[发明专利]一种铀铌钼合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种铀铌钼合金的制备方法，目的在于解决目前采用真空感应熔炼或电弧熔炼等方法制备铀铌钼合金，需要进行多次重复熔炼，工艺复杂、周期长，同时增加了料损和杂质升高的风险的问题。本发明中，通过电子束熔炼、陶瓷坩埚感应熔炼的合理工艺，使得合金元素的溶解扩散更加充分；通过电子束高温高真空过热熔炼对杂质的去除具有较大效果，陶瓷坩埚熔炼也对合金中夹杂的控制起到了较好作用，所获得的合金纯净度较高。本发明所得合金的成分均匀性较好，工艺周期短，本发明采用两到三次熔炼工艺即可获得优质铀铌钼合金，能够满足工业化应用的需求。同时，本发明还能适用于其它铀合金的熔炼制备，在其它相似材料中本发明也具有一定的普适性。

技术领域

本发明涉及合金制备领域，尤其是金属熔炼和成型工艺技术领域，具体为一种铀铌钼合金的制备方法。

背景技术

核反应堆领域里的关键技术问题之一是燃料材料的选择与制备工艺，金属型核燃料要求具有良好的高温力学性能和抗辐照性能，为了改善核燃料特性，制备合金成为了较优选择。铀钼和铀铌合金都是非常重要的核材料，将少量锆、钼、铌等元素加入铀中所形成的合金具有良好的尺寸稳定性。

其中，铀铌钼三元合金具有重要的应用前景，少量的第三合金元素的添加能使γ相更稳定，还能提高燃料的辐照稳定性。国内外已有学者进行了相关研究，但大量的文献均没有对详细的制备工艺进行介绍。

由于铌和钼元素的熔点高、密度小，与铀的物理性质差异较大，在熔炼过程中很难保证铌或钼的充分溶解，导致铀铌钼合金的成分均匀性受到严重制约。由于铀和合金元素物理属性差异较大，成分偏析及夹杂控制也一直是合金制备的难点。

针对合金制备的难点，国内外通常采用真空感应熔炼和电弧熔炼等方法，以获得均质的铀合金，但其需要进行多次重复熔炼，工艺复杂，工艺周期长，还增加了料损和杂质升高的风险。

为此，迫切需要一种新的方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对目前采用真空感应熔炼或电弧熔炼等方法制备铀铌钼合金，需要进行多次重复熔炼，工艺复杂、周期长，同时增加了料损和杂质升高的风险的问题，提供一种铀铌钼合金的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种铀铌钼合金的制备方法，包括如下步骤：

（1）备料

按配比分别称取原料铀、铌、钼，备用；

（2）水冷铜坩埚电子束熔炼

将称取的铀、铌清洗后装入电子束熔炼炉的水冷铜坩埚中，合炉抽真空后送电熔炼，保温结束后停电并随炉冷却至室温，获得铀铌合金锭；

（3）CaO陶瓷坩埚感应熔炼

将步骤2制备的铀铌合金锭、步骤1称取的原料钼清洗后装入真空感应熔炼炉的氧化钙陶瓷坩埚中，原料钼置于氧化钙陶瓷坩埚下部，铀铌合金锭位于原料钼上方，合炉抽真空后送电熔炼，保温结束后将熔炼的合金熔液经石墨筛板过滤倾注在下方模具中，停电随炉冷却，获得铀铌钼合金锭。

所述步骤2中，合炉抽真空至真空度优于2*10^-2Pa后送电，在600-800℃预热5-10min，随后逐步升高温度至2800-3000℃将铀和铌完全熔化，然后降温至2400-2600℃保温25-35min后逐步降低功率，停电，随炉冷却至室温，获得铀铌合金锭。

所述步骤2中，保温时，调整电子束扫描频率为8~12Hz，采用圆形波扫描，使电子束束斑从水冷铜坩埚中心螺旋移动到铀铌熔体边缘，然后再反向螺旋移动回水冷铜坩埚中心并保持2-5min，再继续重复运动至保温结束。