Способ обработки циркония и егосплавов

ОП ИСАНИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоц 1 иепистичесиихРеспублик в 817089(22)Заявлено 04.06,79 (2) 2775968/22-02 с присоединением заявки М ВВЗзаротлаиньй комитат СССР аа делам изобретений к открытийОпубликовано 30,03.81, Бюллетень Эй 12Дата опубликования описания 31.03.81(72) Авторы изобретен Л, Б, Злотин, В. Л, Оржеховский, 3, С. Фалалеева Г. А Колосов, Н. Н. Фоломин и Г. С, Бережной 7) Заявитель Государственный научноисследовательский и проек институт сплавов и обработки цветных металл(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЦИРКОНИЯ И ЕГО СПЛАВО мпературепревранеобхо.о толщи Изобретение относится. к металлургии, в=частности к способу обработки циркония иего сплавов, и может быть использовано приизготовлении из них фольги.Известен способ изготовления циркониевыхполуфабрикатов в виде лент, листов прутков,5труб, согласно которому заготовку после горячей деформации подвергают холодной об,работке давлением с промежуточным и окончательным отжигами в вакууме 1.0Однако известный способ обработки непозволяет изготовить циркониевую фольгу сравномерной и мелкозернистой структурой,высокими и изотропными механическими свой.ствами, с высоким уровнемплоскостностии малой разнотолщинностью.,15Известен также способ обработки полуфа.брикатов из циркония нли его сплавов сцелью получения предпочтительной ориента.ции зерна в материале. Способ включает сле..Мдующие операции: отжиг при температуре ниже температуры аллотропического превраще.ния цирконня; холодная деформация с суммарной степенью обжатия не менее 35%, предпочтительно 50-60%;. отжиг при теВыше температуры аллотропическогощения циркония в течение времени,димого для ускорения роста зерна пне материала 123.Однако известный способ обработки непозволяет получить фольгу из циркония иего сплавов с равномерной мелкозернистойструктурой, высокими и изотропными механическими свойствами, с высоким уровнемплоскостности и малой разнотолщинностью.Это обусловлено следующими причинами.Окончательный отжиг циркониевой фольгипри температуре выше .температуры аллотропического превращения (862 С для чистогоциркония) способствует чрезмерному ростузерна, Это дополнительно усугубляется тем,что предшествующая холодная прокатка осу.ществляется с суммарным обжатйем, ограни.ченным предпочтительно 50-60%, Средний диаметр зерна материала составляет 50 мкм иболее. Кроме того, при отсутствии регламентированного температурного интервала первого отжига и высокотемпературном (выше тем.3 8пературы аллотропичессого нревращения)окончательном отжиге циркония, подвергнутогопредварительной холодной прокатке с суммар.ным обжатием 50 - 60%, структура его неоднородна и разнозерниста.Циркониевая фольга имеет низкий уровеньмеханических свойств (по характеристикампластичности), их нестабильность и повышенную анизотропию. Относительное удлинениетакой фольги при испытаниях на растяжениесоставляет 8 - 14%, а уровень анизотропии проч.ностных характеристик - 15- 20%, Холоднаяпрокатка циркониевой фольги с суммарнымобжатием 50 - 60% между первым и оконча.тельным отжигами и при отсутствии регламентированных частных обжатнй по проходамне обеспечивает высокий уровень плоскостности фольги и малую ее разнотолщинность.Окончательный отжиг фольги при темпера;туре выше температуры аллотропическогопревращения циркония сопровождается свари.ванием витков в рулоне и поглощением металлом кислорода даже в вакууме 10мм рт.ст.,что приводит к резкому ухудшению качествафольги.Цель изобретения - повышение пластичнос.ти, изотропности механических свойств, по.вышение плоскостности и уменьшение разнотолщинности.Поставленная цель достигается тем, что вспособе, включающем отжиг заготовки при700 - 800 С сфизотермической выдержкой 1 - 3 ч,холодную прокатку с суммарной степеньюдеформации 70 - 90% и последующий окон.чательный отжиг, холодную прокатку осуществляют с частичным обжатием 25 - 40% в первых двух-трех проходах и 10 - 20% в последующих проходах, а окончательный отжиг про.водят при 500-700 С с изотермической выдержкой 0,5 - 2 ч,Принципиальное отличие предлагаемого способа от известного способа обработки циркониевых полуфабрикатов заключается в режи.мах холодной прокатки и отжига, Холоднаяпрокатка заготовки с частичными обжатиями25 - 40% на первых двух-трех проходах и10 - 20% на последующих проходах при суммарной степени обжатия 70 - 90% обеспечиваетвысокий уровень плоскостности фольги и ееразнотолщинность. не более 10%, что не дости.гается известным способом обработки. Применьших обжатиях возрастает разнотолщинность фольги а увеличение обжатий соцровождается чрезмерным налипанием цирконияна рабочие валки стана, что. приводит к су.щественному ухудшению плоскостности фольги, повышению ее разнотолщинности и нару.шению стабильности процесса прокатки.