[发明专利]一种耐辐照钒合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种耐辐照钒合金及其制备方法，属于合金材料技术领域。本发明提供的耐辐照钒合金，包括如下质量百分比的元素：Cr3.2～6.0％，Ti3.2～6.0％，La0.1～2.0％和余量V。本发明通过添加稀土元素La，可以夺取钒合金基体中的固溶氧形成稀土氧化物，从而有效减少粗大富钛条状第二相，并且可以细化晶粒改善微观结构，从而能够减少辐照时产生的各种缺陷，使钒合金获得优良的耐辐照性能。实施例的结果表明，本发明提供的耐辐照钒合金在未经任何辐照前的硬度为2.08～2.34GPa，在先经过氦离子辐照再经过钒离子辐照后硬度为8.37～8.39GPa，硬化率为259～289％。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，尤其涉及一种耐辐照钒合金及其制备方法。

背景技术

钒合金因其具有良好的力学性能、热物理性能、低活化性，以及与氚增殖剂、冷却剂、中子倍增材料具有良好的兼容性，成为国际上公认的可以作为核聚变堆内衬的候选材料之一，尤其是V-Cr-Ti合金，被作为首选备选材料。然而，钒合金因其具有辐照硬化等问题，严重影响了材料的服役性能及聚变装置的安全可靠性，从而限制了其作为核聚变堆内衬材料的应用。

研究发现，目前制备的V-Cr-Ti合金存在辐照硬化及脆化等问题的原因在于，合金组织中存在有粗大的富钛条状第二相。而且经过辐照以后，由于高能中子辐照或离子辐照会造成钒合金严重的辐照损伤，使得钒合金组织中产生很多缺陷，如空位、位错、位错环、空洞、气泡和不良析出物等，辐照硬化现象明显。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐辐照钒合金及其制备方法，本发明提供的耐辐照钒合金具有良好的耐辐照性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种耐辐照钒合金，其特征在于，包括如下质量百分比的元素：Cr3.2～6.0％，Ti 3.2～6.0％，La 0.1～2.0％和余量V。

优选地，所述的耐辐照钒合金包括如下质量百分比的元素：Cr 3.5～5.5％，Ti3.5～5.5％，La 0.2～1.8％和余量V。

优选地，所述的耐辐照钒合金包括如下质量百分比的元素：Cr 3.8～5.0％，Ti3.8～5.0％，La 0.5～1.5％和余量V。

优选地，所述的耐辐照钒合金包括如下质量百分比的元素：Cr4.0％，Ti 4.0％，La1.0％和余量V。

本发明还提供了上述技术方案所述耐辐照钒合金的制备方法，包括如下步骤：

(1)对应耐辐照钒合金的元素组成将耐辐照钒合金的原料混合后进行熔炼，得到铸锭；

(2)将所述步骤(1)得到的铸锭进行时效处理，得到所述耐辐照钒合金。

优选地，所述步骤(1)中耐辐照钒合金的原料包括块状钒、铬颗粒、钛颗粒和块状镧。

优选地，所述步骤(1)中熔炼为非自耗真空电弧熔炼。

优选地，所述非自耗真空电弧熔炼的氛围为高纯氩气氛围；所述高纯氩气氛围的压强为0.04～0.06MPa。

优选地，所述步骤(2)中时效处理的保温温度为800～1100℃，时效处理的保温时间为1～3h。

优选地，所述时效处理的氛围为真空氛围；所述真空氛围的真空度小于4×10^-2Pa。