CN104388864A - 一种提高Zr-Nb-Cu系合金焊接封头硬度的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高Zr-Nb-Cu系合金焊接封头硬度的热处理方法，所述方法为将Zr-Nb-Cu系合金焊接封头在真空环境下加热至350-480℃，保温40~60min，然后在所述真空环境下自然冷却，得到Zr-Nb-Cu系合金焊接封头成品。经本发明的热处理方法处理的锆合金焊接封头，促进了合金中马氏体组织的分解，其分解后的相与基体相形成共格关系，从而提高了锆合金焊接封头的硬度，从而有利于提高焊接封头的耐磨性和延长焊接封头的寿命。

Description

一种提高Zr-Nb-Cu系合金焊接封头硬度的热处理方法
技术领域
本发明属于合金热加工工艺技术领域，具体涉及一种提高Zr-Nb-Cu系合金焊接封头硬度的热处理方法。
背景技术
锆合金是核反应堆燃料组件包壳材料，锆合金包壳的性能决定了核燃料的燃耗，同时也决定了核电站的经济效益，因此对核燃料包壳材料锆合金的性能提出了更高的要求。在实际工况下，现有的商用锆合金管材的焊接封头会与核燃料组件格架发生相互摩擦，焊接封头磨损情况较为严重，容易导致核燃料发生泄漏，因此，迫切需要提高核燃料包壳材料锆合金焊接封头的耐磨性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种Zr-Nb-Cu系合金焊接封头硬度的热处理方法。
为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种提高Zr-Nb-Cu系合金焊接封头硬度的热处理方法，将Zr-Nb-Cu系合金焊接封头在真空环境下加热至350-480℃，保温40~60 min，然后在所述真空环境下自然冷却，得到Zr-Nb-Cu系合金焊接封头成品。
所述真空环境的真空度为10-4~10-5Pa。
所述Zr-Nb-Cu系合金为Zr-1Nb-0.2Cu合金或Zr-1Nb-0.01Cu合金。
由于上述技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
经本发明的热处理方法处理的锆合金焊接封头，促进了合金中马氏体组织的分解，其分解后的相与基体相形成共格关系，从而提高了锆合金焊接封头的硬度。
本发明的热处理方法提高了锆合金焊接封头的硬度，有利于提高焊接封头的耐磨性和延长焊接封头的寿命。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步描述。
一种提高Zr-Nb-Cu系合金焊接封头硬度的热处理方法，包括以下步骤：
（1）真空热处理方法：将核燃料包壳材料Zr-Nb-Cu系合金焊接封头放入真空度为10-4-10-5Pa的真空热处理炉中，加热至350-480℃保温40-60 min，然后在炉内随炉自然冷却，获得焊接封头的成品；
（2）硬度测试：将焊接封头成品表面打磨、抛光后进行显微维氏硬度测试，获得其硬度指标，其中硬度测试采用《GB/T 4340.1-2009 金属材料 维氏硬度试验 第1部分：试验方法》标准。
实施例1
本实施例提供一种提高Zr-1Nb-0.2Cu合金焊接封头硬度的热处理方法，Zr-1Nb-0.2Cu合金的成分组成为Nb 1.0wt%、Cu 0.2wt%、Zr余量以及不可避免的杂质，该热处理方法为：
将Zr-1Nb-0.2Cu合金焊接封头放入真空度为10-5Pa的真空热处理炉中，加热至360℃，保温50 min，然后随炉自然冷却。
对热处理处理后的焊接封头进行显微维氏硬度测试，测试结果如表1所示。
实施例2
本实施例提供一种提高Zr-1Nb-0.2Cu合金焊接封头硬度的热处理方法，Zr-1Nb-0.2Cu合金的成分组成为Nb 1.0wt%、Cu 0.2wt%、Zr余量以及不可避免的杂质，该热处理方法为：
将Zr-1Nb-0.2Cu合金焊接封头放入真空度为10-5Pa的真空热处理炉中，加热至360℃，保温30 min，然后随炉自然冷却。
对热处理处理后的焊接封头进行显微维氏硬度测试，测试结果如表1所示。
实施例3
本实施例提供一种提高Zr-1Nb-0.2Cu合金焊接封头硬度的热处理方法，Zr-1Nb-0.2Cu合金的成分组成为Nb 1.0wt%、Cu 0.2wt%、Zr余量以及不可避免的杂质，该热处理方法为：
将Zr-1Nb-0.2Cu合金焊接封头放入真空度为10-5Pa的真空热处理炉中，在450℃保温60 min，然后随炉自然冷却。
对热处理处理后的焊接封头进行显微维氏硬度测试，测试结果如表1所示。
实施例4
本实施例提供一种提高Zr-1Nb-0.01Cu合金焊接封头硬度的热处理方法，Zr-1Nb-0.01Cu合金的成分组成为Nb 1.0wt%、Cu 0.01wt%、Zr余量以及不可避免的杂质，该热处理方法为：
将Zr-1Nb-0.01Cu合金焊接封头放入真空度为10-5Pa的真空热处理炉中，在460℃保温30 min，然后随炉自然冷却。
对热处理处理后的焊接封头进行显微维氏硬度测试，测试结果如表1所示。
对比例1
对原始状态Zr-1Nb-0.2Cu合金焊接封头不作任何处理，直接测量其显微维氏硬度，测试结果如表1所示。
对比例2
本对比例提供一种Zr-1Nb-0.2Cu合金焊接封头的热处理方法：
将Zr-1Nb-0.2Cu合金焊接封头放入真空度为10-5Pa的真空热处理炉中，加热至360℃，保温100 min，然后随炉自然冷却。
对热处理处理后的焊接封头进行显微维氏硬度测试，测试结果如表1所示。
对比例3
本对比例提供一种Zr-1Nb-0.2Cu合金焊接封头的热处理方法：
将Zr-1Nb-0.2Cu合金焊接封头放入真空度为10-5Pa的真空热处理炉中，加热至560℃，保温50 min，然后随炉自然冷却。
对热处理处理后的焊接封头进行显微维氏硬度测试，测试结果如表1所示。
对比例4
对原始状态Zr-1Nb-0.01Cu合金焊接封头不作任何处理，直接测量其显微维氏硬度，测试结果如表1所示。
表1为实施例1~4和对比例1~4的硬度测试结果
编号 显微维氏硬度(HV)
实施例1 215
实施例2 207
实施例3 209
实施例4 217
对比例1 178
对比例2 160
对比例3 176
对比例4 181
由实施例1~4和对比例1、4可知，采用本发明的热处理方法对锆合金焊接封头进行热处理，可明显提高其硬度。
由实施例1~3和对比2~3可知，选用本发明提供的工艺参数之外的参数进行热处理，不能提高锆合金焊接封头的硬度。
由实施例1~4可知，本发明的提高锆合金焊接封头的热处理方法适用于Zr-Nb-Cu系合金。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种提高Zr-Nb-Cu系合金焊接封头硬度的热处理方法，其特征在于：将Zr-Nb-Cu系合金焊接封头在真空环境下加热至350-480℃，保温40~60 min，然后在所述真空环境下自然冷却，得到Zr-Nb-Cu系合金焊接封头成品。
2.根据权利要求1所述的提高Zr-Nb-Cu系合金焊接封头硬度的热处理方法，其特征在于：所述真空环境的真空度为10-4~10-5Pa。
3.根据权利要求1所述的提高Zr-Nb-Cu系合金焊接封头硬度的热处理方法，其特征在于：所述Zr-Nb-Cu系合金为Zr-1Nb-0.2Cu合金或Zr-1Nb-0.01Cu合金。
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