專利名稱：一種核工業(yè)用鋰鉛合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種核工業(yè)用鋰鉛合金，涉及一種用于核聚變反應(yīng)堆或?qū)嶒?yàn)回路中的初次添加或 在線添加的鋰鉛合金。鋰鉛合金。
背景技術(shù)：
鋰鉛合金在核聚變反應(yīng)堆中利用鋰在高能中子的轟擊下產(chǎn)生氫的同位素氚，氚與 海水中提取的氘發(fā)生核聚變反應(yīng)產(chǎn)生巨大的能量；而合金中的鉛反射中子、并將核聚變產(chǎn) 生的能量通過循環(huán)冷卻帶走。因此，鋰鉛合金成為核聚變堆中集氚增殖劑、中子倍增劑和冷 卻介質(zhì)三種功能為一體的關(guān)鍵材料，在核聚變領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。鋰鉛合金的制備存在著許多困難，如Li和Pb密度差別大(> 20倍)，熔體易產(chǎn)生 成分重力偏析；金屬Li化學(xué)性質(zhì)極為活潑、容易爆炸，熔點(diǎn)低、易燒損揮發(fā)；鋰含量的精確 控制難度較大；為防止鋰鉛合金中的雜質(zhì)元素在核聚變反應(yīng)嬗變產(chǎn)生放射性的核廢料、以 及雜質(zhì)元素對(duì)結(jié)構(gòu)材料的腐蝕，希望能盡量減小雜質(zhì)元素的含量，提高合金的純度。中國(guó)專利公開號(hào)CN101440446A涉及一種鋰含量0. 68士0. 01% (wt.)的鋰鉛合金， 但該合金的成分范圍太狹窄，在實(shí)際的熔鑄過程中難以精確控制，需要開發(fā)成分范圍更寬 的鋰鉛合金及其制備方法。為降低鋰鉛合金熔液在核反應(yīng)堆中運(yùn)行時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)材料的腐蝕，一方面可以采用盡 量降低鋰鉛合金中雜質(zhì)的含量，減少對(duì)結(jié)構(gòu)材料的腐蝕；另一方面通過降低鋰鉛合金中鋰 的含量，使鋰鉛合金的活潑性降低、危險(xiǎn)程度減少，減少對(duì)結(jié)構(gòu)材料的腐蝕。所以，鋰的含量 向著小于0.68% (wt.)的亞共晶鋰鉛方向發(fā)展，這有利于反應(yīng)堆的長(zhǎng)期運(yùn)行。鋰鉛合金產(chǎn)氚過程中不斷消耗鋰，需要在線添加鋰鉛合金。為減少添加過程中的 溫降和添加時(shí)間，希望鋰鉛在線添加量盡量少，這就需要鋰含量較高的鋰鉛合金，因此，鋰 的含量向著大于0.68% (wt.)的過共晶鋰鉛方向發(fā)展，這有利于在線添加。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種用于核工業(yè)領(lǐng)域的成 分范圍寬、適用性強(qiáng)的核工業(yè)用鋰鉛合金。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種核工業(yè)用鋰鉛合金，其特征在于該鋰鉛合金的質(zhì)量百分比化學(xué)成分為為L(zhǎng)i 0. 37% -2. 18%，其雜質(zhì)總含量為50-2000wppm，余量為鉛。本發(fā)明的合金采用高純度的鋰錠和鉛錠按照比例配制好，加入到真空爐中或密封 的高純坩堝中進(jìn)行慢速加熱，在保護(hù)性氣氛下熔化、采用快速冷卻的方法鑄造成錠。本發(fā)明的合金的密度在9. 6-11. Og/cm3之間、熔點(diǎn)為234-239°C，可用于核反應(yīng)堆 或?qū)嶒?yàn)回路中的初次添加，成分范圍寬、適用性強(qiáng)。
