[发明专利]核反应堆用锆合金一种Zr—Sn-Fe-Cr中间合金及制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于合金制造技术领域，特别是核反应堆用锆合金冶炼过程中中间合金的制造。 

背景技术

核反应堆中热交换器锆合金管制造专用的锆合金，含有Zr、Sn、Fe等多种元素，在锆合金冶炼中，一般都是直接添加各种元素单质，但是由于元素Sn熔点很低，直接添加往往导致偏锡，使得锡元素添加量很难控制，造成合金冶炼合格率能很低，一般只有30％左右。 

发明内容

本发明目的是提供一种核反应堆用锆合金一种Zr-Sn-Fe-Cr中间合金，该合金在锆合金冶炼中添加可以保证各元素含量稳定准确。 

为实现上述目的，本发明核反应堆用锆合金一种Zr-Sn-Fe-Cr中间合金，其各组分重量百分比含量如下： 

所述合金的制备工艺为：按照配比配料→真空等离子氩弧初次熔炼→悬浮炉熔炼→铸锭车屑→分析→入库。 

配比时Zr用原子能级海绵锆；Sn用“0”级锡，并轧成锡带； Fe采用纯铁粉，Fe≥99.9％；Cr采用的纯铬粉；并用锡带将各种原料包制成重量不少于50g的合金小球。悬浮炉充氩熔炼，防止锡损失；同时悬浮炉内采用水冷紫铜坩埚防止其他元素杂质的污染。 

本发明由于采用中间合金的方式加入到锆合金的冶炼中，保证了各元素成分准确和稳定，同时采用真空等离子氩弧初次熔炼，因锡元素熔点低，采用本工艺使合金初步合金化，防止锡元素的挥发。另外悬浮炉熔炼时充氩熔炼，防止锡损失；悬浮炉内采用水冷紫铜坩埚，防止了其他元素杂质的污元素。 

具体实施方式

1、中间合金名义成分：Zr-33Sn-4.6Fe-2.3Cr 

2、化学成分见下表： 

3、生产工艺流程： 

3.1配比：Zr-35Sn-4.55Fe-2.55Cr 配比称重100g 

Zr采用原子能级海绵锆，Sn采用“0”级锡刨屑及0.5mm厚Sn带，Fe采用纯Fe粉，Fe≥99.9％Cr采用纯Cr粉Cr≥99.6％按称重100g进行配料，其中海绵锆：57.9g，Sn屑加Sn带：35g，Fe粉：4.55g Cr粉：2.55g称重后用Sn带包制成重100g的小球。3.2真空等离子氩弧初次熔炼 

每次装入真空室50个已用Sn带包制好的合金小球，抽真空至 1Pa以下，采用真空等离子氩弧焊机对合金球逐个熔炼，熔炼至完全液体，凝固后脱壳继续熔炼，熔炼电流250～300A  电压30～40V 

3.3悬浮炉熔炼 

装炉：每次装炉50个已初步熔炼的合金球，约5kg 

熔炼炉真空：≤1Pa/min 

充氩压力：-0.2大气压 

功率：10KW/3min-20KW/5min-30KW/5min-40KW/5min-50KW/5min-60KW/至完全熔化-40KW 

/保温10min-液体 

冷却时间：2h 。