本發(fā)明屬于鋯合金焊絲，具體涉及一種用于得到高強(qiáng)度耐蝕焊接接頭的鋯合金焊絲的制備方法。

背景技術(shù)：

1、目前，鋯合金是用于后處理設(shè)備的重要材料之一。它對(duì)大多數(shù)有機(jī)酸、無(wú)機(jī)酸、強(qiáng)堿和某些熔鹽具有很強(qiáng)的耐腐蝕性。其中，商用zr702的室溫屈服強(qiáng)度僅為205mpa，抗拉強(qiáng)度僅為380mpa，無(wú)法滿足乏燃料后處理關(guān)鍵設(shè)備的高強(qiáng)度要求。尤其是在鋯合金焊接接頭處，焊接殘余應(yīng)力的存在導(dǎo)致焊接接頭的力學(xué)性能和腐蝕性能較差。因此，急需開發(fā)一種新型高強(qiáng)度、耐腐蝕的鋯合金焊絲，使其制備的焊接接頭具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐蝕性能，從而保證后處理相關(guān)設(shè)備的可靠性。

2、本發(fā)明采用熱拉拔工藝制備了高強(qiáng)度耐腐蝕鋯合金焊絲。在采用傳統(tǒng)的擠壓法制備焊絲時(shí)，細(xì)化晶粒和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶進(jìn)行不充分，同時(shí)內(nèi)部晶粒出現(xiàn)異常長(zhǎng)大，進(jìn)而造成晶粒度不均勻；且擠壓比很大，鋯合金流動(dòng)困難，模具承載很大的擠壓力，很難保證鋯合金焊絲的尺寸精度。與擠壓工藝相比，采用熱拉拔工藝制備鋯合金焊絲時(shí)，在尺寸精度大幅度提高的同時(shí)，累積變形量增加，變形程度增大，晶粒發(fā)生明顯的細(xì)化，組織得到強(qiáng)化，從而可以獲得晶粒細(xì)小、力學(xué)性能優(yōu)良的鋯合金焊絲。在鋯合金拉絲過(guò)程中，變形抗力隨拉拔變形量增加而增大，應(yīng)選擇有效的潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方法，降低粘連著和粗細(xì)不均現(xiàn)象，減少鋯絲表面因潤(rùn)滑不良而造成的損傷，提高被加工鋯絲的表面光潔度和精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于得到高強(qiáng)度耐蝕焊接接頭的鋯合金焊絲的制備方法。該方法采用真空自耗電弧熔煉制備鋯合金鑄錠，降低雜質(zhì)元素，對(duì)于宏觀和微觀偏析具有明顯的改善作用，通過(guò)鍛造和多道次熱軋對(duì)鍛坯進(jìn)行減徑，使其適于進(jìn)行熱拉拔，并且細(xì)化合金組織，提高力學(xué)性能，通過(guò)熱處理去除參與應(yīng)力，促使再結(jié)晶晶粒的形成，通過(guò)多道次熱拉拔使絲坯進(jìn)一步減徑，并且細(xì)化合金組織，提高力學(xué)性能，得到鋯合金焊絲，使該鋯合金焊絲焊接后得到的焊接接頭具有高強(qiáng)度和耐蝕的特性。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種用于得到高強(qiáng)度耐蝕焊接接頭的鋯合金焊絲的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

3、步驟一、采用真空自耗電弧熔煉制備鋯合金鑄錠，然后對(duì)鑄錠切冒口和扒皮，之后刷抗氧化劑進(jìn)行鍛造，得到鍛坯，再將鍛坯進(jìn)行多道次熱軋，并進(jìn)行熱處理，得到絲坯；

4、步驟二、將步驟一中得到的絲坯表面涂敷拉拔用潤(rùn)滑劑；

5、步驟三、將步驟二中涂敷拉拔用潤(rùn)滑劑后的絲坯進(jìn)行多道次熱拉拔，然后依次進(jìn)行矯直和拋光，得到鋯合金焊絲。

6、本發(fā)明采用真空自耗電弧熔煉制備鋯合金鑄錠，去除氫、硫、氮等雜質(zhì)元素，降低整個(gè)熔煉氣氛條件下的微量雜質(zhì)元素，得到從下向上的近定向凝固柱狀晶，對(duì)于宏觀和微觀偏析具有明顯的改善作用，保證了鋯合金焊絲的性能，通過(guò)鍛造和多道次熱軋對(duì)鍛坯進(jìn)行減徑，使其適于進(jìn)行熱拉拔，并且細(xì)化合金組織，提高力學(xué)性能，通過(guò)熱處理去除參與應(yīng)力，促使再結(jié)晶晶粒的形成，通過(guò)多道次熱拉拔使絲坯進(jìn)一步減徑，并且細(xì)化合金組織，提高力學(xué)性能，得到鋯合金焊絲，制備的焊絲具有微觀組織致密、晶粒細(xì)小、表面光潔整齊和尺寸精度高的優(yōu)點(diǎn)，并且該鋯合金焊絲焊接后得到的焊接接頭具有高強(qiáng)度和耐蝕的特性。

