CN106282784B - 具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料及其制备方法 - Google Patents

具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106282784B
CN106282784B CN201610937008.XA CN201610937008A CN106282784B CN 106282784 B CN106282784 B CN 106282784B CN 201610937008 A CN201610937008 A CN 201610937008A CN 106282784 B CN106282784 B CN 106282784B
Authority
CN
China
Prior art keywords
stainless steel
steel alloy
alloy material
ingredient
absorbing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610937008.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106282784A (zh
Inventor
肖学山
杨智
李钧
徐裕来
武昭妤
彭伟
张华伟
王雷
李帅
洪笑宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN201610937008.XA priority Critical patent/CN106282784B/zh
Publication of CN106282784A publication Critical patent/CN106282784A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106282784B publication Critical patent/CN106282784B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/004—Very low carbon steels, i.e. having a carbon content of less than 0,01%
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • C21D8/105—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/008—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005—Ferrite

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料及其制备方法，本发明铁素体不锈钢合金材料，具有如下主要成分质量百分比：C≤0.03，N≤0.02，S≤0.01，P≤0.02，Cr：10.0～15.0，Al：7.0～15.0，其余部分为铁和不可避免的杂质，且Al含量与Cr含量满足下式要求：0.7≤[Al]/[Cr]≤1.0。本发明经配料和真空感应熔制后，浇注成型，经热锻、穿管、热轧、冷轧和退火处理等工艺，最终制得具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料管材或板材。本发明有效地改善了铁素体不锈钢在300‑600℃长期使用变脆的不足，可以大幅度降低原材料成本。

Description

具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料 及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种不锈钢合金材料及其制备方法，特别是涉及一种含铝铁素体不锈钢合金材料及其制备方法，应用于核功能钢铁合金材料技术领域。
背景技术
核能作为高效、清洁的能源，不仅在安全性、稳定性以及对环境的保护性上具有明显的优势，更是一种经济的能源，在未来的能源机构中必将成为新一代的能源支柱。目前水冷核反应堆用核燃料包壳材料采用的是锆合金，其原因主要是利用锆具有较小的热中子吸收截面仅0.18巴恩，能够减少能量损失。同样，铝的热中子吸收截面也很小，为0.22巴恩，铝合金主要用于工作温度低如重水慢化轻水冷却和重水慢化重水冷却等反应堆中，铝合金的广泛应用受到限制的原因是其强度较低和腐蚀问题。此外，由于锆合金的稀少和价格等问题，目前含铝铁素体不锈钢已引起关注，含铝3-7%的中高铬铁素体不锈钢主要用于高温电热丝，其工作温度一般在1000-1300℃。而水冷核反应堆用核燃料包壳材料的工作温度一般在300-600℃间，若将含铝铁素体不锈钢长期应用于该温度区间，主要考虑的问题是如何抑制或避免铁素体不锈钢的475℃脆性。近年来，为了降低成本和提高含铝铁素体不锈钢的性能，科研人员在这方面做了大量的研究工作，但目前公开的含铝铁素体不锈钢材料在强度、成本、耐腐蚀和加工成型性的综合性能上还不够理想，475℃脆性问题带来的在材料应用中的不利影响还不能有效克服，还不能大量代替锆合金等系列材料，不能完全保证在300-600℃的工况下长期使用的安全性。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料及其制备方法，本发明铁素体不锈钢合金材料具有强度高、成本低，耐腐蚀和加工成型性优良等特点，本发明合金材料在其成分范围内的钢经冷热轧和退火处理后，其室温拉伸断裂强度在350～650Mpa范围，屈服强度在210～350Mpa范围，断裂延伸率在25～50％范围。本发明采用超高铝加入铁素体不锈钢中，有效抑制甚至消除铁素体不锈钢的475℃脆性缺陷，从而有效地改善了铁素体不锈钢在300-600℃长期使用变脆的不足，是未来替换锆合金等系列的最佳候选材料，可以大幅度降低原材料成本。
