JP2014518330A - 最終熱処理により優れた耐食性及びクリープ耐性を有するジルコニウム合金 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の製品は、0.2〜1.5重量%のニオブと、0.01〜0.6重量%の鉄と、錫、クロム、銅、バナジウム、及び、ニッケルから成るグループより選択される任意追加の合金元素と、そして、不純物を含む少なくとも97重量%のジルコニウム残余とを含有し、必須の最終熱処理がi)SRA或いはPRXA(15〜20%RXA)最終熱処理、或いは、ii)PRXA(80〜95%RXA)或いはRXA最終熱処理の何れか1つである合金から製造される。
【選択図】図2
Description
本出願は、以下の全ての出願の優先権を主張する部分継続出願である:2010年2月1日に出願された米国許出願第12/697,322号。同出願は、2005年3月23日に出願された米国特許出願第11/087,844の分割出願である。同分割出願は、2004年3月23日付に出願された米国仮特許出願第60/556,600号ならびに2004年4月22日付けでそれぞれ出願された米国仮特許出願第60/564,416号、同第60/564,417号及び同第60/564,469号の優先権を主張する。これらの全ての開示内容は参照により本明細書中に組込まれる。
0.2 〜1.5重量%のニオブと、
0.01〜0.6重量%の鉄と、
0.0%〜0.8重量%の錫、0.0〜0.5重量%のクロム、0.0〜0.3重量%の銅、0.0〜0.3重量%のバナジウム及び0.0〜0.1重量%のニッケルよりなる群から選択される追加の合金元素と、
少なくとも97重量%の、不純物を含むジルコニウム残余とを含む、ジルコニウム合金であり、
前記合金は、i)低耐食性を得るSRA或いはPRXA(15〜20%RXA)、或いは、ii)低クリープ速度を得るRXA或いはPRXA(80〜95%RXA)、の何れか1つから選択される最終熱処理により耐食特性が改善されていることを特徴とする。不純物は60ppm或いは0.006重量%より低濃度を意味する。
SRAは、顕微鏡組織が応力除去焼鈍されるような最終熱処理を意味する。
RXAは、顕微鏡組織が完全に再結晶化最終熱処理を意味する。
PRXA(15〜20%RXA)は、15〜20%の顕微鏡組織が再結晶化され、80〜85%の顕微鏡組織が応力除去焼鈍される最終熱処理を意味する。
PRXA(80〜95%RXA)は、80〜95%の顕微鏡組織が再結晶化され、5〜20%の顕微鏡組織が応力除去焼鈍される最終熱処理を意味する。
標準ジルロ:0.5〜2重量%のニオブ、0.9〜1.5重量%の錫;
X4 :1重量%のニオブ、0重量%の錫、その他;
X5 :0.7重量%のニオブ、0.3重量%の錫、その他;
組成元素の相違は一見小さいものの、改善された酸化物厚さをもたらす非常に重要で劇的な相違である。特に、燃焼度70GWd/MTUでは、酸化物の厚さは3.5分の1に減少する。
約516〜約596℃(960〜1105°F)の温度で行なわれる。次に材料は、好ましくは、最終パス及び焼鈍を経るが、最終焼鈍温度は、約427〜約704℃(約800〜1300°F)の範囲内である。上述した最終熱処理も示されている。
Claims (22)
- 原子炉の高温環境で使用するための改善された耐食性を有するジルコニウム基合金であって、
0.2 〜1.5重量%のニオブと、
0.01〜0.6重量%の鉄と、
0.0%〜0.8重量%の錫、0.0〜0.5重量%のクロム、0.0〜0.3重量%の銅、0.0〜0.3重量%のバナジウム及び0.0〜0.1重量%のニッケルよりなる群から選択される追加の合金元素と、
少なくとも97重量%の、不純物を含むジルコニウム残余と、を含むジルコニウム合金であって、
i)低耐食性を与えるSRA或いはPRXA(15〜20%RXA)、或いは、ii)低クリープ速度を与えるRXA或いはPRXA(80〜95%RXA)、のいずれか1つより選択される最終熱処理により耐食特性が改善されていることを特徴とする、ジルコニウム基合金。 - 前記合金は、SRA或いはPRXA(15〜20%RXA)の最終熱処理により炉内耐食特性が改善されていることを特徴とする、請求項1のジルコニウム合金。
- 前記合金は、RXA或いはPRXA(80〜95%RXA)の最終熱処理により炉内耐クリープ特性が改善されていることを特徴とする、請求項1のジルコニウム合金。
- 前記合金は、
0.4 〜1.5重量%のニオブと、
0.05〜0.4重量%の錫と、
0.01〜0.1重量%の鉄と、
0.02〜0.3重量%の銅と、
0.12〜0.3重量%のバナジウムと、
0.0 〜0.5重量%のクロムと、
不純物を含む、少なくとも97重量%のジルコニウム残余と、を必須成分とする組成を有し、
