Verarbeitungsverfahren von Zirkoniumplatten

Die Verarbeitung von Zirkoniumplatten (insbesondere Zirkoniumlegierplatten in Kernqualität, wie Zircaloy -4) ist ein hochtechnischer und anspruchsvoller Prozess, der mehrere genaue Schritte beinhaltet.

Zirkoniumplatte

Zirkoniumplatte

Der Kern liegt in der Kontrolle der Sauerstoff/Stickstoff -Kontamination, der Wasserstoffverspritzungsrisiken und der Härtung von Arbeiten. Die Hauptverarbeitungsverfahren sind wie folgt:
Rohstoffzubereitung:
Schwammzirkonium: Das Rohmaterial besteht normalerweise aus dem Schwammzirkonium, das durch das Magnesium -Wärmeleitungsmethode (KROLL -Methode) oder das Calcium -Wärmeleitungsmethode erzeugt wird.
Legierung: gemäß der Grade der Ziellegierung (z. B. Zircaloy -4: Zr-sn-fe-cr), messen Sie genau die Legierungselemente (Zinnpartikel, Eisenzirkoniumlegierung, Chrompulver usw.) und mischen sie gleichmäßig mit dem Sponge-Zirkonium.
Schmelzen:
Vakuum selbstverbraucher Lichtbogenschmelzen: Dies ist die am häufigsten verwendete und entscheidende Methode. Die gut gemischten Elektroden werden mehrmals (normalerweise 2-3 mal) in einem wassergekühlten Kupfer Crucible unter Vakuum- oder Inertgasschutz (Argon) geschmolzen. Das Hauptziel: um flüchtige Verunreinigungen (wie Mg, CL) zu entfernen, eine stark gleichmäßige Zusammensetzung zu erzielen, den Gasgehalt (O, N, H) zu reduzieren und dichte und reine Pergots zu erhalten. Es ist entscheidend, die Schmelzparameter (Vakuumgrad, Strom, Spannung) strikt zu steuern.
Schmieden / raues Biegen
Heizung: Der Ingot wird in einer schützenden Atmosphäre (Argongas) auf die entsprechende Temperatur des Phasenbereichs erhitzt (typischerweise 980 - 1050 Grad).
Schmieden: Durchführen freier Schmieden oder schnelles Schmieden unter einer schützenden Atmosphäre. Ziel ist es, die grobe Gussstruktur zu brechen, Gussfehler (wie Schrumpfhöhlen und Porosität) zu beseitigen, das Material zu verdichten und die anfängliche Form des Billet (quadratischer oder flacher Billet) zu erhalten. Nach dem Schmieden ist es normalerweise erforderlich, den Kühlprozess zu verlangsamen oder unter einer Schutzatmosphäre zu kühlen.
Heißes Rollen:
Heizung: Der geschmiedete Billet wird in einer Schutzatmosphäre zur Temperatur des + Phasenbereichs oder des Phasenbereichs erwärmt (der spezifische Temperaturbereich hängt von der Legierung und der gewünschten Mikrostruktur ab, normalerweise zwischen 750-950 Grad). Vermeiden Sie es, zu lange im Temperaturbereich zu bleiben.
Rolling: Auf einer reversiblen heißen Rollmaschine werden mehrere Rollgänge durchgeführt. Schlüsselpunkte:
Schutz: Die gesamte Rolllinie erfordert normalerweise eine Schutzabdeckung (Inertegas), um zu verhindern, dass die Oberfläche des Blechs unter hohen Temperaturen oxidiert und nitriert wird.
Pass-by-Pass-Reduktionsmenge und Temperaturregelung: Genau die Reduktionsmenge für jeden Pass und die endgültige Rolltemperatur steuern, um die gewünschte Dicke und ein gleichmäßiger Mikrostruktur zu erreichen.
Intermediate Tempern: Während des heißen Rolling -Vorgangs, wenn die akkumulierte Arbeit ein bestimmtes Niveau erreicht oder wenn es notwendig ist, die rollende Richtung zu ändern, kann das mittlere Tempern unter einer Schutzatmosphäre erforderlich sein, um die Plastizität wiederherzustellen.
Zieldicke: Das heiß-rollte Produkt wird in ein mittleres Billet gerollt, das in der Nähe der endgültigen fertigen Dicke liegt (z. B. für eine 5-mm-Platte, die heiß auf 6-7 mm wartet).
Pickling / Oberflächenbehandlung:
Entfernen der Oxidskala: Nach einem heißen Rollen bildet eine Schicht Oxidskala (als "Wasse" bezeichnet. Diese harte und spröde Schicht muss vollständig entfernt werden; Andernfalls wird es ernsthaft die anschließende kalte Rollen und die endgültige Leistung beeinflussen.
Prozess: Normalerweise wird gemischtes Säurerwickeln eingesetzt. Die häufig verwendete Formel ist HF (Hydrofluorsäure) + HNO₃ (Salpetersäure) + H₂O (mit strenger Verhältnisregelung). HF löst Zirkonia und hno₃ das Grundmetall auf, während die übermäßige Korrosion von HF am Basismaterial hemmt. Nach der Säure -Wahl sind eine gründliche Reinigung und Trocknung erforderlich.
Schleifen/Polieren: Nach dem Waschen von Säure können Oberflächendefekte (Kratzer, Gruben usw.) freigelegt werden. Um diese Mängel zu entfernen und eine glatte und unfehlerfreie Oberfläche zu gewährleisten, sind lokale oder allgemeine Schleifen erforderlich.
Kaltes Rollen:
Kernprozess: Dies ist der entscheidende Schritt, um eine präzise Dicke, eine hervorragende Oberflächenfinish, die erforderlichen mechanischen Eigenschaften und die Textur zu erreichen.
Rolling: Auf einer Multi-Roll-Präzisions-Kalt-Rolling-Maschine (z.
Härtung der Arbeit: Die kalte Härtungsrate von Zirkoniumlegierungen ist sehr hoch. Daher ist die Reduktionsmenge pro Pass begrenzt (normalerweise 10-30%), und wenn die kumulative Gesamtdeformation ein bestimmtes Niveau erreicht, wird das Material zu hart und spröde, um weiter zu rollen.
Intermediate Tempern: Wenn die Arbeit zu einer unzureichenden Plastizität führt oder wenn eine weitere Ausdünnung erforderlich ist, muss das mittlere Glühen in einem mit hohen Vakuum- oder hohen purity-argongeschützten Angläubungsofen durchgeführt werden. Die Tempelstemperatur befindet sich normalerweise in der Phasenregion (z. B. Zircaloy -4 liegt ungefähr zwischen 550-750 Grad), mit dem Ziel, eine vollständige Rekristallisation zu erreichen, die Härtung der Arbeit zu beseitigen, die Plastizität wiederherzustellen und übermäßiges Wachstum von Morn zu vermeiden.
Schutz: Kaltrollmaschinen sind normalerweise mit Schmier- und Reinigungssystemen ausgestattet. Es müssen jedoch auch strenge Maßnahmen ergriffen werden, um eine Kontamination zu verhindern, insbesondere während des Austauschs des Spulenmaterials oder wenn die Maschine heruntergefahren wird. Das Rollöl sollte ein spezieller Öltyp mit niedrigem Schwefel- und niedrigem Chlorgehalt sein.
Behandlung mit fertigen Produkthitze:
Ziel: Um die endgültige erforderliche Mikrostruktur, mechanische Eigenschaften (Stärke, Plastizität), Korrosionsbeständigkeit und Textur (was für das Bestrahlungswachstumsverhalten der Kernkraftstoffverkleidung von entscheidender Bedeutung ist) zu erhalten.
Prozess: Typischerweise wird das Glühen unter hohem Vakuum oder mit dem Schutz von Argongas mit hoher Purity durchgeführt. Die Temperatur und Dauer werden nach den Spezifikationen des Endprodukts genau gesteuert.
Vollständige Rekristallisation Glühen: Bei höheren Temperaturen (nahe der Obergrenze des Phasenbereichs, wie 700-750 Grad), werden einheitliche und feine Gleichungen erhalten. Es bietet hervorragende umfassende Eigenschaften (mittelschwere Festigkeit und gute Plastizität).
Partielle Rekristallisation/Stress -Annealing: Bei niedrigeren Temperaturen (wie 480 - 600 Grad) wird eine teilweise Spannungsablösung oder eine partielle Rekristallisationsstruktur erreicht, was zu einer höheren Festigkeit und einer moderaten Plastizität führt.
Texturkontrolle: Die Kaltrollverformungsmenge und der endgültige Tempernprozess haben einen entscheidenden Einfluss auf die Kornorientierung (Textur) des Blattmaterials, was für nukleare Anwendungen besonders wichtig ist.
Finishing und Inspektion:
Glättung: Verwendung präziser Glättungsmaschinen (Roller -Glättung oder Dehnungsrichtung), um Formfehler wie Biegungen und wellige Kanten im Blatt zu beseitigen, wodurch strenge Anforderungen an die Flachheit erfolgt.
Schneiden/Trimmen: Vorbereitetes Schneiden oder Schneiden entsprechend den geordneten Abmessungen (wie Laserschnitten, Wasserstrahlabschnitten), um die Genauigkeit und Kantenqualität zu gewährleisten.
Oberflächenreinigung: Entfernen Sie Restölflecken, Fingerabdrücke usw.
Nicht-zerstörerische Tests:
Ultraschalltests: Erkennen interner Defekte (Einschlüsse, Schichten usw.).
Wirbelstromtests / Penetranttest: Erfassen Sie Defekte der Oberfläche und nahe der Oberfläche (Risse, Falten usw.).
Größe und Aussehensprüfung: Dicke, Breite, Länge, Geradheit, Oberflächenglattheit (Rauheit), visuelle Inspektion usw.
Physikalischer und chemischer Leistungstest: Proben werden zur Analyse der chemischen Zusammensetzung (O, N, H, Fe, CR, SN und andere Schlüsselelemente), Raumtemperatur/Hochtemperatur -Zugtests, Härtetests, metallographische Strukturuntersuchung (Korngröße, Einschlüsse, Case -Resistenz), Bestimmung der metallographischen Struktur (Druckbehälter -Wasser -Korrosionskorrosionskorrosion).
Verpackung und Speicher:
Reinigung und Trocknen: Die fertigen Bretter müssen gründlich gereinigt und getrocknet werden.
Schutz: Normalerweise wird es mit rostsicherem Papier/Membran eingewickelt, Isolationsmaterialien werden zwischen den Platten platziert und dann in einen Trocknungsofen oder Vakuumgepackungen gebracht, um Kratzer, Kontamination (insbesondere Wasserstoffabsorption) und Oxidation während des Transports und der Lagerung zu verhindern.
Identifizierung: Markieren Sie eindeutig die Markennamen, die Spezifikationen, die Ofen -Chargennummer und die geltenden Standards usw.