为达到上述发明创造目的，本发明采用如下发明构思：
根据铝具有较小热中子吸收截面和抗辐照肿胀性较好的特性，以及铝具有抑制sigma相产生的合金化原理，本发明通过大量试验研究发现，超高铝加入铁素体不锈钢中，可以抑制或消除铁素体不锈钢475℃脆性，从而有效地改善了铁素体不锈钢在300-600℃长期使用变脆的难题。
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：
一种具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料，其主要成分按照如下质量百分比(%)组成：C≤0.03，N≤0.02，S≤0.01，P≤0.02，Cr：10.0～15.0，Al：7.0～15.0，其成分还含有Si、Mo、Sn、Nb和Zr中的任意一种元素或任意几种元素，以成分的质量百分比（%）计，含量为Si≤2.0，Mo≤3.0，Sn≤1.0，Nb≤2.0，Zr≤2.0，其余成分为铁和不可避免的杂质，随Cr含量的增加，最小Al含量增加，且Al含量与Cr含量满足下式要求：0.7≤[Al]/[Cr]≤1.0，其中[Al]表示Al在合金材料中的质量百分含量，[Cr]表示Cr在合金材料中的质量百分含量。
作为本发明优选的技术方案，铁素体不锈钢合金材料的主要成分按照如下质量百分比(%)组成：主要成分按照如下质量百分比(%)组成：C：0.002～0.03，N：0.001～0.005，S：0.001～0.005，P：0.01～0.016，Cr：10.5～13.5，Al：8.0～11.0。
作为上述技术方案的第一种进一步优选的技术方案，铁素体不锈钢合金材料的主要成分按照如下质量百分比(%)组成：C：0.015～0.025，N：0.002～0.005，S：0.001～0.005，P：0.01～0.015，Cr：10.5～13.0，Al：8.0～11.0，Si：0.2～0.5，其余成分为铁和不可避免的杂质。作为更优选的技术方案，铁素体不锈钢合金材料的主要成分按照如下质量百分比(%)组成：C：0.015～0.025，N：0.002～0.003，S：0.001～0.002，P：0.01～0.015，Cr：12.5～13.0，Al：10.0～11.0，Si：0.4～0.5，其余成分为铁和不可避免的杂质。
作为上述技术方案的第二种进一步优选的技术方案，铁素体不锈钢合金材料的主要成分按照如下质量百分比(%)组成：C：0.002～0.005，N：0.002～0.003，S：0.001～0.002，P：0.012～0.013，Cr：11.0～13.0，Al：8.0～11.0，Mo：0.5～0.9，其余成分为铁和不可避免的杂质。
作为上述技术方案的第三种进一步优选的技术方案，铁素体不锈钢合金材料的主要成分按照如下质量百分比(%)组成：C：0.003～0.03，N：0.003～0.005，S：0.001～0.0012，P：0.012～0.016，Cr：12.0～13.5，Al：9.8～11.0，Sn：0.2～0.4，其余成分为铁和不可避免的杂质。
作为上述技术方案的第四种进一步优选的技术方案，铁素体不锈钢合金材料的主要成分按照如下质量百分比(%)组成：C：0.002～0.03，N：0.001～0.003，S：0.001～0.002，P：0.012～0.014，Cr：11.0～12.5，Al：9.0～10.5，Nb：0.15～0.5，其余成分为铁和不可避免的杂质。
作为上述技术方案的第五种进一步优选的技术方案，铁素体不锈钢合金材料的主要成分按照如下质量百分比(%)组成：C：0.002～0.02，N：0.002～0.003，S：0.0015～0.002，P：0.011～0.015，Cr：11.5～13.0，Al：8.0～10.5，Zr：0.13～0.25，其余成分为铁和不可避免的杂质。
一种具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料的制备方法，包括如下步骤：
