航天科技的快速发展对空间电源的电功率和寿命要求不断提高,空间核反应堆电源成为有前景的高功率、长寿命电源。目前空间堆使用最成熟的慢化剂材料是氢化锆,但氢化锆在高温下氢损失使其难以在更高温度下使用。与氢化锆相比,氢化钇在高温下的平衡氢分压低4个数量级,因此成为有前景的高温慢化剂材料。纯钇或钇基合金是制备氢化钇慢化剂的坯体材料,其成分、组织、性能直接影响氢化物慢化剂性能,因此本文以钇合金为研究目标,采用磁悬浮感应熔炼等方法制备了 Zr 含量为1wt%、5wt%、10wt%、20wt%的钇锆合金,用 XRD、SEM、EDS、EPMA等方式对合金进行表征,以对慢化剂合金遴选提供依据。感应熔炼获得了钇锆合金锭,结果表明在非平衡凝固的条件下,Zr在钇合金中的极限固溶度可达4wt%。Zr倾向于在合金的晶界处分布,起到细化晶粒的作用。由氢化实验可知,Zr元素的添加,使氢化钇进入相转变的氢含量降低,且相转变发生的氢分压变高。Zr元素的添加将合金的维氏硬度由85.6HV增加到116HV,退火处理可以降低钇锆合金的维氏硬度约20%。由氧化实验可知,钇锆合金在900℃的抗空气气氛氧化能力较差,因此钇锆合金的锻造需要在有保护气体或有包套保护的条件下进行。钇锆合金锭压缩实验表明,钇锆合金在900℃具有较好的可锻性。探索了电子束和自耗电弧熔炼钇锆合金的可行性。坩埚电子束熔炼Y10wt%Zr合金的金属回收率为80%,在铸锭不同部位Zr含量波动在12.58%～19.9%,表明:①电子束熔炼钇锆合金是可行的;②钇挥发量较大是熔炼回收率低的主要原因;③锆成分均匀性较差的主要原因是在电子束能量和水冷铜坩埚冷却的条件下难以形成完整的熔池,不利于合金成分均匀化。基于此探索研究,建议在采用电子束熔炼时①适当增加金属钇的配料比;②控制原料粒度、保证Zr、Y电极配料均匀;③采用连续加料和连续拉锭工艺,保证合金锭成分均匀。真空自耗电弧熔炼钇锆合金,合金的成分准确性和均匀性均较差,但三次熔炼的均匀性优于二次熔炼,合金锭内部的均匀性好于合金锭外部。表明:①真空自耗电弧熔炼钇锆合金是可行的;②Zr粒粒度过大和分布不均匀是造成铸锭成分不准确不均匀的主要原因。建议自耗电弧熔炼钇锆合金时进行①对熔炼功率、送料速度、拉锭速度等熔炼工艺条件进行试验和优选;②控制原料粒度、保证Zr、Y电极配料均匀。综上,通过磁悬浮感应熔炼得到合金成分-组织-性能的关系,通过电子束熔炼、真空自耗电弧熔炼验证了制备钇锆合金大型铸锭的可行性并积累熔炼经验。