7、上述的一種用于得到高強(qiáng)度耐蝕焊接接頭的鋯合金焊絲的制備方法，其特征在于，步驟一中所述多道次熱軋的溫度為650℃～800℃，每道次變形量為4％～7％，總變形量為60％～85％；所述熱處理的溫度為550℃～650℃，時(shí)間為2h～4h。本發(fā)明通過(guò)控制多道次熱軋的參數(shù)逐次對(duì)鍛坯進(jìn)行減徑，防止塑性較差的鋯合金鍛坯發(fā)生開裂，同時(shí)提升其強(qiáng)度，完成減徑和細(xì)化合金組織，提高力學(xué)性能，通過(guò)控制熱處理的參數(shù)，充分去除參與應(yīng)力，促使再結(jié)晶晶粒的形成，并且采用較低的溫度和較短的時(shí)間，防止鋯合金發(fā)生氧化。

8、上述的一種用于得到高強(qiáng)度耐蝕焊接接頭的鋯合金焊絲的制備方法，其特征在于，步驟二中所述拉拔用潤(rùn)滑劑由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85％～95％石墨漿體和余量異丙醇組成。本發(fā)明通過(guò)控制拉拔用潤(rùn)滑劑的成分，使絲坯在多道次熱拉拔中，減小了流動(dòng)剪切應(yīng)力，改善了鋯合金焊絲的顯微組織，提高了鋯合金焊絲的表面光潔度和精度。

9、上述的一種用于得到高強(qiáng)度耐蝕焊接接頭的鋯合金焊絲的制備方法，其特征在于，步驟三中所述多道次熱拉拔采用輥模拉絲的方式，所述多道次熱拉拔的溫度為500℃～600℃。本發(fā)明通過(guò)輥模拉絲，使得鋯合金焊絲的微觀組織致密，具有良好的綜合力學(xué)性能和耐腐蝕性能，此外，通過(guò)控制拉拔后溫度，其成型溫度較高，使塑性變形能力增加，可以減少退火次數(shù)，且在拉拔過(guò)程中不易產(chǎn)生裂紋，從而大大提升生產(chǎn)效率。

10、上述的一種用于得到高強(qiáng)度耐蝕焊接接頭的鋯合金焊絲的制備方法，其特征在于，步驟三中所述鋯合金焊絲為直徑2.0mm～3.0mm的直絲或盤絲。本發(fā)明的鋯合金焊絲用于高強(qiáng)度耐蝕鋯合金的焊接。

11、上述的一種用于得到高強(qiáng)度耐蝕焊接接頭的鋯合金焊絲的制備方法，其特征在于，采用步驟三中所述鋯合金焊絲得到的鋯合金焊接接頭在含釕離子、鈰離子、釩離子、鉻離子的沸騰8mol/l硝酸溶液中腐蝕速率低于0.04mm/a，所述鋯合金焊接接頭在室溫下的抗拉強(qiáng)度大于707mpa，屈服強(qiáng)度大于629mpa。本發(fā)明制備的鋯合金焊絲焊接后得到的鋯合金焊接接頭既具有優(yōu)異的耐蝕性能又具有優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度。

12、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

13、1、本發(fā)明采用真空自耗電弧熔煉制備鋯合金鑄錠，去除氫、硫、氮等雜質(zhì)元素，降低整個(gè)熔煉氣氛條件下的微量雜質(zhì)元素，得到從下向上的近定向凝固柱狀晶，對(duì)于宏觀和微觀偏析具有明顯的改善作用，保證了鋯合金焊絲的性能，通過(guò)鍛造和多道次熱軋對(duì)鍛坯進(jìn)行減徑，細(xì)化合金組織，提高力學(xué)性能，通過(guò)熱處理去除參與應(yīng)力，促使再結(jié)晶晶粒的形成，通過(guò)多道次熱拉拔使絲坯進(jìn)一步減徑，進(jìn)一步細(xì)化合金組織，提高力學(xué)性能，得到鋯合金焊絲，使該鋯合金焊絲焊接后得到的焊接接頭具有高強(qiáng)度和耐蝕的特性。