a.采用真空感应熔炼工艺，在原料配料时，主要原料成分按照如下质量百分比(%)组成进行原料配料：C≤0.03，N≤0.02，S≤0.01，P≤0.02，Cr：10.0～15.0，Al：7.0～15.0，原料组成中还优选添加含有Si、Mo、Sn、Nb和Zr中的任意一种元素材料或任意几种元素材料，以原料的质量百分比（%）计，含量为Si≤2.0，Mo≤3.0，Sn≤1.0，Nb≤2.0，Zr≤2.0，其余成分为铁，随Cr含量的增加，最小Al含量增加，且Al含量与Cr含量满足下式要求：0.7≤[Al]/[Cr]≤1.0，其中[Al]表示Al在合金原料中的质量百分含量，[Cr]表示Cr在合金原料中的质量百分含量，将配料后称量的全部原料进行真空感应熔炼，得到合金熔体；原料主要成分优选按照如下质量百分比(%)组成：C：0.002～0.03，N：0.001～0.005，S：0.001～0.005，P：0.01～0.016，Cr：10.5～13.5，Al：8.0～11.0；原料主要成分进一步优选按照如下质量百分比(%)组成：C：0.015～0.025，N：0.002～0.005，S：0.001～0.005，P：0.01～0.015，Cr：10.5～13.0，Al：8.0～11.0，Si：0.2～0.5，其余成分为铁；原料主要成分更进一步优选按照如下质量百分比(%)组成：C：0.015～0.025，N：0.002～0.003，S：0.001～0.002，P：0.01～0.015，Cr：12.5～13.0，Al：10.0～11.0，Si：0.4～0.5，其余成分为铁；原料主要成分还优选按照如下质量百分比(%)组成：C：0.002～0.005，N：0.002～0.003，S：0.001～0.002，P：0.012～0.013，Cr：11.0～13.0，Al：8.0～11.0，Mo：0.5～0.9，其余成分为铁；原料主要成分还优选按照如下质量百分比(%)组成：C：0.003～0.03，N：0.003～0.005，S：0.001～0.0012，P：0.012～0.016，Cr：12.0～13.5，Al：9.8～11.0，Sn：0.2～0.4，其余成分为铁；原料主要成分还优选按照如下质量百分比(%)组成：C：0.002～0.03，N：0.001～0.003，S：0.001～0.002，P：0.012～0.014，Cr：11.0～12.5，Al：9.0～10.5，Nb：0.15～0.5，其余成分为铁；原料主要成分还优选按照如下质量百分比(%)组成：C：0.002～0.02，N：0.002～0.003，S：0.0015～0.002，P：0.011～0.015，Cr：11.5～13.0，Al：8.0～10.5，Zr：0.13～0.25，其余成分为铁；
b.将上所述步骤a中制备的合金熔体浇铸成型，将浇铸得到的合金铸锭依次经热锻、热轧和退火热处理工艺，或者将浇铸得到的合金铸锭依次经热锻、退火热处理和冷轧工艺，或者将浇铸得到的合金铸锭依次经热锻、热轧、退火热处理和冷轧工艺，最终制得具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料管材或板材。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.与传统的锆合金材料相比，本发明具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料具有强度高、成本低，耐腐蚀和加工成型性优良等特点；
2.本发明具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料在其成分范围内的钢经冷热轧和退火处理后，其室温拉伸断裂强度在350～650Mpa范围，屈服强度在210～350Mpa范围，断裂延伸率在25～50％范围，有效抑制甚至消除铁素体不锈钢的475℃脆性缺陷，从而有效地改善了铁素体不锈钢在300-600℃长期使用变脆的不足，是未来替换锆合金等系列的最佳候选材料，可以大幅度降低原材料成本。
具体实施方式
本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，一种具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料的制备方法，包括如下步骤：
a.采用真空感应熔炼工艺，在原料配料时，采用的原料成分按照如下质量百分比(%)组成进行原料配料：
将配料后称量的全部原料进行真空感应熔炼，得到合金熔体；
b.将在所述步骤a中制备的合金熔体浇铸成型，将浇铸得到的合金铸锭依次经热锻、热轧和退火热处理工艺，最终制得具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料板材。
经过实验测试，测试结果表明，本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料板材室温拉伸断裂强度大于350MPa，屈服强度大于210MPa，断裂延伸率大于25%。本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料的力学和耐蚀性能优于现有材料如锆合金等，可以用作低中子吸收等方面的管、板等零部件，是未来替换锆合金等系列的最佳候选材料，可以大幅度降低原材料成本。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料的制备方法，包括如下步骤：
a.采用真空感应熔炼工艺，在原料配料时，采用的原料成分按照如下质量百分比(%)组成进行原料配料：
将配料后称量的全部原料进行真空感应熔炼，得到合金熔体；
b.本步骤与实施例一相同。
