[发明专利]一种U-10Zr合金熔炼工艺

摘要

本发明属于金属型合金熔炼和成型工艺技术领域，具体涉及一种U‑10Zr合金熔炼工艺。包括以下步骤：(1)制备U‑50wt.％Zr中间合金；(2)制备U‑10wt.％Zr合金；利用中频感应炉，在CaO陶瓷坩埚内将U‑50wt.％Zr中间合金和贫铀进行感应熔炼；控制中频感应炉的真空度小于10^‑1Pa，熔炼温度为1500～1600℃；(3)浇铸U‑10wt.％Zr合金；将步骤(2)中得到的铀锆合金放入中频感应炉内，通过石墨坩埚底铸的方式进行浇铸，在石墨坩埚的底部设置浇杯，在浇杯与模具之间设置泡沫陶瓷过滤器，通过此步骤的浇铸得到去除杂质后的U‑10wt.％Zr合金。通过上述技术方案可以保证金属型燃料金属型芯坯U‑10％Zr合金的制备质量，为金属燃料元件的批量化生产提供有利的技术和装备支持。

主权项

1.一种U‑10Zr合金熔炼工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备中间合金按等重量比配制U、Zr，通过非自耗电弧炉将合金反复熔炼5～8次，制备出以Zr为基体、铀固溶于基体中的U‑50wt.％Zr中间合金；(2)制备U‑10wt.％Zr合金根据中间合金成分，按照U‑10wt.％Zr重量配比计算所需要添加的贫铀的质量；此处添加的贫铀是U235＜0.4wt.％的铀金属；利用中频感应炉，在CaO陶瓷坩埚内将U‑50wt.％Zr中间合金和贫铀进行感应熔炼；控制中频感应炉的真空度小于10‑1Pa，熔炼温度为1500～1600℃；U‑50wt.％Zr中间合金和贫铀完全熔化后进行保温，然后采用倾注式浇注将熔炼后的合金倾注在模具中；(3)浇铸U‑10wt.％Zr合金将步骤(2)中得到的铀锆合金放入中频感应炉内，通过石墨坩埚底铸的方式进行浇铸，在石墨坩埚的底部设置浇杯，在浇杯与模具之间设置泡沫陶瓷过滤器，通过此步骤的浇铸得到去除杂质后的U‑10wt.％Zr合金；在步骤(2)和步骤(3)中，中频感应炉的频率为1500～2000Hz；在步骤(2)中，CaO陶瓷坩埚与感应线圈之间的结合为打结方式，CaO陶瓷坩埚的尺寸与中频感应炉中感应圈尺寸相匹配，使用石英砂将CaO陶瓷坩埚与感应圈打结到一起；步骤(2)中，熔炼温度和保温温度都是1550℃，保温时间为60min。