[发明专利]用于辐射屏蔽的碳化硼－球墨铸铁材料、结构及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料制造领域，特别是涉及用于辐射屏蔽的碳化硼-球墨铸铁材料、用于辐射屏蔽的结构、及用于辐射屏蔽的碳化硼-球墨铸铁材料的制备方法。 

背景技术

硼具有优越的屏蔽热中子及抑制俘获射线的核特性，而铁也是常用的辐射屏蔽材料。为了综合二者的优点，把硼加入到钢中得到高B含量钢。 

不过，目前制造的这种硼钢具有以下问题：一是在熔炼过程中硼的烧损量较大(高达20～30％)；二是溶解在钢中的硼一般会和铁生成低熔点的FeB或者Fe₂B，其偏聚在奥氏体晶界形成连续的网状而导致硼钢变脆。 

因此，需要一种既有优良核特性又有足够强度和韧性的高硼含量辐射屏蔽材料。 

发明内容

本发明的各实施例提供用于辐射屏蔽的碳化硼-球墨铸铁材料、用于辐射屏蔽的结构、及用于辐射屏蔽的碳化硼-球墨铸铁材料的制备方法，由此能够形成既有优良核特性又有足够强度和韧性的高硼含量的辐射屏蔽材料和辐射屏蔽结构。 

根据本发明的一个方面，提供一种用于辐射屏蔽的碳化硼-球墨铸铁材料的制备方法，其包括以下步骤： 

将含B₄C颗粒加入到液态的球墨铸铁中以形成含硼球墨铸铁液体； 

将所述含硼球墨铸铁液体凝固以形成具有球墨铸铁基体和B₄C颗粒的用于辐射屏蔽的碳化硼-球墨铸铁材料。 

较佳地，在本发明的各实施例中，所述制备方法进一步包括： 

在将含B₄C颗粒加入到液态的球墨铸铁中之前，在所述含B₄C颗粒的表面上形成完全包覆或部分包覆的保护层。 

较佳地，在本发明的各实施例中，所述保护层是含镍保护层。 

较佳地，在本发明的各实施例中，所述含镍保护层的厚度为10微米以上，优选地为10～50微米，更优选地为10～20微米。 

较佳地，在本发明的各实施例中， 

所述含B₄C颗粒的粒度为0.05～0.50mm，优选地为0.10～0.40mm，更优选地为0.10～0.35mm； 

和/或 

所述含B₄C颗粒的重量百分比为0.50～3.00％，优选地为0.60～3.00％，更优选地为0.70～2.80％。 

较佳地，在本发明的各实施例中，在将含B₄C颗粒加入到液态的球墨铸铁中时，所述液态的球墨铸铁的温度为1200～1400℃，优选地为1300～1400℃，更优选地为1320～1360℃。 

根据本发明的另一方面，提供一种用于辐射屏蔽的碳化硼-球墨铸铁材料，所述用于辐射屏蔽的碳化硼-球墨铸铁材料利用如前所述的制备方法制成。 

较佳地，在本发明的各实施例中，所述用于辐射屏蔽的碳化硼-球墨铸铁材料中包含的硼的重量百分比为0.5-3.0％，优选地为1.0-2.0％，更优选地为1.5-2.0％。 

较佳地，在本发明的各实施例中，所述球墨铸铁是QT500-7至QT700-2的球墨铸铁。 

根据本发明的又一方面，提供一种用于辐射屏蔽的结构，其通过如前所述的用于辐射屏蔽的碳化硼-球墨铸铁材料构成。 

通过本发明的实施例提供的用于辐射屏蔽的碳化硼-球墨铸铁材料、用于 辐射屏蔽的结构、及用于辐射屏蔽的碳化硼-球墨铸铁材料的制备方法，能够形成既有优良核特性又有足够强度和韧性的高硼含量辐射屏蔽材料和辐射屏蔽结构。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。 

图1是根据本发明的实施例的用于辐射屏蔽的碳化硼-球墨铸铁材料制备方法的流程图。 

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。 

根据本发明的一个方面，提供一种用于辐射屏蔽的碳化硼(B₄C)-球墨铸铁材料(辐射屏蔽材料)的制备方法，其包括以下步骤：