[发明专利]一种层状铝基中子吸收板的制备方法

说明书

本发明涉及一种层状铝基中子吸收板的制备方法，是针对核电站乏燃料储存格架中子辐射屏蔽的保护要求，采用铝粉、碳化硼粉、铜粉、硅粉、硼酸、碳纤维为原料，经粉末冶金制坯、轧制，制成致密的层状铝基中子吸收板，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％，此制备方法工艺先进合理，参数准确翔实，是先进的制备层状铝基中子吸收板的方法。

技术领域

本发明涉及一种层状铝基中子吸收板的制备方法，属于有色金属制备及应用的技术领域。

背景技术

碳化硼中硼的同位素B¹⁰具有较大的中子吸收截面，常被用于中子吸收材料中的中子吸收体；碳元素有着较高的中子反射截面，在金属基碳化硼中添加碳纤维，可以增大中子在金属基碳化硼中的反射次数，从而提高中子被B¹⁰元素吸收的概率；金属基碳化硼中子吸收材料随着碳化硼的含量增加使得材料的强度大幅提高，但碳化硼含量的增加又使得材料的塑性变差，在基体中混合碳纤维可以增加材料的强度，使材料的塑性得以改善。

将碳化硼和碳纤维添加到铝基体当中，制成碳纤维增强铝基碳化硼复合材料，是一种优良的中子吸收材料；但是，在制备过程中，由于碳纤维特殊的纤维结构，很难与碳化硼粉和铝粉均匀混合；又由于中子吸收性能的要求，复合材料中碳化硼的含量要大于30％,当高含量碳化硼和碳纤维混合加入到金属基体时，会导致金属基体的塑形变差，使得金属基复合材料在挤压、轧制过程中发生开裂现象，难以制备成大尺寸的板材，使铝基中子吸收材料的应用受到了很大局限。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的状况，以铝合金粉、碳化硼粉、碳纤维为原材料；经过除气预处理，铺粉、压制、真空烧结、轧制，制成层状掺杂碳化硼和碳纤维的铝合金基复合板，以提高铝基中子吸收板的力学性能和屏蔽性能。

技术方案

本发明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

对制备所需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47.36g±0.01g，碳化硼粉11.84g±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