经过实验测试，测试结果表明，本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料板材室温拉伸断裂强度大于350MPa，屈服强度大于230MPa，断裂延伸率大于35%。本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料的力学和耐蚀性能优于现有材料如锆合金等，可以用作低中子吸收等方面的管、板等零部件，是未来替换锆合金等系列的最佳候选材料，可以大幅度降低原材料成本。
实施例三：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料的制备方法，包括如下步骤：
a.采用真空感应熔炼工艺，在原料配料时，采用的原料成分按照如下质量百分比(%)组成进行原料配料：
将配料后称量的全部原料进行真空感应熔炼，得到合金熔体；
b.本步骤与实施例一相同。
经过实验测试，测试结果表明，本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料板材室温拉伸断裂强度大于400MPa，屈服强度大于280MPa，断裂延伸率大于30%。本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料的力学和耐蚀性能优于现有材料如锆合金等，可以用作低中子吸收等方面的管、板等零部件，是未来替换锆合金等系列的最佳候选材料，可以大幅度降低原材料成本。
实施例四：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料的制备方法，包括如下步骤：
a.采用真空感应熔炼工艺，在原料配料时，采用的原料成分按照如下质量百分比(%)组成进行原料配料：
将配料后称量的全部原料进行真空感应熔炼，得到合金熔体；
b.本步骤与实施例一相同。
经过实验测试，测试结果表明，本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料板材室温拉伸断裂强度大于430MPa，屈服强度大于290MPa，断裂延伸率大于25%。本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料的力学和耐蚀性能优于现有材料如锆合金等，可以用作低中子吸收等方面的管、板等零部件，是未来替换锆合金等系列的更佳候选材料，可以大幅度降低原材料成本。
实施例五：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料的制备方法，包括如下步骤：
a.采用真空感应熔炼工艺，在原料配料时，采用的原料成分按照如下质量百分比(%)组成进行原料配料：
将配料后称量的全部原料进行真空感应熔炼，得到合金熔体；
b.本步骤与实施例一相同。
经过实验测试，测试结果表明，本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料板材室温拉伸断裂强度大于380MPa，屈服强度大于270MPa，断裂延伸率大于30%。本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料的力学和耐蚀性能优于现有材料如锆合金等，可以用作低中子吸收等方面的管、板等零部件，是未来替换锆合金等系列的最佳候选材料，可以大幅度降低原材料成本。
实施例六：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料的制备方法，包括如下步骤：
a.采用真空感应熔炼工艺，在原料配料时，采用的原料成分按照如下质量百分比(%)组成进行原料配料：
将配料后称量的全部原料进行真空感应熔炼，得到合金熔体；
b.本步骤与实施例一相同。
经过实验测试，测试结果表明，本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料板材室温拉伸断裂强度大于390.0MPa，屈服强度大于280.0MPa，断裂延伸率大于25.0%。本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料的力学和耐蚀性能优于现有材料如锆合金等，可以用作低中子吸收等方面的管、板等零部件，是未来替换锆合金等系列的最佳候选材料，可以大幅度降低原材料成本。
实施例七：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料的制备方法，包括如下步骤：
a.采用真空感应熔炼工艺，在原料配料时，采用的原料成分按照如下质量百分比(%)组成进行原料配料：
将配料后称量的全部原料进行真空感应熔炼，得到合金熔体；
b.本步骤与实施例一相同。
经过实验测试，测试结果表明，本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料板材室温拉伸断裂强度大于400.0MPa，屈服强度大于270.0MPa，断裂延伸率大于25.0%。本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料的力学和耐蚀性能优于现有材料如锆合金等，可以用作低中子吸收等方面的管、板等零部件，是未来替换锆合金等系列的最佳候选材料，可以大幅度降低原材料成本。
实施例八：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料的制备方法，包括如下步骤：