前記合金は、i)低耐食性を与えるSRA或いはPRXA(15〜20%RXA)、或いは、ii)低クリープ速度を与えるRXA或いはPRXA(80〜95%RXA)、のいずれか1つより選択される最終熱処理により耐食特性が改善されていることを特徴とする、請求項1のジルコニウム合金。 - 前記合金は、およそ
1.0重量%のニオブと、
0.3重量%の錫と、
0.05重量%の鉄と、
0.12重量%の銅と、
0.18重量%のバナジウムと、
不純物を含む、少なくとも97重量%のジルコニウム残余と、
を成分とする組成の請求項4のジルコニウム合金。 - 前記合金は、およそ
0.7 重量%のニオブと、
0.3 重量%の錫と、
0.05重量%の鉄と、
0.12重量%の銅と、
0.18重量%のバナジウムと、
不純物を含む、少なくとも97重量%のジルコニウム残余と、
を成分とする組成の請求項4のジルコニウム合金。 - 前記合金は、SRA或いはPRXA(15〜20%RXA)の最終熱処理により炉内耐食特性が改善されていることを特徴とする、請求項4のジルコニウム合金。
- 前記合金は、RXA或いはPRXA(80〜95%RXA)の最終熱処理により炉内耐食特性が改善されていることを特徴とする、請求項4のジルコニウム合金。
- 前記合金は、
0.6 〜1.5重量%のニオブと、
0.01〜0.1重量%の鉄と、
0.02〜0.3重量%の銅と、
0.15〜0.35重量%のクロムと、
不純物を含む、少なくとも97重量%のジルコニウム残余と、を必須成分とする組成を有し、
前記合金は、i)低耐食性を与えるSRA或いはPRXA(15〜20%RXA)、或いは、ii)低クリープ速度を与えるRXA或いはPRXA(80〜95%RXA)、のいずれか1つより選択される最終熱処理により耐食特性が改善されていることを特徴とする、請求項1のジルコニウム合金。 - 前記合金は、
1.0重量%のニオブと、
0.05重量%の鉄と、
0.08重量%の銅と、
0.25重量%のクロムと、
不純物を含む、少なくとも97重量%のジルコニウム残余と、
を成分とする組成の請求項9のジルコニウム合金。 - 前記合金は、SRA或いはPRXA(15〜20%RXA)の最終熱処理により炉内耐食特性が改善されていることを特徴とする、請求項9のジルコニウム合金。
- 前記合金は、RXA或いはPRXA(80〜95%RXA)の最終熱処理により炉内耐食特性が改善されていることを特徴とする、請求項9のジルコニウム合金。
- 前記合金が、
0.2 〜1.5 重量%のニオブと、
0.05〜0.4 重量%の錫と、
0.25〜0.45重量%の鉄と、
0.15〜0.35重量%のクロムと、
0.01〜0.1 重量%のニッケルと、
不純物を含む、少なくとも97重量%のジルコニウム残余と、
を必須成分とする組成の請求項1のジルコニウム合金。 - 前記合金が、
0.7 重量%のニオブと、
0.3 重量%の錫と、
0.35重量%の鉄と、
0.25重量%のクロムと、
0.05重量%のニッケルと、
不純物を含む、少なくとも97重量%のジルコニウム残余と、
の組成を有する請求項13のジルコニウム合金。 - 前記合金は、SRA或いはPRXA(15〜20%RXA)の最終熱処理により炉内耐食特性が改善されていることを特徴とする、請求項13のジルコニウム合金。
- 前記合金は、RXA或いはPRXA(80〜95%RXA)の最終熱処理により炉内耐食特性が改善されていることを特徴とする、請求項13のジルコニウム合金。
- 原子炉の高温環境で使用するためのジルコニウム合金であって、
0.4〜 1.5重量%のニオブと、
0.4〜 0.8重量%の錫と、
0.05〜0.3重量%の鉄と、
0.0〜 0.5重量%のクロムと、
不純物を含む、少なくとも97重量%のジルコニウム残余と、
の組成を有するジルコニウム合金。 - 前記合金が、およそ
0.4 〜1.5重量%のニオブと、
0.6 〜0.7重量%の錫と、
0.05〜0.3重量%の鉄と、
不純物を含む、少なくとも97重量%のジルコニウム残余と、
の組成を有する請求項17のジルコニウム合金。 - 前記合金が、およそ
0.4 〜1.5重量%のニオブと、
0.61〜0.69重量%の錫と、
0.05〜0.3重量%の鉄と、
不純物を含む、少なくとも97重量%のジルコニウム残余と、
の組成を有する請求項17のジルコニウム合金。 - 前記合金が、およそ
1.0 重量%のニオブと、
0.65重量%の錫と、
0.1 重量%の鉄と、
不純物を含む、少なくとも97重量%のジルコニウム残余と、
の組成を有する請求項17のジルコニウム合金。 - 前記合金がさらに、0.05〜0.5重量%のクロムを更に含む請求項17のジルコニウム合金。
- 前記合金が、およそ
1.0 重量%のニオブと、
0.65重量%の錫と、
0.1 重量%の鉄と、
0.2 重量%のクロムと、
不純物を含む、少なくとも97重量%のジルコニウム残余と、
の組成を有する請求項17のジルコニウム合金。
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