[发明专利]一种层状铝基中子吸收板的制备方法

权利要求书

1.一种层状铝基中子吸收板的制备方法，其特征在于：

使用的化学物质材料为：铝合金粉、碳化硼粉、碳纤维、无水乙醇、硼酸、硅粉、铜粉、石墨纸，其准备用量如下：以克、毫升、毫米为计量单位

(1)精选化学物质材料

对制备使用的化学物质材料进行精选，并进行质量纯度控制：

(2)制作开合式模具

开合式模具用不锈钢材料制作，模具型腔为矩形腔体，型腔尺寸为30mm×30mm×60mm，型腔表面粗糙度为：Ra0.08—0.16um；

(3)制粉

称取铝合金粉39.7g±0.01g，碳化硼粉17g±0.01g，铜粉0.6g±0.01g，硅粉0.44g±0.01g，硼酸0.72g±0.01g，置于球磨机内进行球磨，球磨转数200r/min，球磨时间60min，球磨后成混合细粉，备用；

(4)装模

将开合式模具垂直置于钢质平板上，在开合式模具底部置放石墨垫块，在石墨垫块上部置放石墨纸，在石墨纸上部置放混合细粉29.59g±0.01g，为第一层；

在第一层上部均匀铺设碳纤维1.46g±0.01g，为第二层；在第二层上部均匀铺设铝合金粉56.38g±0.01g，为第三层；

在第三层上部均匀铺设碳纤维1.46g±0.01g，为第四层；在第四层上部均匀铺设混合细粉29.59g±0.01g，为第五层；

在第五层上部铺设第二层石墨纸，在第二层石墨纸上部置放石墨压块；

(5)粉末冶金烧结制坯

①将装模的开合式模具垂直移入真空热压烧结炉内的工作台上；真空热压烧结炉的上压块及压力电机垂直压住开合式模具上部的石墨压块，密闭；

②开启真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强恒定在1Pa；

③开启真空热压烧结炉的等离子放电加热器，加热温度500℃±1℃；

开启压力电机，对开合式模具型腔垂直施压，施压压强20MPa，恒温施压时间30min；继续加热至585℃±1℃，继续施压，施压压强40MPa，恒温施压时间30min；

④停止加热、施压，开合式模具及其内的坯料随炉冷却至25℃；

⑤关闭真空泵，开炉取出开合式模具；开模，取出坯料，即为层状铝基中子吸收坯料；

(6)清理、打磨、清洗

将坯料置于钢质平板上，用砂纸打磨坯料各部；然后用无水乙醇进行清洗，清洗后晾干；

(7)加热保温

将坯料置于热处理炉中，进行加热保温，加热温度200℃，并恒温；

(8)轧制

坯料的轧制是在辊轧机上进行的，是在加热、辊轧过程中完成的；

将加热的坯料置于辊轧机的上轧辊和下轧辊之间，轧制方向由左向右轧制，上轧辊转动方向为逆时针转动，下轧辊转动方向为顺时针转动；

上轧辊和下轧辊转动速度为10r/min；

轧制道次为六道次；

轧制后成层状铝基中子吸收板；

(9)清洗

将层状铝基中子吸收板用无水乙醇清洗，清洗后晾干；

(10)检测、分析、表征

对制备的层状铝基中子吸收板的色泽、形貌、金相组织、显微硬度、中子吸收率进行检测、分析、表征；

用中子注量率仪进行中子吸收率检测分析；

用电子显微镜和扫描电镜进行金相组织、微观组织形貌分析；

用显微硬度仪进行显微硬度分析；

用万能试验机进行抗弯、抗拉强度分析；

结论：层状铝基中子吸收板为银白色，中子吸收率达99％，各层之间界面明显、相互渗透，颗粒与基体连接紧密，抗拉强度达240MPa，伸长率为7％；

(11)储存

对制备的层状铝基中子吸板用软质材料包装，储存于干燥、洁净环境，要防水、防潮、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃，相对湿度10％。

2.根据权利要求1所述的一种层状铝基中子吸收板的制备方法，其特征在于：

开合式模具(1)呈矩形，由第一开合架(3)、第二开合架(4)、第三开合架(5)、第四开合架(6)组装固定，内部为型腔(2)；在型腔(2)内底部为石墨垫块(7)，在石墨垫块(7)上部依次铺设第一石墨纸层(8)、第一混合细粉层(9)、第一碳纤维层(10)、铝合金粉层(11)、第二碳纤维层(12)、第二混合细粉层(13)、第二石墨纸层(14)，在第二石墨纸层(14)上部由石墨压块(15)压住。

3.根据权利要求1所述的一种层状铝基中子吸收板的制备方法，其特征在于：

辊轧机为立式，辊轧机(16)上左部为左立柱(17)、上右部为右立柱(18)、顶部为顶座(19)；在顶座(19)下部设有上轧辊加热转动装置(20)，上轧辊加热转动装置(20)下部连接上轧辊(21)；在辊轧机(16)中间上部设有下轧辊加热转动装置(23)，下轧辊加热转动装置(23)上部连接下轧辊(22)；上轧辊(21)、下轧辊(22)之间为层状铝基中子吸收板(24)；上轧辊(21)转动方向为逆时针转动，下轧辊(22)转动方向顺时针转动，层状铝基中子吸收板(24)由左向右轧制；在辊轧机(16)上设有液晶显示屏(25)、指示灯(26)、电源开关(27)、上轧辊加热转动控制器(28)、下轧辊加热转动控制器(29)。