Окончательный отжиг фольги при 500 -700,С с изотермической выдержкой 0,5 - 2 ч .40 45 50 55 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 - 630), Затем осуществляют на многовалковых станах холодную прокатку1отожженной 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 70- 90%, В первых двух-трех проходах частные обжатия поддерживают на уровне 25 0%, а во всех последующих - 10 - 20% за проход. Окончательный отжиг фольги проводят в рулонах в вакууме 10мм рт,ст. при 500- 700 С с изотермической выдержкой 0,5-2 ч.Способ осуществляют при изготовлении фольги толщиной 0,023 мм из технического циркония и маллолегированного цирконие 17089в сочетании с хсподной деформацией позволяет обеспечить равномерную мелкозернистуюструктуру (средний диаметр зерна не более10 - 20 мкм), а такие высокие и изотролныемеханические свойства фольги с требуемымсочетанием прочностных и пластических характеристик. Кроме того, предлагаемый режим термической обработки обеспечивает высокую чистоту поверхности фольги., исключаетсваривание витков в рулоне и дополнительноенасыщение циркония кислородом при отжигев вакуумной печи с разрежением 10 а мм рт,ст.Уменьшение температуры окончательного от.жига (менее 500 С) может сопровождатьсянеполной рекристаллизацией материала. Повышение температуры окончательного отжига (бо.лее 700 С и, особенно, выше температурыаллотропического превращения циркония) приводит к росту зерна, снижению механическихсвойств (в частности, характеристик пластичности) и повышению их анизотропии, а также к свариванию витков фольги в рулонеи поглощению цирконием кислорода в усло.виях вакуумного отжига Предлагаемая изотермическая выдержка при отжиге фольги 25является оптимальной. Снижение ее сопровождается неравномерным нагревом материала врулоне, а повышение может приводить котмеченному явлению локального свариваниявитков фольги и дополнительному взаимодействию металла с кислородом.Регламентирование промежуточного отжигазаготовки (700 - 800"С, выдержка 1 - 3 ч) исуммарной степени обжатия при холодной прокатке 70-90% оказывает положительное вли яние на стабилизацию структуры материалаи его механических свойств после предшест.вующей обработки,817089 вого сплава, содержащего 1% ниобия. Холод.нокатаная ленточная заготовка толщиной0,1 - 0,2 мм отжигается в вакууме при 750 Сс иэотермической выдержкой 2 ч. После этого заготовка подвергается холодной прокаткеэа 8 - 10 проходов с суммарной степенью об.жатия 77,0 и 88.5% соответственно В пер.вом проходе обжатие составляет 30 - 40%, вовтором и третьем- 25 - 35% и во всех последующих - 10 - 20% эа проход. Прокатанная фольга в рулоне отжигается в вакуумнной печи (разрежение 5 10мм рт,ст.) при500 и 700 Сс иэотермической выдержкой05 и 2 ч,На цирконневой фольге оценивают структу.ру, механические свойства. прн испытаниях нарастяжение, плоскостность и уровень раэнотолщннностн, Для сравнения аналогичные характеристики определяют на однотипной фольге.Результаты испытаний представлены в таблице (обжиг заготовки при 750 С, изотермическаявыдержка 2 ч),Использование предлагаемого способа обра.ботки циркония и его сплавов обеспечиваетпо сравнению с существующими воэможность 6получения циркониевой фольги с равномерноймелкозернистои структурой и высокими меха.ническими свойствами. Фольга отличается удовлетворительным сочетанием прочностных ипластических характеристик, т.е. при сравни.тельно высоких показателях предела прочности фольга имеет высокие показатели от.носительного удлинения, Аниэотропия механических свойств фольги незначительная; воэмож 1 р ность получения циркониевой фольги с высокимуровнем плоскостности малой разнотолщин.постыл. За счет высокого качества циркони.евой фольги, являющейся носителем энергиив химических источниках света, обеспечивается существенное повышение технико. экономических показателей производства химичес.ких источников света на автоматизированныхлиниях (производительность, выход годныхиэделий и т,д.) и их эксплуатационных характеристик (например, уровень й стабильностьсветовых параметров фотовспышек) .Использование высококачественной цирко.ниевой фольги при изготовлении фотовспыщек позволяет существенно повысить выходгодных изделий,817089 очастными обжатиями 25 - 40 д в первых двух.трех проходах н 10-20% в последующих нро.ходах, а окончательнын отжиг проводят при500 - 701 И С с изотермической выдержкой0,5 - .2 ч. Способ обработки цнркония и его спйа. вов, включающий отжиг заготовки при 700- 800 С с изотермической выдержкой 1 - .3 ч, холодную прокатку с суммарной степенью деформации 70-90% и последующий оконча. тельный отжиг, о т л н ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения пластичности, изотропностн механических свойств, повыше. ния плоскостности и уменьшения разнотолщинности, холодную прокатку осуществляют с Составитель А. ЗенцевТехред МЛоя Редактор Е. Витвнская Корректор Н. Вабинец. Тираж 681 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб д. 4(5Заказ 1236/34 филиал ППП "Патент". г. Ужгород, ул. Проектная, 4 формула изобретении Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Миллер Г, Л. Цирконий. М., "Иностран.ная литература", 1955.2, Патент Великобритании Яф 270563,кл, С 7 А 1970,