结果的取得则常常要牺牲此种合金的其它性质，尤其要对把这种合金冷加工成薄板的可能性带来不利影响。

另外，英国专利997761公开了一种用来改进全然不同于“锆锡合金4”的，含铌的锆合金类的一种方法。其中的一道关键工序在于引入氧以及与氧的引入和继后的淬火密切相关的时效处理。法国专利1307550也披露了，用来改进含铌的锆合金类的抗腐蚀性的一种热处理方法。然而，上述热处理看来是在高于结晶化温度的某个温度下进行的。

本发明的目的在于提供一种制造此类合金板的改进方法，其中最后一道工序是合金料带的冷成形。更具体的目标则是提供出这样的合金料带，它兼具以下两个方面所需的性质：即能成形出质量合乎要求的板材，同时所具的延性能允许用压、锻之类冷加工方法作最终成形。

为此目的，本发明给出了一种方法，先经热轧形成带料，继以高速冷锻进行冷轧，直至轧得的厚度达到切割成形和冷成形出的板厚，此时将该带料在低于锆基合金的重结晶温度下再行加热，以消除其内应力。

尤其是在要将此种合金板结合到一支承核燃料元件的格栅体中，因而需要有用来约束这些元件的止挡时，可沿此带料延轧方向的横向切割下板材，以获得很高的机械强度，以经受地震中所产生的力而不发生蠕变。

本发明特别适用于“锆锡合金4”型合金，此时，上述的重新加热是在440°至490℃之间加热2至100小时，一般是在460℃左右重新加热约24小时。经过这样的热处理可获得近似冷锻金属的性质，“锆锡合金4”的重结晶是从约500℃开始的。

本发明将从下述的一种方法的说明中获得更好的理解，这一方法特别适于制作构成法国专利2533352之主题的那种格栅体的板材，该项专利说明书可作为参考。

后面仅有的一张附图是可以实施本发明的那种合金板的示意图。

下面参照此附图，板件10以规则的间隔包括在两个冷孔型中经模压（锻压与冲压）而形成的止挡12。此种板件的厚度通常为0.3或0.4毫米，构成格栅体的内部隔片，格栅体的框架则是由一般厚为0.6或0.8毫米的较厚的板带制成。

此类板件一旦形成后，必须在辐射下只有很低的横向增长，具备很高的机械强度和不使止挡发生蠕变。为了满足后一条件，可假定从其上切割下板件10的带料，在315℃时须具有以下的最低特性：

弹性应力极限E，0.2%时：250MPa;

断裂荷载：280MPa。

除此，环境温度时在牵引力下均匀分布的延伸度至少须为4%，以便冲压与弯曲成形，尤其是为了形成图中所示的那种止挡12时。这样的延伸度可以由以下方式获得，即通过重新加热使此种锆锡基合金完全重结晶化，以消除冷轧工序中所引入的绝大部分位错;但这样会使315℃时的机械特性降低，特别是在0.2%时的弹性应力极限下降到90MPa;机械特性的这种下降，可能导致此类板件在格栅体中元件的荷载下发生永久性的塑性变形。随着辐照而加重的这种特性下降，将减小支托住燃料元件的力。

当把一种方法（它的连续工序将描述于后面）应用于名义含量为约锡1.5%、铁0.21%、铬0.10%的锆锡合金时，就能满意地兼顾冷变形性质与幅照下的热稳定性。