具體實(shí)施例方式一種核工業(yè)用鋰鉛合金，該鋰鉛合金的質(zhì)量百分比化學(xué)成分為為L(zhǎng)i 0. 37% -2. 18%，其雜質(zhì)總含量為50-2000wppm，余量為鉛。實(shí)施例1 采用99. 99%的高純鋰錠和99. 999%的高純鉛錠，按照鋰含量0. 70%的重量百分 比進(jìn)行配料。將需要熔煉的鋰和鉛混合好后在真空爐中熔煉，采用高純惰性坩堝并通入高 純保護(hù)氣氛，熔化澆注到鑄模中快速冷卻成錠。按照上述配比制備的合金鋰含量為0. 64% (wt. % )、金屬雜質(zhì)和非金屬雜質(zhì)含量 總和為120wppm、合金的密度為10. 5g/cm3、熔點(diǎn)為235. 6°C、布氏硬度為18。該合金可用于 核反應(yīng)堆或?qū)嶒?yàn)回路中的初次添加。實(shí)施例2采用99. 99%的高純鋰錠和99. 999%的高純鉛錠，按照鋰含量2. 的重量百分 比進(jìn)行配料。將需要熔煉的鋰和鉛混合好后在真空爐中熔煉，采用高純惰性坩堝并通入高 純保護(hù)氣氛，熔化澆注到鑄模中快速冷卻成錠。按照上述配比制備的合金鋰含量為1. 84% (wt. % )、金屬雜質(zhì)和非金屬雜質(zhì)含量 總和為200wppm、合金的密度為9. 7g/cm3、熔點(diǎn)為238. 1°C、布氏硬度為16。該合金可用于 核反應(yīng)堆或?qū)嶒?yàn)回路中的在線添加。實(shí)施例3采用99%的鋰錠和99. 994%的鉛錠，按照鋰含量0. 50%的重量百分進(jìn)行配比。將 需要熔煉的鋰和鉛混合好后在金屬坩堝中熔煉，通入高純保護(hù)氣氛，熔化后在坩堝中自然 冷卻成錠。按照上述配比制備的合金鋰含量為0. 46% (wt. % )、金屬雜質(zhì)和非金屬雜質(zhì)含量 總和為800wppm、合金的密度為10. 8g/cm3、熔點(diǎn)為235. 9°C、布氏硬度為19。該合金可用于 核工業(yè)中的實(shí)驗(yàn)回路。實(shí)施例4采用99%的鋰錠和99. 994%的鉛錠，按照鋰含量1. 40%的重量百分進(jìn)行配比。將 需要熔煉的鋰和鉛混合好后在金屬坩堝中熔煉，通入高純保護(hù)氣氛，熔化后在坩堝中自然 冷卻成錠。按照上述配比制備的合金鋰含量為1. 23% (wt. % )、金屬雜質(zhì)和非金屬雜質(zhì)含量 總和為1200wppm、合金的密度為9. 9g/cm3、熔點(diǎn)為236. 5°C、布氏硬度為17。該合金可用于 核工業(yè)的實(shí)驗(yàn)回路中在線添加。實(shí)施例5核工業(yè)用鋰鉛合金，該鋰鉛合金的質(zhì)量百分比化學(xué)成分為為L(zhǎng)i :0.37%，其雜質(zhì) 總含量為50wppm，余量為鉛；合金的密度為9. 9g/cm3、熔點(diǎn)為236°C、布氏硬度為17。該合 金可用于核工業(yè)的實(shí)驗(yàn)回路中在線添加。實(shí)施例6核工業(yè)用鋰鉛合金，該鋰鉛合金的質(zhì)量百分比化學(xué)成分為為L(zhǎng)i 2. 18%，其雜質(zhì) 總含量為2000wppm，余量為鉛。合金的密度為9. 9g/cm3、熔點(diǎn)為235°C、布氏硬度為17。該 合金可用于核工業(yè)的實(shí)驗(yàn)回路中在線添加。
權(quán)利要求
一種核工業(yè)用鋰鉛合金，其特征在于該鋰鉛合金的質(zhì)量百分比化學(xué)成分為為L(zhǎng)i0.37％-2.18％，其雜質(zhì)總含量為50-2000wppm，余量為鉛。
全文摘要
一種核工業(yè)用鋰鉛合金，涉及一種用于核聚變反應(yīng)堆或?qū)嶒?yàn)回路中的初次添加或在線添加的鋰鉛合金。其特征在于該鋰鉛合金的質(zhì)量百分比化學(xué)成分為為L(zhǎng)i0.37％-2.18％，其雜質(zhì)總含量為50-2000wppm，余量為鉛。本發(fā)明的合金的密度在9.6-11.0g/cm3之間、熔點(diǎn)為234-239℃，可用于核反應(yīng)堆或?qū)嶒?yàn)回路中的初次添加，成分范圍寬、適用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)C22C11/02GK101876013SQ201010207078
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者張英, 杜娟, 王松森, 肖陽(yáng), 趙衛(wèi)濤 申請(qǐng)人:中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司