a.采用真空感应熔炼工艺，在原料配料时，采用的原料成分按照如下质量百分比(%)组成进行原料配料：
将配料后称量的全部原料进行真空感应熔炼，得到合金熔体；
b.本步骤与实施例一相同。
经过实验测试，测试结果表明，本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料板材室温拉伸断裂强度大于390.0MPa，屈服强度大于280.0MPa，断裂延伸率大于25.0%。本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料的力学和耐蚀性能优于现有材料如锆合金等，可以用作低中子吸收等方面的管、板等零部件，是未来替换锆合金等系列的最佳候选材料，可以大幅度降低原材料成本。
实施例九：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料的制备方法，包括如下步骤：
a.采用真空感应熔炼工艺，在原料配料时，采用的原料成分按照如下质量百分比(%)组成进行原料配料：
将配料后称量的全部原料进行真空感应熔炼，得到合金熔体；
b.本步骤与实施例一相同。
经过实验测试，测试结果表明，本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料板材室温拉伸断裂强度大于390.0MPa，屈服强度大于260.0MPa，断裂延伸率大于30.0%。本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料的力学和耐蚀性能优于现有材料如锆合金等，可以用作低中子吸收等方面的管、板等零部件，是未来替换锆合金等系列的最佳候选材料，可以大幅度降低原材料成本。
实施例十：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料的制备方法，包括如下步骤：
a.采用真空感应熔炼工艺，在原料配料时，采用的原料成分按照如下质量百分比(%)组成进行原料配料：
将配料后称量的全部原料进行真空感应熔炼，得到合金熔体；
b.本步骤与实施例一相同。
经过实验测试，测试结果表明，本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料板材室温拉伸断裂强度大于400.0MPa，屈服强度大于290.0MPa，断裂延伸率大于25.0%。本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料的力学和耐蚀性能优于现有材料如锆合金等，可以用作低中子吸收等方面的管、板等零部件，是未来替换锆合金等系列的最佳候选材料，可以大幅度降低原材料成本。
实施例十一：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料的制备方法，包括如下步骤：
a.采用真空感应熔炼工艺，在原料配料时，采用的原料成分按照如下质量百分比(%)组成进行原料配料：
将配料后称量的全部原料进行真空感应熔炼，得到合金熔体；
b.本步骤与实施例一相同。
经过实验测试，测试结果表明，本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料板材室温拉伸断裂强度大于380.0MPa，屈服强度大于280.0MPa，断裂延伸率大于30.0%。本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料的力学和耐蚀性能优于现有材料如锆合金等，可以用作低中子吸收等方面的管、板等零部件，是未来替换锆合金等系列的最佳候选材料，可以大幅度降低原材料成本。
实施例十二：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料的制备方法，包括如下步骤：
a.采用真空感应熔炼工艺，在原料配料时，采用的原料成分按照如下质量百分比(%)组成进行原料配料：
将配料后称量的全部原料进行真空感应熔炼，得到合金熔体；
b.本步骤与实施例一相同。
经过实验测试，测试结果表明，本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料板材室温拉伸断裂强度大于390.0MPa，屈服强度大于270.0MPa，断裂延伸率大于25.0%。本实施例制备的铁素体不锈钢合金材料的力学和耐蚀性能优于现有材料如锆合金等，可以用作低中子吸收等方面的管、板等零部件，是未来替换锆合金等系列的最佳候选材料，可以大幅度降低原材料成本。
上面对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料及其制备方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料，其特征在于，其成分按照如下质量百分比(％)组成：C≤0.03，N≤0.02，S≤0.01，P≤0.02，Cr：10.0～15.0，Al：7.0～15.0，其成分还含有Si、Mo、Sn、Nb和Zr中的任意一种元素或任意几种元素，以成分的质量百分比(％)计，含量为Si≤2.0，Mo≤3.0，Sn≤1.0，Nb≤2.0，Zr≤2.0，其余成分为铁和不可避免的杂质，随Cr含量的增加，最小Al含量增加，且Al含量与Cr含量满足下式要求：0.7≤[Al]/[Cr]≤1.0，其中[Al]表示Al在合金材料中的质量百分含量，[Cr]表示Cr在合金材料中的质量百分含量。
