浅谈锆合金板材校平退火工艺研究

周尧

【摘 要】为了更好的探讨锆合金板材校平退火工艺的优良使用性能，致力于解决现状的一些问题，并阐述其中的应用性能进展，本文将对锆合金板材校平退火工艺研究进行简要分析与探讨，研究锆合金板材校平退火工艺的相关材料，对锆合金的力学方面的影响，相关结果表明，采用锆合金材料平面高于不锈钢工装锆合金材料。

【关键词】锆合金板材;校平退火;工艺研究;热处理制度

1.锆合金板材校平退火工艺现状

在锆合金本身架构，其中子吸收截面小且机械加工技术性能较高、导热效率性能高，又较其他的材料耐腐蚀性能强，在这样的情况下，锆合金被很多化工材料结构和用作堆芯架构作为材料，现如今，已经作为核电站必用的材料。锆合金板材是核燃料的架构性材料，其平面度是最为影响质量指标的元素之一，同时，力学性能之间的好坏也直接关乎到材料的使用寿命。在这样的情况下，只有满足不降低材料性能的基础之上对δ1.5mm锆合金板材校平退火工艺作为固定的参数进行改进，来解决目前锆合金板材校平退火工艺现状存在的问题^[1]。

2.试验的相关材料及方式

2.1试验锆合金板材校平退火材料及相关规格

本文将从锆合金板材作为相应的试验材料，其中规格以δ1.5×Lmm，具体成分如下表。

2.2 操作试验的相关设备及使用仪器

剪板机、真空退火炉和卷尺等设备。

2.3具体的实验操作流程和方式

用准备的设备剪板机进行切割，分别切割成相同规格的锆合金实验所需的板材材料，用剪切好的板材放置在真空退火炉中进行观察实验，在实验之前需要进行准备工作，用酒精进行擦拭使用的板材材料，保证整个材料干净，无相关的油渍，防止对真空退火炉等外界的影响保证整个实验的准确无误性，在真空退火炉正确操作的过程中，将板材材料放置工装模具上，放置其正中央的位置，时刻保证退火的工装尺寸大于实验锆合金板材尺寸^[2]。

板材的相应质量也要时刻满足整个过程中的锆合金板材所承受的内应力，达到较好的平面控制度，根据整个实验的锆合金板材尺寸的要求形式，保证退火工装的尺寸略超过试验的尺寸要求，与此同时，还要满足工装的压块质量不超过规定的要求。

2.4锆合金板材校平退火技术选择

针对相应的工艺选择规格，当退火的温度事件较短时候，锆合金的壓力不能得到释放，组织内不能在结晶，整个效果较差，事件也过长，在高温高压的管理下，锆合金板材很容易造成粘连的现象，进而影响到退货板材的整个平面度，在这样的情况下，退火时间过长，很易造成水电方面的浪费。相关资料表明，锆合金的保温时间要控制在2h左右为最佳的时间状态，本篇文章也简单的制定了三种形式的处理，如下表呈现^[3]。

3.锆合金板材校平退火材料试验结果与讨论

3.1材质对锆合金板材校平退火材料平面度所呈现的影响

采用相同的处理方式进行校平退火，进行不同的材质锆合金板材的优劣对比，本文将选择工艺580℃/2.5h的锆合金板材进行校平退火，对比后的锆合金板材进行检测，检测情况为表中所示。

采用锆合金板材材料相比其他的材料效果远远较好，这主要是因为在580℃/2.5h的热处理过程中，相关的系数不同，造成整个接触面的不同步所呈现变形，导致局部的微变，无法保证整个的平面度，特别是工装重复的使用，所形成的变形更较为严重，而整个锆合金却不存在这样的问题，在这种情况下，热处理的实验一般都会选择锆合金板材作为材料^[4]。

3.2锆合金板材校平退火工艺对平面度的相关影响

采用不同形式的退火技术工艺对实验所用的δ1.5mm锆合金板材进行操作，与此同时，对退火后的锆合金板材进行平面度的检测，所呈现的结果如下图所示。

图表显示，锆合金板材平面度效果最佳，在这样的情况下，580℃/2.5h下校平所达到的效果最好，其他的形式都存在较大的差距，所呈现的效果也较差，锆合金板材所呈现的结晶温度的范围也在其控制内，温度较低时，在退火过程下，由于锆合金板材未能达到结晶的温度，内应力并不能的到更好的释放，致使效果不好。

在温度不断的上升情况下，锆合金板材才能达到结晶，板材内部的应力再度释放，但是在温度的逐渐升高，高温高压的环境下，锆合金之间板材的结合力不断的增加，锆合金板材也易发生相关的粘连，会造其负面的影响。

4.结 语

采用锆合金板材作为校平退火的效果始终高于其他的耐热不锈钢材质。在这次的实验情况下，其他形式的处理制度中，温度的升高，板材的强度都存在降低的形式，只有在580℃/2.5h的工艺处理过程中，锆合金的材料平面度呈现的最好。锆合金板材经过退火处理后，组织未完全的再结晶，经过退火后，组织在结晶。

总而言之，锆合金板材在退火过程，采用锆合金作为材料，使用580℃/2.5h进行加工处理工艺，得到平面度较好且力学性能控制在δ1.5mm锆合金板材材质材料。

参考文献：

[1]张永刚，周琳琳，周莹，王星，刘杰.冷轧道次加工率对锆合金板材性能的影响[J].热加工工艺，2019，48（15）：33-36.

[2]张永刚，杨耀虎，席波涛，王星，刘杰.锆合金板材校平退火工艺研究[J].世界有色金属，2019（06）：9-11.

[3]杨耀虎，张永刚，席波涛，刘杰.锆合金板材表面酸洗工艺试验研究[J].世界有色金属，2019（05）：166-167.

[4]徐滨，高峰，马倩，童龙刚，龚晓桐.锆合金板材表面岛状缺陷产生的原因及解决措施[J].机械工程材料，2017，41（11）：45-47+52.

（作者单位：国核宝钛锆业股份公司）