[发明专利]屏蔽高剂量γ射线和热中子的铝基复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种屏蔽高剂量γ射线和热中子的铝基复合材料的制备方法，其特征在于，以质量百分比计，所述铝基复合材料包括75.8％～90％钨元素、0 .5％～0.79％硼元素、余量的铝或铝合金；

所述钨元素原料选自钨、碳化钨、氧化钨、硼化钨中的一种或多种；

所述硼元素原料选自碳化硼和/或硼化钨；

在惰性气体保护下混合原料粉末，经冷等静压、热等静压成型处理制得铝基复合材料；将所述冷等静压完成后所得坯锭装入铝包套包封，并留有排气口，经过高温脱气后进行热等静压成型，所述冷等静压压强为50～150MPa，保压时间为5min～30min；热等静压温度为500～650℃，压强为70～150MPa，保压2～6小时；

所述铝基复合材料材料对高剂量γ射线具有很好的屏蔽效果：6cm厚度的铝基复合材料能使¹³⁷Csγ射线的透过率降至3％以下；同时所述铝基复合材料材料还兼具良好的热中子吸收效果：6cm厚度的铝基复合材料对热中子的吸收率大于99％。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝基复合材料还含有碳元素、氧元素和其它不可避免的杂质元素。

3.根据权利要求1所述的铝基复合材料制备方法，其特征在于，所述硼化钨为W₂B₅和/或W₂B。

4.根据权利要求1所述的铝基复合材料制备方法，其特征在于，所述铝为工业纯铝和/或高纯铝，所述铝合金为6061Al合金和/或Al-Si合金。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用双锥高效混料机进行混料，研磨介质为轴承钢珠，研磨介质与原料粉末的质量比为0 .5:1，混料时间为8～24小时。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高温脱气具体为将包封后的坯料在400～500℃温度下进行除气，直至铝包套内真空度达到1×10^-2Pa后将铝包套封口。

7.一种屏蔽高剂量γ射线和热中子的铝基复合材料的制备方法，其特征在于，分别称量WC粉8kg，B₄C粉0.1kg，工业纯铝粉1.9kg，轴承钢珠5kg，放入混料机，冲入氩气，设置混料时间为24小时，混料后过筛出料；将混合粉末填入冷等静压包套进行冷等静压，冷等静压压力为150MPa，保压20min；将冷压坯锭放入纯铝包套封焊，然后于490℃进行除气、封口；热等静压坯锭，热等静压温度为580℃，压力为130MPa，保压4小时；热等静压后通过机加工去除纯铝包套，得到复合材料锭材；测试结果表明，所得复合材料锭材的致密度为100％，6cm厚度的铝基复合材料使137Csγ射线的透过率降至2％以下，对热中子的吸收率大于99％。

8.一种屏蔽高剂量γ射线和热中子的铝基复合材料的制备方法，其特征在于，分别称量钨粉9kg，B₄C粉0.064kg，高纯铝粉0.936kg，轴承钢珠5kg，放入混料机，冲入氩气，设置混料时间为12小时，混料后过筛出料；将混合粉末填入冷等静压包套进行冷等静压，冷等静压压力为100MPa，保压30min；将冷压坯锭放入纯铝包套封焊，然后于500℃进行除气、封口；热等静压坯锭，热等静压温度为550℃，压力为120MPa，保压6小时；热等静压后通过机加工去除纯铝包套，得到复合材料锭材；测得材料中的 B元素含量为0 .5％；其它性能测试结果表明，材料的致密度为99 .8％，6cm厚度的铝基复合材料使137Csγ射线的透过率降至1％以下，对热中子的吸收率大于99％。