2.根据权利要求1所述具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料，其特征在于：成分按照如下质量百分比(％)组成：C：0.002～0.03，N：0.001～0.005，S：0.001～0.005，P：0.01～0.016，Cr：10.5～13.5，Al：8.0～11.0，其余成分为铁和不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料，其特征在于：成分按照如下质量百分比(％)组成：C：0.015～0.025，N：0.002～0.005，S：0.001～0.005，P：0.01～0.015，Cr：10.5～13.0，Al：8.0～11.0，Si：0.2～0.5，其余成分为铁和不可避免的杂质。
4.根据权利要求3所述具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料，其特征在于：成分按照如下质量百分比(％)组成：C：0.015～0.025，N：0.002～0.003，S：0.001～0.002，P：0.01～0.015，Cr：12.5～13.0，Al：10.0～11.0，Si：0.4～0.5，其余成分为铁和不可避免的杂质。
5.根据权利要求2所述具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料，其特征在于：成分按照如下质量百分比(％)组成：C：0.002～0.005，N：0.002～0.003，S：0.001～0.002，P：0.012～0.013，Cr：11.0～13.0，Al：8.0～11.0，Mo：0.5～0.9，其余成分为铁和不可避免的杂质。
6.根据权利要求2所述具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料，其特征在于：成分按照如下质量百分比(％)组成：C：0.003～0.03，N：0.003～0.005，S：0.001～0.0012，P：0.012～0.016，Cr：12.0～13.5，Al：9.8～11.0，Sn：0.2～0.4，其余成分为铁和不可避免的杂质。
7.根据权利要求2所述具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料，其特征在于：成分按照如下质量百分比(％)组成：C：0.002～0.03，N：0.001～0.003，S：0.001～0.002，P：0.012～0.014，Cr：11.0～12.5，Al：9.0～10.5，Nb：0.15～0.5，其余成分为铁和不可避免的杂质。
8.根据权利要求2所述具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料，其特征在于：成分按照如下质量百分比(％)组成：C：0.002～0.02，N：0.002～0.003，S：0.0015～0.002，P：0.011～0.015，Cr：11.5～13.0，Al：8.0～10.5，Zr：0.13～0.25，其余成分为铁和不可避免的杂质。
9.一种具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.采用真空感应熔炼工艺，在原料配料时，原料成分按照如下质量百分比(％)组成进行原料配料：C≤0.03，N≤0.02，S≤0.01，P≤0.02，Cr：10.0～15.0，Al：7.0～15.0，原料组成中还添加含有Si、Mo、Sn、Nb和Zr中的任意一种元素材料或任意几种元素材料，以原料的质量百分比(％)计，含量为Si≤2.0，Mo≤3.0，Sn≤1.0，Nb≤2.0，Zr≤2.0，其余成分为铁，随Cr含量的增加，最小Al含量增加，且Al含量与Cr含量满足下式要求：0.7≤[Al]/[Cr]≤1.0，其中[Al]表示Al在合金原料中的质量百分含量，[Cr]表示Cr在合金原料中的质量百分含量，将配料后称量的全部原料进行真空感应熔炼，得到合金熔体；
b.将上所述步骤a中制备的合金熔体浇铸成型，将浇铸得到的合金铸锭依次经热锻、热轧和退火热处理工艺，或者将浇铸得到的合金铸锭依次经热锻、冷轧工艺和退火热处理，或者将浇铸得到的合金铸锭依次经热锻、热轧、冷轧工艺和退火热处理，最终制得具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料管材或板材。
10.根据权利要求9所述具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，原料成分按照如下质量百分比(％)组成：C：0.002～0.03，N：0.001～0.005，S：0.001～0.005，P：0.01～0.016，Cr：10.5～13.5，Al：8.0～11.0，其余成分为铁和不可避免的杂质。
11.根据权利要求9所述具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，原料成分按照如下质量百分比(％)组成：C：0.015～0.025，N：0.002～0.005，S：0.001～0.005，P：0.01～0.015，Cr：10.5～13.0，Al：8.0～11.0，Si：0.2～0.5，其余成分为铁。
