Способ обработки циркония и егосплавов

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

Союз Советских

Социалистических

Республик (iu817089 (61} Дополнительное к авт. свид-ву (5l)NL. Кл.

С 22 F 1/18

С 21 В 1/40 (22) Заявлено 04 06.79 (21) 2775968/22-02 с присоединением заявки М тваударатланньй K09flfoY

СССР ав делам нзэ4ретеннй н атнрмтнй (23) Приоритет (53) УДК 621,787.4 (088.8) Опубликовано 3003.81. Бюллетень Эй 12

Дата опубликования описания 31.03.81(72) Авторы изобретения

Л. Б, Злотин, В. Л. Оржеховский, 3. С. Фалалеева

Г. А Колосов, Н. Н. Фоломин и Г. С. Бережной

Государственный научно-исследовательский и проек институт сплавов и обработки цветных металл (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЦИРКОНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ

Изобретение относится. к металлургии, в= частности к способу обработки циркония и его сплавов, и может быть использовано при изготовлении из них фольги.

Известен способ изготовления циркониевых полуфабрикатов в виде лент, листов прутков, 5 труб, согласно которому заготовку после горя- чей деформации подвергают холодной об-, работке давлением с промежуточным и окончательным отжигами в вакууме 11).

f0

Однако известный способ обработки не позволяет изготовить циркониевую фольгу с равномерной и мелкозернистой структурой, высокими и изотропными механическими свойствами, с высоким уровнем плоскостности

fS и малой разнотолщинностью., Известен также способ обработки полуфабрикатов из циркония нли его сплавов с целью получения предпочтительной ориентации зерна в материале. Способ включает сле- . 20 дующие операции: отжиг при температуре ниже температуры аллотропического превращения цирконня; холодная деформация с суммарной степенью обжатия не менее 35%, пред2 почтительно 50-60%; . отжиг при температуре выше температуры аллотропического превращения циркония в течение времени, необходимого для ускорения роста зерна по толщи. не материала 12}.

Однако известный способ обработки не позволяет получить фольгу из циркония и его сплавов с равномерной мелкозернистой структурой, высокими и изотропными механическими свойствами, с высоким уровнем плоскостности и малой разнотолщинностью.

Это обусловлено следующими причинами.

Окончательный отжиг циркониевой фольги при температуре выше .температуры аллотропического превращения (862 С для чистого циркония) способствует черезмерному росту зерна, Это дополнительно -усугубляется тем, что предшествующая холодная прокатка осуществляется с суммарным обжатйем, ограниченным предпочтительно 50-60%, Средний диаметр зерна материала составляет 50 мкм и более. Кроме того, при отсутствии регламен- . тированного температурного интервала первого отжига и высокотемпературном (выше тем40

3 81

1 пературы аллотропического нревращения) окончательном отжиге циркония, подвергнутого предварительной холодной прокатке с суммарным обжатием 50 — 60% структура его неоднородна и разнозерниста.

Циркониевая фольга имеет низкий уровень механических свойств (по характеристикам пластичности), их нестабильность и повышенную анизотропию. Относительное удлинение такой фольги при испытаниях на растяжение составляет 8 — 14%, а уровень анизотропии прочностных характеристик — 15- 20%, Холодная прокатка циркониевой фольги с суммарным обжатием 50 — 60% между первым и окончательным отжигами и при отсутствии регламентированных частных обжатнй по проходам не обеспечивает высокий уровень плоскостности фольги и малую ее разнотолщинность . Окончательный отжиг фольги при темпера; туре выше температуры аллотропического превращения циркония сопровождается свариванием витков в рулоне и поглощением металлом кислорода даже в вакууме 10 мм рт.ст., что приводит к резкому ухудшению качества фольги.

Цель изобретения — повышение пластичности, изотропности механических свойств, повышение плоскостности и уменьшение разнотолщинности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем отжиг заготовки при

700 — 800 С с изотермической выдержкой 1 — 3 ч, холодную прокатку с суммарной степенью деформации 70 — 90% и последующий окончательный отжиг, холодную прокатку осуществляют с частичным обжатием 25 — 40% в первых двух-трех проходах и 10 — 20% в последующих проходах, а окончательный отжиг проводят при 500-700 С с изотермической выдер;асой 0,5 — 2 ч.

Принципиальное отличие предлагаемого способа от известного способа обработки циркониевых полуфабрикатов заключается в режимах холодной прокатки и отжига. Холодная прокатка заготовки с частичными обжатиями

25 — 40% на первых двух-трех проходах и

10 — 20% на последующих проходах при суммарной степени обжатия 70 — 90% обеспечивает высокий уровень плоскостности фольги и ее разнотолщинность. не более 10%, что не достигается известным способом обработки. При меньших обжатиях возрастает разнотолщинность фольги а увеличение обжатий сопровождается черезмерным налипанием циркония на рабочие валки стана, что. приводит к существенному ухудшению плоскостности фольги, повышению ее разнотолщинности и нарушению стабильности процесса прокатки.

Окончательный отжиг фольги при 500—

700, С с изотермической выдержкой 0,5 — 2 ч .

