[00821933]一种高强度Zr-Al-Sn系列合金及其制备方法

课题来源和背景：金属合金，是由两种或两种以上的金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。通过加入合金元素，使材料的强度、模量、耐磨性等机械性能得到很大程度的提高，使其能适应更加苛刻的使用条件。锆合金具有优良的耐腐蚀性能，主要是因为锆是很活泼的金属，在腐蚀条件下合金表面通常很容易与氧气结合，生成一层致密的氧化膜，使氧化不至于升入合金内部，从而达到很好的耐腐蚀效果。通常锆合金被认为是第三代特种耐腐蚀材料，因此被大量应用于强腐蚀性服役条件的醋酸工业与原子能工业中。在醋酸工业中组要用于管件压力容器等管件耐腐蚀部件，在原子能工业中主要用于和核覆材料。由于锆合金具有优良的耐腐蚀性能，人们主要集中在耐腐蚀性能的研究上，在提高强度方面并没有得到很成熟的发展。高强度的锆合金能应用于高辐射和高腐蚀条件下的主承力部件。锆合金研究主要通过加入微量合金元素进行增强，普遍存在强度不高的现象，难以满足对强度有高要求的材料的需求，该发明主要通过改变和调节合金种类以及含量来大幅度提高锆合金的综合机械性能，从而得到一种高强度Zr-Al-Sn系列合金。技术原理与性能指标：高强度Zr-Al-Sn系列合金，所用原料组分及重量百分比为:铝4.5%-5.5%，锡2.0-6.0%，余量为海绵锆。优选的原料组分及原子百分比为:铝5.0%，锡3.0-4.0%，余量为海绵锆，该配方得到的合金，强度高，其他各项性质稳定，性能良好。技术的创造性与先进行：该发明的生产成本低，采用廉价的铝、锡作为合金化元素，而且原料来源广泛，可有效降低生产成本。该发明通过加入适量的铝、锡作为合金化元素，得到稳定的α-Zr，使得合金材料的抗压强度得到有效提高，该发明的合金化元素起到固溶强化作用。该发明的最大抗压强度达到1200-1450MPa,屈服强度为850-1000MPa,比传统的锆合金提高了20-35%。该发明的合金的弹性模量、塑性等性质也得到了调整，使其适应更多零部件的需求。技术的成熟程度，适用范围和安全性：该发明所涉及的原料铝和锡丰富易得，其合金设计和制备工艺富有创新性和实用性，通过控制、调节铝和锡的成分，有效提高了材料的各项性能，已获得性能优异的合金材料，以替代或部分替代钛合金在生物医用上的应用。