12.根据权利要求9所述具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，原料成分按照如下质量百分比(％)组成：C：0.015～0.025，N：0.002～0.003，S：0.001～0.002，P：0.01～0.015，Cr：12.5～13.0，Al：10.0～11.0，Si：0.4～0.5，其余成分为铁。
13.根据权利要求9所述具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，原料成分按照如下质量百分比(％)组成：C：0.002～0.005，N：0.002～0.003，S：0.001～0.002，P：0.012～0.013，Cr：11.0～13.0，Al：8.0～11.0，Mo：0.5～0.9，其余成分为铁。
14.根据权利要求9所述具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，原料成分按照如下质量百分比(％)组成：C：0.003～0.03，N：0.003～0.005，S：0.001～0.0012，P：0.012～0.016，Cr：12.0～13.5，Al：9.8～11.0，Sn：0.2～0.4，其余成分为铁。
15.根据权利要求9所述具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，原料成分按照如下质量百分比(％)组成：C：0.002～0.03，N：0.001～0.003，S：0.001～0.002，P：0.012～0.014，Cr：11.0～12.5，Al：9.0～10.5，Nb：0.15～0.5，其余成分为铁。
16.根据权利要求9所述具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，原料成分按照如下质量百分比(％)组成：C：0.002～0.02，N：0.002～0.003，S：0.0015～0.002，P：0.011～0.015，Cr：11.5～13.0，Al：8.0～10.5，Zr：0.13～0.25，其余成分为铁。
CN201610937008.XA 2016-10-25 2016-10-25 具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料及其制备方法 Active CN106282784B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610937008.XA CN106282784B (zh) 2016-10-25 2016-10-25 具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610937008.XA CN106282784B (zh) 2016-10-25 2016-10-25 具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106282784A CN106282784A (zh) 2017-01-04
CN106282784B true CN106282784B (zh) 2019-04-02

Family

ID=57720250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610937008.XA Active CN106282784B (zh) 2016-10-25 2016-10-25 具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106282784B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107470385A (zh) * 2017-08-02 2017-12-15 安徽骏达起重机械有限公司 悬吊轨道加工方法
CN108728724B (zh) * 2018-06-05 2020-04-21 南京航空航天大学 一种通过添加微量Au提高铁素体钢抗辐照性能的方法
CN110273098B (zh) * 2019-04-12 2021-10-12 上海大学 核屏蔽奥氏体不锈钢合金材料及其制备方法
CN110273085B (zh) * 2019-04-15 2022-01-07 上海大学 反应堆乏燃料贮运用富钆镍基合金材料及其制备方法
CN110373573B (zh) * 2019-08-13 2021-06-04 上海大学 核屏蔽用富钆镍钨基合金材料及其制备方法
CN113621897A (zh) * 2020-05-08 2021-11-09 宝山钢铁股份有限公司 一种含稀土耐热合金钢及其板坯连铸工艺
CN114457289A (zh) * 2022-01-27 2022-05-10 上海大学 一种核能用含锡耐热铁素体不锈钢合金材料及其制备方法
