[发明专利]一种高中子吸收性能的钆铁合金箔材及其制备方法

说明书

本发明公开了属于中子分析技术领域的一种高中子吸收性能的钆铁合金箔材及其制备方法。所述钆铁合金箔材，其原料包括高纯钆和高纯铁，其中高纯钆和高纯铁的质量比为70‑98：30‑2，厚度小于0.07mm，抗拉强度大于150MPa，中子吸收率高于85％。本发明的铁钆合金箔材的厚度为0.03mm～0.07mm，抗拉强度高于150MPa，中子吸收率可达85％以上，从根本上解决了准直器隔片涂层易脱落的问题。该材料在满足使用性能的前提下兼具较长的使用寿命，其厚度精确可控，表面质量优良，在中子分析、放射医学、核工业等领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于中子分析技术领域，具体涉及一种高中子吸收性能的钆铁合金箔材及其制备方法。

背景技术

随着世界能源危机的日益加剧，核能技术的开发与应用已成为新能源开发的重要部分。核能的开发与应用离不开中子吸收材料，中子吸收材料是一种具有一定热中子吸收截面的金属基复合材料或有机聚合物材料，它主要用于吸收反应堆产生的经弹性散射后的慢中子，又称热中子，该材料被广泛地应用于中子分析领域。

中子分析的核心便是中子束的动量分析，而动量分析要求中子束必须是准直的。中子准直就是使非平行于准直通道的入射中子被慢化吸收，而平行于通道的入射中子从准直通道射出，形成平行准直的中子束。由于中子呈电中性，到目前为止还没有办法人为的改变中子的径迹，只能利用几何方法进行准直，使中子束准直的常用方法就是利用准直器。中子准直器影响着中子谱仪所利用的中子束的强度、品质以及谱仪的分辨率。中子准直器中最关键的部件就是具有优异地中子吸收性能的隔片，现用中子准直器的隔片材料多采用在有机物薄膜(mylar膜) 或低合金钢薄膜上涂一层中子吸收材料(Gd₂O₃)的方法。虽然该方法可以获得较高的中子吸收率，但由于准直器位置紧邻反应堆，在工作过程中受到高能中子的照射，隔片材料将逐渐发生应力松弛、吸收涂层发生损坏和剥落，继而影响中子束的准直性能、降低准直器的使用寿命，这是现有中子准直器亟需改进的方面。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的问题，本发明研制了一种隔片箔材，该材料是以金属中热中子吸收截面的最大的钆元素(纯度为99.74％)作为合金基体，分别加入重量百分比为2％～30％的高纯铁(纯度为99.98％)作为合金元素，经过熔铸、锻造、热轧、冷轧、热处理、冷轧、校平而成的一种金属基复合箔材，其厚度为0.03mm～0.07mm，抗拉强度超过150MPa，中子吸收率超过85％。该材料在满足使用性能的前提下兼具较长的使用寿命，从根本上解决了现有中子准直器隔片材料的涂层易脱落的问题。采用本发明制备的钆合金箔材的厚度精确可控，表面质量优良，在中子分析、放射医学、核工业等领域具有良好的应用前景。

为此，本发明的技术方案为：

一种高中子吸收性能的钆铁合金箔材，其原料包括高纯钆和高纯铁，其中高纯钆和高纯铁的质量比为70-98：30-2。

所述高纯钆和高纯铁的质量比可以选择：70：30、75：25、80：20、85：15、 90：10、95：5、98：2等。

上述钆铁合金箔材中，所述钆铁合金箔材厚度小于0.07mm，抗拉强度大于150MPa，中子吸收率高于85％。

上述钆铁合金箔材中，所述钆铁合金箔材厚度可选择0.03～0.07mm。

上述钆铁合金箔材中，所述高纯钆中的杂质按元素质量百分比组成：Ag： 0.001％，Al：0.022％，C：0.0078％，Co：0.001％，Cu：0.0014％，Mg：0.060％， Mn：0.0041％，N：0.070％，O：0.093％；所述高纯铁中的杂质按元素质量百分比组成：Ag：0.0003％，Al：0.001％，C：0.0036％，Co：0.0007％，Cr：0.0003％， Cu：0.0001％，Mg：0.0005％，Mn：0.0001％，N：0.0005％，O：0.0098％， Si：0.001％。