JPH07100845B2 - ジルコニウム合金板の製法 - Google Patents

ジルコニウム合金板の製法

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JPH07100845B2
JPH07100845B2 JP61002344A JP234486A JPH07100845B2 JP H07100845 B2 JPH07100845 B2 JP H07100845B2 JP 61002344 A JP61002344 A JP 61002344A JP 234486 A JP234486 A JP 234486A JP H07100845 B2 JPH07100845 B2 JP H07100845B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高温における機械的性質と、原子炉容器に伴
う環境（加圧水原子炉の１次循環路のほう素含有水）に
対する化学的抵抗性とを結果的に保持しなければならな
い原子炉構造部材に使うジルコニウム合金板の製法に関
する。
ジルコニウム基体合金とくに商品名『ジルカロイ（zirc
aloy）』として知られている合金は原子炉に広く使われ
ている。このジルカロイのうちでジルコニウムのほか
に、すず、鉄及びクロムを含むが、ニツケル含量は極め
て低く通常70ppm以下である『ジルカロイ４』が従来広
く使われている。『ジルカロイ４』は又、不可避の不純
物のほかに、付加的元素ととくに炭素とを含む。この炭
素は、可溶状態で80ないし270ppmの量で機械的性質を向
上させる。
ジルコニウム基体合金の機械的又は化学的の性質を向上
させるのに従来多くの処理法が提案されている。このよ
うな処理法は、たとえば仏国特許第1,525,276号、同第
1,327,734号、同第2,307,884号、同第2,019,129号及び
同第2,219,979号の各明細書に記載してある。これ等の
処理法の多くは、この合金から形成したさや又は缶の破
損のおそれを減らすのに望ましい、高温クリープに対す
る高い抵抗性をこの合金に与えるためのものである。し
かしこれ等の成績は通常、この合金の他の性質を犠牲に
して得られ、とくにこの合金をシートとして常温加工す
る場合は好ましくない影響を生ずる。
さらに英国特許第997,761号明細書には、とくに『ジル
カロイ４』とは全く異るニオブ含有ジルコニウム合金を
改良する方法について記載してある。この方法では、酸
素の導入及びその後の急冷に密接に関連する、酸素の導
入及びエジングの実質的な工程を含む。又仏国特許第1,
307,550号明細書には、ニオブ含有ジルコニウム合金の
耐食性を向上する熱処理について記載してある。しかし
この方法は、結晶点以上の温度で実施されるようであ
る。
本発明の目的は、最終工程で帯状部材の常温成形を行
う、板材の新規な製法を提供しようとするにある。とく
に本発明の目的は、このために満足の得られる品質を持
つ板材を成形するのに必要な性質と、プレス加工及びス
タンピングのような常温加工処理により仕上げ成形ので
きる延性とを共に持つ帯状部材を提供しようとするにあ
る。
このために本発明は、帯状部材を、この帯状部材が切断
及び常温成形により成形しようとする板材の厚さを持つ
まで高い常温つち打ち割合で熱間圧延し次で常温圧延す
ることにより成形する方法で前記帯状部材をジルコニウ
ム基体合金の再結晶温度より低い温度で内部張力を釈放
するように再加熱する方法を提供するものである。
とくに板材を核燃料要素を保持するための格子に組立て
るようにし、このためにこれ等の板材に各燃料要素に連
関するボスを設けなければならない場合には、各板材を
帯状部材の圧延方向に対して横方向に切断し、地震の間
とクリープのない場合とに生ずる力に耐えるための高い
機械的強さが得られるようにする。
とくに本発明は、『ジルカロイ４』型の合金に応用でき
る。この場合再加熱は、２ないし100時間にわたり440な
いし490℃の間で一般に460℃の程度の温度で24時間程度
の時限にわたり実施する。このような処理により常温つ
ち打ちの金属材の性質に近い性質が得られる。『ジルカ
ロイ４』の再結晶は約500℃から初まる。
本発明はなお、本説明に参照した仏国特許第2,533,352
号明細書による格子用の板材を成形するのにとくに有用
な方法についての以下の説明から明らかである。
以下本発明製法の実施例を添付図面について詳細に説明
する。
図示のように板材（10）は、２回の常温工程（スタンピ
ング及び押抜き）でプレスすることにより成形したボス
（12）を規則正しい間隔で設けてある。通常0.3又は0.4
mmの厚さを持つこれ等の板材（10）は格子の内部スペー
サを形成する。この格子の架枠は通常0.6又は0.8mmの一
層厚い帯状部材から作る。
これ等の板材は、成形が終ると、放射線のもとで横方向
生長が低く、機械的強度が高くそしてボスのクリープが
存在しないようにしなければならない。この後者の条件
を満たすのに、各板材（10）を切出す帯状部材は315℃
で次の最低の特性を持たなければならないものとする。
弾性応力限度Ｅ 0.2％で250MPa 破壊荷重 280MPa さらに大気温度における引張作用のもとでの一様に分布
した伸びは、とくに図示したようなボス（12）を形成す
るためにスタンピング及び曲げ加工により成形すること
ができるように最低４％でなければならない。この伸び
は、常温圧延加工により導入される転位（デイスロケー
シヨン）の大部分を除くために再加熱することにより、
ジルカロイを十分に再結晶させることによつて得られ
る。この場合315℃における機械的特性は低下し、とく
に0.2％における弾性応力限度は約90MPaに落ちる。機械
的特性のこの劣化によつて、格子内への燃料要素の装入
の間に板材の永久塑性変形が生ずる。照射による劣化の
進行によつて、燃料要素を保持する力が低下する。
以下に述べる逐次の工程を持つ本製法により、この製法
を約1.5％Su、0.21％Fe及び0.10％Crの公称成分を持つ
ジルカロイ４に適用したときに、常温の変形性と照射の
もとでの高温時の抵抗性との間に満足のできる妥協点が
得られる。
真空中又は不活性ふん囲気中で溶融することにより得ら
れるジルカロイ４インゴツトが一般に使われる。これ等
のインゴツトは、約100mmの厚さを持つビレツトが得ら
れるように範囲βから圧延又は鍛造により変態させる。
850ないし950℃の間の温度で仏国特許第1,525,276号明
細書に記載してあるような位相α及びβの高温圧延作業
を使うと、厚さは20ないし30mmの間の値になる。このよ
うにして得られる帯状部材は、位相βで均質化され急冷
し次で常温圧延してこれ等の帯状部材をたとえば6mmの
厚さにする。常温圧延、油分除去、真空中の再加熱及び
再結晶の１連のサイクルにより最終的に、前記した板材
厚さが望ましい場合にスペーサ板に対しては0.9mm又架
枠板に対しては1.25mmの厚さが得られる。
次で常温つち打ち割合が少くとも35％である常温圧延に
より成形する最終の機械的処理を実施する。この処理に
より厚さが1.25から0.6mmに又は0.9から0.4mmになる。
単軸変形を伴うこの常温つち打ち割合は、常温圧延中に
加わる引張力と厚さ方向における圧縮との間に一定の比
率を保つことのできる現用の設備を使うと50％を越え
る。
このようにして得られる帯状部材は、その原子炉内にお
ける逐次の作用の見地から極めて好ましい機械的性質及
び化学的性質を持つ。しかしその延性は常温スタンピン
グを行うには不十分である。この延性は、これ等の帯状
部材を長い時限にわたりたとえば約24時間にわたり460
℃の温度すなわち再結晶の始まる温度より低い値で張力
を除くために再加熱することにより向上し十分になる。
この再加熱は、その他の高温作業と同様に酸化を避ける
ように真空中で実施する このようにして得られる帯状部材は、法線から基面ま
で、規準方向から圧延方向に向い15ないし20°の誤方位
と、圧延方向に平行な方向（1010）とを持つ組織を備え
ている。
この組織のこれ等の成分は、圧延方向の変形と帯状部材
の横方向ではその縦方向におけるよりも弱い、照射によ
る生長とに好ましい。この性質を考慮してこれ等の板材
は横方向に切断し照射による伸びを制限し気孔及びひび
割れを含まないプレス加工ができるようにする。
従つてこの場合通常使われる集合体に対し板材の長さす
なわち240mmに少くとも等しい幅を持つ帯状部材を成形
しなければならない。
以上本発明をその実施例について詳細に説明したが本発
明はなおその精神を逸脱しないで種種の変化変型を行う
ことができるのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明製法により得られる板材の１例の斜視
図である。 10…板材、12…ボス