CN117144264B (zh) * 2023-10-31 2024-02-02 上海核工程研究设计院股份有限公司 轻水反应堆燃料组件用铁素体耐热合金、制造方法与应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06279957A (ja) * 1993-03-26 1994-10-04 Sumitomo Metal Ind Ltd 排ガス触媒担体用フェライト系ステンレス鋼
JP2010159487A (ja) * 2008-12-09 2010-07-22 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp 耐銹性に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼およびその製造方法
CN102127715A (zh) * 2011-04-07 2011-07-20 上海大学 一种含锡铁素体不锈钢合金材料及其制备方法
CN103451539A (zh) * 2013-01-10 2013-12-18 上海大学 节铬型含铝铁素体不锈钢及其制备方法
CN105506489A (zh) * 2014-09-25 2016-04-20 宝钢不锈钢有限公司 一种抗高温氧化的铁素体耐热不锈钢及其制造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06279957A (ja) * 1993-03-26 1994-10-04 Sumitomo Metal Ind Ltd 排ガス触媒担体用フェライト系ステンレス鋼
JP2010159487A (ja) * 2008-12-09 2010-07-22 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp 耐銹性に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼およびその製造方法
CN102127715A (zh) * 2011-04-07 2011-07-20 上海大学 一种含锡铁素体不锈钢合金材料及其制备方法
CN103451539A (zh) * 2013-01-10 2013-12-18 上海大学 节铬型含铝铁素体不锈钢及其制备方法
CN105506489A (zh) * 2014-09-25 2016-04-20 宝钢不锈钢有限公司 一种抗高温氧化的铁素体耐热不锈钢及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106282784A (zh) 2017-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106282784B (zh) 具有低中子吸收的超高铝抗辐照耐热铁素体不锈钢合金材料及其制备方法
CN106987780B (zh) 一种核反应堆包壳用FeCrAl基合金材料及其制备方法
CN101240389B (zh) 具有优异耐腐蚀性的高含铁量的锆合金组合物及其制备方法
CN109136653A (zh) 用于核电设备的镍基合金及其热轧板的制造方法
CN106995902B (zh) 一种FeCrAl基合金包壳材料及其制备方法
CN107177780B (zh) 一种核燃料组件包壳材料FeCrAl基合金及其制备方法
CN113430445A (zh) 一种FeCrNiAlMoNb高熵合金及其制备方法
CN103194650B (zh) 一种Zr-1Nb合金的制备方法
CN110273098A (zh) 核屏蔽奥氏体不锈钢合金材料及其制备方法
CN106480368A (zh) 一种搪后高强度双面搪瓷用热轧钢板及其制造方法
CN106086692A (zh) 反应堆乏燃料贮运用特种钢基合金材料及其制备方法
CN110195191A (zh) 核反应堆燃料元件包壳材料用Fe-Cr-Al合金及其制备方法
CN106957971A (zh) 一种压水堆核电厂用锆合金及其制备方法
CN107058872B (zh) 一种核反应堆堆芯用FeCrAl基合金材料及其制备方法
CN102864338B (zh) 一种用于较高燃耗下的耐蚀性锆基合金及其制备方法
CN105483442B (zh) 核反应堆燃料包壳用锆铌合金及其制备方法
CN110273085A (zh) 反应堆乏燃料贮运用富钆镍基合金材料及其制备方法
CN110373573A (zh) 核屏蔽用富钆镍钨基合金材料及其制备方法
CN104451260B (zh) 一种核反应堆燃料包壳用含铁锰的锆铌合金
CN107217197B (zh) 一种先进核燃料元件包壳用FeCrAl基合金材料及其制备方法
CN107304465A (zh) 一种压水堆燃料组件用锆合金
CN107236904B (zh) 一种核反应堆堆芯用FeCrAl基合金材料及其制备方法
CN105296803B (zh) 一种核反应堆燃料包壳用锆铌合金及其制备方法
CN107142423B (zh) 一种耐事故核燃料组件结构材料FeCrAl基合金及其制备方法
CN102220519B (zh) 一种用作核压水反应堆结构材料的锆合金

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant