[发明专利]一种耐高温抗辐照核场用合金及制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种耐高温抗辐照合金及其制备方法及应用，还公开了一种采用这种合金制备的核场载料盘，这种耐高温抗辐照合金的强度、硬度和熔点提高显著，具有良好的高温稳定性和高温抗蠕变性能，制备的核场载料盘在核场高温环境下具有变形量小、多层重叠不易粘连的优点，能有效保证烧结环境的纯度。

技术领域

本发明涉及材料领域，特别涉及一种耐高温抗辐照核场用合金及制备方法和用途。

背景技术

随着人类生活水平的不断提高，对能源特别是电能的需求量逐年增加。目前电能主要通过火力发电、水力发电、风力发电、太阳能发电、核能发电等途径获取。因环保需求，火力发电所占比重越来越小，而水力发电、风力发电和太阳能发电季节性变化明显，发电量不稳定，应用区域受限。比较而言，核能发电占用空间少、发电效率高、发电量稳定，因此得到迅猛发展。

核电站发电核心区域温度高，有强烈的辐照，对核场内使用的器材性能要求严格。如，目前核场使用的用于盛料的载料盘，采用钼材质制成，其熔点较低、蒸气压较大，制成的载料盘强度较低，在高温下易变形，多层叠放并装载物料，经过高温烧结后易发生粘连，导致在放射性元素隔离环境中取放料异常困难。

难熔金属如钨(W)、钼(Mo)、钽(Ta)、铌(Nb)、铼(Re)具有高熔点、高硬度、高强度、高密度、高的再结晶温度、低的蒸气压、低的电子逸出功等特性，能耐受强烈辐射照射并屏蔽辐照，非常适于高温核场领域的应用，同时，高熔点和低蒸汽压为制备高纯度烧结材料提供了保障。

因此，如何大幅度提高合金在核场高温环境中的耐高温、耐辐照性能，使制备加工的烧结容器强度高、硬度大、抗粘连性强，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种耐高温抗辐照核场用合金及制备方法和用途，这种合金的强度、硬度和熔点提高显著，具有良好的高温稳定性和高温抗蠕变性能，制备的核场载料盘在核场高温环境下具有变形量小、多层重叠不易粘连的优点，能有效保证烧结环境的纯度。

本发明的目的之二是提供一种核场载料盘，这种核场载料盘耐高温、抗辐照性能强，饱和蒸汽压低，能有效保证烧结环境的纯度。

实现本发明目的之一的技术方案是：一种耐高温抗辐照合金，各组分的重量百分比为：

铼 5～25%；

钼 10～40%；

添加元素 0～0.5%；

余量为钨。

上述耐高温抗辐照合金的优选方案是，各组分的重量百分比为：

铼 5～25%；

钼 10～30%；

添加元素 0.1~0.4%；

余量为钨。

上述合金中的添加元素为强韧化元素镧、铈、钇、锆、铪中的任意一种或几种。

制备上述耐高温抗辐照合金的方法，有以下步骤：

1）制备预合金粉：

按上述任一所述配比取各组分，制粉后混匀，在800～1200℃恒温环境下，以氢气作为还原剂还原，得预合金粉；

2）成型：

将步骤1）所得预合金粉采用等静压成型工艺，压制得到坯锭；

3）烧结：

在保护气氛下，将步骤2）所得坯锭采用中频感应加热，分为三个加热阶段，

第一加热阶段，在1300～1400℃保温2～3h，