[发明专利]一种纤维增强硼铝屏蔽复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种纤维增强硼铝屏蔽复合材料的制备方法，是针对铝合金具有良好的耐热中子、慢中子及射线辐照的性能，采用铝合金为基体，以硼和硼纤维为中子吸收剂，硼纤维还具有强化作用，采用钨作为γ射线吸收剂，碳化硅纤维作为增强体，在合金内部添加钛形成高强度钛铝合金，采用真空热压成型，制成纤维增强硼铝屏蔽复合材料，此制备方法工艺先进，数据精确翔实，制备的纤维增强硼铝屏蔽复合材料内部硼纤维、碳化硅纤维分布均匀，具有良好的屏蔽中子和吸收γ射线的功能，是先进的核屏蔽复合材料的制备方法。

技术领域

本发明涉及一种纤维增强硼铝屏蔽复合材料的制备方法，属有色金属制备及应用的技术领域。

背景技术

铝合金具有高的比强度、良好的耐腐蚀性及机械加工性能，被广泛应用在金属基复合材料的基体材料中；铝合金作为基体材料在核电站使用时，具有良好的耐热中子、慢中子及射线辐照性能。

在核电站当中作为中子吸收材料使用时，通常在铝合金内部添加具有良好中子吸收性能的中子吸收剂，制备成铝合金基复合材料；目前的中子吸收材料主要有含硼不锈钢、硼铝合金、Al/B₄C陶瓷、Al/B₄C复合材料和含硼聚乙烯；中子吸收材料在使用过程中会受到γ射线的辐照作用；但受到基体内部中子吸收剂和γ射线吸收剂溶解度的限制和对基体铝合金的割裂，很难制备具有中子吸收性能、γ射线吸收性能和优良力学性能的屏蔽复合材料。

采用硼作为中子吸收剂、钨作为γ射线吸收剂、铝合金作为基体材料，在基体合金当中添加硼纤维、碳化硅纤维来制备具有优良中子吸收性能、γ射线吸收性能和良好力学性能的纤维增强硼铝屏蔽复合材料是可行的，但还处于科学研究阶段。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的情况，利用铝合金良好的抗辐照性能，采用硼作为中子吸收剂，钨作为γ射线吸收剂，利用碳化硅纤维和硼纤维的增强增韧性和中子吸收性，添加钛在材料内部形成钛铝合金，制备具有中子吸收性能、γ射线吸收性能和优良力学性能的屏蔽复合材料，以提高核电屏蔽材料的性能。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：铝合金粉、硼粉、钨粉、钛粉、碳化硅纤维、硼纤维、石墨纸、无水乙醇，其组合准备用量如下：以克、毫米、毫升为计量单位

制备方法如下：

(1)制备开合式热压模具

开合式热压模具用石墨制作，型腔成矩形，型腔尺寸为90mm×100mm×90mm，模具型腔表面粗糙度为Ra 0.08-0.16μm；

(2)预处理粉体

称取铝合金粉50g±0.01g、硼粉2g±0.01g、钨粉140g±0.01g和钛粉8g±0.01g，置于石英容器中，然后置于真空干燥箱内进行干燥，干燥温度150℃，真空度为5Pa，干燥时间10min；

(3)预处理碳化硅纤维

将碳化硅纤维置于烧杯内，加入无水乙醇500mL，然后将烧杯置于超声分散仪内，进行清洗，超声波频率60kHz，清洗时间5min；将清洗后的碳化硅纤维置于真空干燥箱内进行干燥，真空度为5Pa，干燥温度100℃，干燥时间10min；

(4)预处理硼纤维

将硼纤维置于烧杯内，加入无水乙醇500mL，然后将烧杯置于超声分散仪内，进行清洗，超声波频率60kHz，清洗时间5min；将清洗后的硼纤维置于真空干燥箱内进行干燥，干燥温度100℃，真空度为5Pa，干燥时间10min；

(5)配料、球磨