【CN109652628A】一种核燃料包壳用FeCrAl合金及其制备和晶粒尺寸控制方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910126790.0

(22)申请日 2019.02.20

(71)申请人 哈尔滨工程大学

地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南

通大街145号哈尔滨工程大学科技处

知识产权办公室

(72)发明人 乔英杰　王鹏　王晓东　苏鸿全　

王坤　戚文　张晓红　

(51)Int.Cl.

C21D 1/26(2006.01)

C21D 6/00(2006.01)

C21D 8/02(2006.01)

C21D 9/00(2006.01)

C22C 38/06(2006.01)

C22C 38/18(2006.01)

G21C 3/07(2006.01)

(54)发明名称

一种核燃料包壳用FeCrAl合金及其制备和

晶粒尺寸控制方法

(57)摘要

本发明属于核燃料包壳技术领域，具体涉及

一种核燃料包壳用FeCrAl合金及其制备和晶粒

尺寸控制方法。本发明所述的用于核电反应堆燃

料元件包壳的FeCrAl合金材料，以下组分组成：

Cr，Al，Fe，杂质，其中，Cr合金元素的总重量百分

比含量为11.00wt％～14.00wt％，Al合金元素的

总重量百分比含量为5.50wt％-6.50wt％。本方

法制备的FeCrAl合金具有较好的高温氧化性能

及抗腐蚀性能。通过对合金元素含量、加工工艺

的控制，使得FeCrAl合金的晶粒尺寸能够满足设

计需要。同时本发明在制备FeCrAl合金材料的方

法中采用低温热轧、高温再结晶热处理等工艺，

使合金材料在1200℃水蒸气下具有非常优异的

抗高温氧化性能，高温蒸汽氧化速率远远低于目

前商用核电包壳材料Zr -

4。权利要求书1页 说明书5页 附图5页CN 109652628 A 2019.04.19

C N 109652628

A

权　利　要　求　书1/1页CN 109652628 A

1.一种核燃料包壳用FeCrAl合金，其特征在于：所述FeCrAl合金材料，按重量百分含量计，由以下组分组成，Cr 11wt％～14wt％；Al 5.5wt％～6.5wt％；C≦1000ppm；N≦l000ppm；余量为Fe和无法避免的微量元素，且FeCrAl合金材料需要进行各向等变形量锻造。

2.根据权利要求1所述一种核燃料包壳用FeCrAl合金，其特征在于：所述FeCrAl合金材料由以下成分组成：Cr 1

3.0wt％；Al 6.0wt％；C≦1000ppm；N≦1000ppm；余量为Fe和无法避免的微量元素。

3.根据权利要求1所述一种核燃料包壳用FeCrAl合金，其特征在于：所述FeCrAl合金材料由以下成分组成：Cr 11.0wt％；Al 6.0wt％；C≦1000ppm；N≦1000ppm；余量为Fe和无法避免的微量元素。

4.一种核燃料包壳用FeCrAl合金的制备和晶粒尺寸控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1、用工业纯铁和纯度大于99.9wt％的高纯合金按照FeCrAl合金材料比例混合，使用真空感应熔炼炉熔炼并浇铸于方形模具中制备铸锭，随炉缓慢冷却至室温；

步骤2、铸锭在1150℃～1200℃下均匀退火，并保温3h；

步骤3、将方形铸锭在1200℃进行三个不同方向的等变形量拔锻，每次锻造的锻造比大于3；

步骤4、对锻造后的FeCrAl合金进行高温短时再结晶热处理，其热处理温度为950℃-1050℃，保温时间为20min；

步骤5、去除锻造后板材的表面氧化皮，将表面清洁处理后的板材加热至400-1200℃并保温2h，热处理后热轧板材，热轧初始温为400℃-1200℃，材料变形量≥50wt％；

步骤6、将热轧后的板材进行再结晶退火处理，再结晶退火温度为800℃～1000℃，保温时间为50min～70min，冷却方式为空冷。

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