7089 4 в сочетании с хсподной деформацией позволяет обеспечить -равномерную мелкозернистую структуру (средний диаметр зерна не более

10 — 20 мкм), а такие высокие и изотролные механические свойства фольги с требуемым сочетанием прочностных и пластических характеристик. Кроме того, предлагаемый режим термической обработки обеспечивает высокую чистоту поверхности фольги., исключает сваривание витков в рулоне и дополнительное насыщение циркония кислородом при отжиге в вакуумной печи с разрежением 10 мм рт.ст.

Уменьшение температуры окончательного отжига (менее 500 С) может сопровождаться неполной рекристаллизацией материала. Повышение температуры окончательного отжига (более 700 С и, особенно, выше температуры аллотропического превращения циркония) приводит к росту зерна, снижению механических свойств (в частности, характеристик пластич20 ности) и повышению их анизотропии, а также к свариванию витков фольги в рулоне и поглощению цирконием кислорода в условиях вакуумного отжига Предлагаемая изотермическая выдержка при отжиге фольги

25 является оптимальной. Снижение ее сопровождается неравномерным нагревом материала в рулоне, а повышение может приводить к отмеченному явлению локального сваривания витков фольги и дополнительному взаимодействию металла с кислородом:

Регламентирование промежуточного отжига заготовки (700 †8 С, выдержка 1 — 3 ч) и суммарной степени обжатия при холодной прокатке 70-90% оказывает положительное влиM яние на стабилизацию структуры материала и его механических свойств после предшествующей обработки, Способ осуществляется следующим образом.

Циркониевую заготовку в виде холоднокатанной ленты подвергают промежуточному отжигу в вакууме при 700 — 800 С с изотермической выдержкой 1 — 3 ч (например, в вакуумной печи типа С вЂ” 630). Затем осуществляют на многовалковых станах холодную прокатку

1 отожженной заготовки до готовых размеров фольги по толщине. Прокатку ведут в несколько проходов, при этом в зависимости от требуемой толщины фольги суммарная степень обжатия составляет предпочтительно 7090%. В первых двух-трех проходах частные обжатия поддерживают на уровне 25 40%, а во всех последующих — 10 — 20% за проход.

Окончательный отжиг фольги проводят в рулонах в вакууме 10 мм рт.ст. при 500700 С с изотермической выдержкой 0,5-2 ч.

Способ осуществляют при изготовлении фольги толщиной 0,023 мм из технического циркония и маллолегированного цирконие817089 вого сплава, содержащего 1% ниобия. Холоднокатаная ленточная заготовка толщиной

0,1 — 0,2 мм отжигается в вакууме при 750 С с иэотермической выдержкой 2 ч. После этого заготовка подвергается холодной прокатке эа 8 — 10 проходов с суммарной степенью обжатия 77,0 и 88.5% соответственно В первом проходе обжатие составляет 30 — 40%, во втором и третьем — 25 35% и во всех последующих — 10 — 20% эа проход. Прокатанная фольга в рулоне отжигается в вакуумнной печи (разрежение 5 10 мм рт.ст.) при

500 и 700 С с иэотермической выдержкой

0,5и 2ч.

На цирконневой фольге оценивают структуру, механические свойства. прн испытаниях на растяжение, плоскостность и уровень раэнотолщннностн. Для сравнения аналогичные характеристики определяют на однотипной фольге.

Результаты испытаний представлены в таблице (обжнг заготовки при 750 С, изотермическая выдержка 2 ч), Использование предлагаемого -способа обработки циркония и его сплавов обеспечивает по сравнению с существующими воэможность

6 получения циркониевой фольги с равномерной мелкоэернистои структурой и высокими механическими свойствами. Фольга отличается удовлетворительным сочетанием прочностных и пластических характеристик, т.е. при сравнительно высоких показателях предела проч. ности фольга имеет высокие показатели относительного удлинения. Аннэотропия механических свойств фольги незначительная; воэмож1О ность получения циркониевой фольги с высоким уровнем плоскостности малой разнотолщинностью. 3а счет высокого качества циркониевой фольги, являющейся носителем энергии в химических источниках света, обеспечивается существенное повышение технико-экономических показателей производства химических источников света на автоматизированных линиях (производительность, выход годных иэделий и т,д.) и их эксплуатационных характеристик (например, уровень и стабильность световых параметров фотовспышек) .

Использование высококачественной циркониевой фольги при изготовлении фотовспыщек позволяет существенно повысить выход годных изделий.

817089 10 частными обжатиями 25 — 40 в первых двухтрех проходах н 10-20% в последующих проходах, а окончательнын отжиг проводят при

500 — 700 C с нзотермической выдержкой

05 — 2 ч.

Способ обработки цнркония и его сплавов, включающий отжиг заготовки при 700800 С с изотермической выдержкой 1 —.3 ч, холодную прокатку с суммарной степенью деформации 70-90% и последующий окончательный отжиг, о т л н ч а ю шийся тем, что, с целью повышения пластичности, изотролностн механических свойств, повышения плоскостности и уменьшения разнотолщинности, холодную прокатку осуществляют с

Составитель А. Зенцев

Техред МЛоя

Редактор Е. Лимнская

Корректор Н. Вабинец.

Тираж 681 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1236/34

Филиал ППП "Патент". г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретении

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Миллер Г. Л. Цирконий. М., "Иностранная литература", 1955.

2. Патент Великобритании У 1270563, кл. С 7 А 1970.