[发明专利]一种锆及锆合金的强韧化方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种锆及锆合金强韧化方法，特别是已完成成形加工或精加工的锆及锆合金构件的强韧化方法。

背景技术：

工业纯锆及其合金是核工业的重要结构材料，同时也是优秀的化工耐蚀结构材料。锆及锆合金室温下为密排六方型α相组织，其退火态的室温抗拉强度为380MPa，屈服强度205MPa，延伸率大于16%。一般的晶粒细化或形变强化等方法均适用于此类合金。然而，上述方法在提高锆及锆合金强度的同时，都会丧失其部分塑性。同时，对于那些已经完成成形加工或精加工的构件，为保证尺寸精度，已不能采用这些方法进一步强化。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种可在锆及锆合金产品完成成形加工或精加工后提高其屈服强度和抗拉强度同时塑性保持不变的锆及锆合金强韧化方法。

本发明主要是将锆及锆合金置于超低温环境下进行深冷处理，进而达到提高锆及锆合金强度使之强韧化，同时保持塑性不下降的目的。

本发明的具体技术方案为：将Zr1～Zr5牌号（GB/T8767-1988）系列的锆及锆合金工件，最好组织状态为退回态，置于装有超低温冷却介质液氮或液氦的低温槽中保温12～48小时，而后自然升温使室温。

上述工艺方法原理是：超低温深冷处理会引起锆及锆合金因体积收缩，进而引入一定数量的位错，导致其基体硬度增加；这些预存的位错在随后的拉伸变形过程中，与新生成的位错相互作用导致强度提升，同时保持较高的拉伸应变硬化率，进而获得高的延伸率。此外，这种深冷处理还引起晶粒取向趋于择优取向，其对锆及锆合金整体强度和塑性的改善也具有一定的作用。

本发明与现有各种强韧化方法相比具有如下优点：

1、操作简单，成本低。

2、特别适合那些已经成形加工完成的产品构件，或精加工完成的工件。

附图说明：

图1是Zr1合金退火态的组织形貌图。

图2是Zr1合金深冷处理前的硬度分布特征图。

图3是Zr1合金深冷处理后的硬度分布特征图。

图4是Zr1合金深冷处理前的晶粒取向变化图。

图5是Zr1合金深冷处理后的晶粒取向变化图。

图6是Zr1合金深冷处理前后的拉伸性能对比图。

具体实施方式：

将厚度为3mm的Zr1合金，其组织状态为退火态，如图1所示，置于装有液氮的低温槽中，液氮表面要高于被处理工件，保温24小时后，取出自然升温至室温。然后进行检测，从图2和图3处理前后的硬度分布对比可知，深冷处理提高了基体的硬度。从图4和图5处理前后晶粒取向变化图可以看出，晶粒发生<0001>择优取向的转动。从图6处理前后的拉伸性能对比图可以看出，处理后的拉伸屈服和抗拉强度均得到提高，并保持较高的延伸率。