14、2、本發(fā)明采用輥模拉絲的方式進(jìn)行多道次熱拉拔，其成型溫度較高，使塑性變形能力增加，可以減少退火次數(shù)，且在拉拔過(guò)程中不易產(chǎn)生裂紋，從而大大提升生產(chǎn)效率，制備的鋯合金焊絲具有微觀組織致密、晶粒細(xì)小的優(yōu)點(diǎn)，并且通過(guò)在多道次熱拉拔中配合使用潤(rùn)滑劑，減小了流動(dòng)剪切應(yīng)力，提高了鋯合金焊絲的表面光潔度和精度、表面光潔整齊和尺寸精度高。

15、3、本發(fā)明制備的鋯合金焊絲晶粒細(xì)化明顯、組織均勻，該鋯合金焊絲材可專門用于高強(qiáng)度耐蝕鋯合金的焊接，得到的焊接接頭在含釕離子、鈰離子、釩離子、鉻離子的沸騰8mol/l硝酸溶液中腐蝕速率低于0.04mm/a，所述鋯合金焊接接頭在室溫下的抗拉強(qiáng)度大于707mpa，屈服強(qiáng)度大于629mpa，即具有優(yōu)異的耐蝕性能又具有優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度。

16、下面通過(guò)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.一種用于得到高強(qiáng)度耐蝕焊接接頭的鋯合金焊絲的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于得到高強(qiáng)度耐蝕焊接接頭的鋯合金焊絲的制備方法，其特征在于，步驟一中所述多道次熱軋的溫度為650℃～800℃，每道次變形量為4％～7％，總變形量為60％～85％；所述熱處理的溫度為550℃～650℃，時(shí)間為2h～4h。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于得到高強(qiáng)度耐蝕焊接接頭的鋯合金焊絲的制備方法，其特征在于，步驟二中所述拉拔用潤(rùn)滑劑由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85％～95％石墨漿體和余量異丙醇組成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于得到高強(qiáng)度耐蝕焊接接頭的鋯合金焊絲的制備方法，其特征在于，步驟三中所述多道次熱拉拔采用輥模拉絲的方式，所述多道次熱拉拔的溫度為500℃～600℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于得到高強(qiáng)度耐蝕焊接接頭的鋯合金焊絲的制備方法，其特征在于，步驟三中所述鋯合金焊絲為直徑2.0mm～3.0mm的直絲或盤絲。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于得到高強(qiáng)度耐蝕焊接接頭的鋯合金焊絲的制備方法，其特征在于，采用步驟三中所述鋯合金焊絲得到的鋯合金焊接接頭在含釕離子、鈰離子、釩離子、鉻離子的沸騰8mol/l硝酸溶液中腐蝕速率低于0.04mm/a，所述鋯合金焊接接頭在室溫下的抗拉強(qiáng)度大于707mpa，屈服強(qiáng)度大于629mpa。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于得到高強(qiáng)度耐蝕焊接接頭的鋯合金焊絲的制備方法，包括以下步驟：一、制備鋯合金鑄錠后鍛造，得到鍛坯，再多道次熱軋，得到絲坯；二、將絲坯表面涂敷潤(rùn)滑劑；三、將涂敷潤(rùn)滑劑后的絲坯進(jìn)行多道次熱拉拔，然后依次進(jìn)行矯直和拋光，得到鋯合金焊絲。本發(fā)明采用多道次熱拉拔，成型溫度較高，使塑性變形能力增加，可以減少退火次數(shù)，且在拉拔過(guò)程中不易產(chǎn)生裂紋，從而大大提升生產(chǎn)效率，此外，在拉拔過(guò)程中配合使用潤(rùn)滑劑，減小了流動(dòng)剪切應(yīng)力，提高了鋯合金焊絲的表面光潔度和精度，制備的焊絲具有微觀組織致密、晶粒細(xì)小、表面光潔整齊和尺寸精度高的優(yōu)點(diǎn)，制備的焊絲顯著改善了鋯合金焊接接頭的耐腐蝕性能和力學(xué)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：馬振鐸,張于勝,劉承澤,吳金平,白潤(rùn),王峰,張文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北有色金屬研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10