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】衝合ボスを持ち燃料集合体の核燃料要素を
    保持する格子に使うジルコニウム合金板の製法におい
    て、 （ａ）熱間圧延によりジルコニウム合金帯状部材を形成
    し、 （ｂ）この帯状部材を常温圧延し、 （ｃ）この常温圧延した帯状部材を内部応力を除くのに
    十分な時間にわたり再結晶温度より低い温度で引張応力
    を除くために再加熱し、 （ｄ）前記帯状部材からその圧延方向を横切る方向を長
    さ方向として板材を切出して高い機械的強度及び低いク
    リープが得られるようにし、そして （ｅ）この板材に衝合ボスを常温成形する 各工程を含んで成るジルコニウム合金板の製法。
  2. 【請求項２】ジルコニウム及び不可避の不純物のほかに
    すず、鉄及びクロムとおそらくは80ないし270ppmの炭素
    とを含むβ位相のインゴットを熱間圧延することによ
    り、ジルコニウム合金板を作る前項（１）に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】440ないし490℃の温度で２ないし100時間
    にわたり再加熱を行う前項（２）に記載の方法。
  4. 【請求項４】再加熱を460℃の温度で24時間にわたつて
    行う前項（３）に記載の方法。
JP61002344A 1985-01-10 1986-01-10 ジルコニウム合金板の製法 Expired - Lifetime JPH07100845B2 (ja)

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