[发明专利]一种屏蔽γ射线和中子的高含钨非晶态球形铁基粉末及其制备方法

说明书

本发明公开了属于核辐射屏蔽工程应用技术领域的一种屏蔽γ射线和中子的高含钨非晶态球形铁基粉末及其制备方法，所述铁基粉末中钨元素的质量百分比为25％～55％，硼元素的质量百分比为：1％～3％，Si、Al以及不可避免的杂质质量百分比为0～0.1％，余量为铁。本发明所述粉末在制备过程中降低了合金熔化温度，有效避免了粉末内部元素的偏析现象，并且粉末的形状为非晶态类球形，流动性良好，振实密度高，在核辐射屏蔽工程应用领域中可以作为粉末填充物实现对γ射线和中子的屏蔽。

技术领域

本发明属于核辐射屏蔽工程应用技术领域，尤其涉及一种屏蔽γ射线和中子的高含钨非晶态球形铁基粉末及其制备方法。

背景技术

随着核技术的推广应用，核辐射屏蔽问题的研究也受到广泛重视。反应堆产生的辐射中，危害最大的是穿透力大的γ射线和中子。

目前广泛应用的核反应堆屏蔽材料包括重晶石或铁矿石的混凝土、硼钢和铅硼聚乙烯等。但上述材料由于加工能力所限在实际应用中会产生接缝、管道局部区域屏蔽泄漏等工程化应用问题。其有效解决办法是通过采用屏蔽性能好、一致性高和流动性好的粉末填充屏蔽泄漏区域，更好地满足屏蔽系统的应用需求。

目前现有技术中采用水雾化法制备的Fe-W-B合金粉末的原子比为:Fe90W5B5，粉末中所含W和B的百分比较少，W、B元素以固溶体形式固溶于α-Fe中。此外，在所制得的雾化粉末的应用领域，现有技术制备的低W、B含量Fe-W-B合金粉末主要用于等离子喷涂。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种屏蔽γ射线和中子的高含钨非晶态球形铁基粉末及其制备方法。

一种屏蔽γ射线和中子的高含钨非晶态球形铁基粉末，所述铁基粉末中钨元素的质量百分比为25％～55％，硼元素的质量百分比为：1％～3％，Si、Al以及不可避免的杂质质量百分比为0～0.1％，余量为铁。

所述铁基粉末的物相结构为非晶态，粉末的形状为类球形，粉末流动性良好，振实密度大于6g/cm³。

一种屏蔽γ射线和中子的高含钨非晶态球形铁基粉末的制备方法，包括以下步骤：

a、按成分配比称取原料；

b、将原料混合加热至熔化，得到熔融状态的合金；

c、将熔融状态的合金进行雾化喷粉；

d、收集雾化喷粉得到的粉末并进行筛分处理，得到雾化粉末。

所述a步骤中，原料由纯铁、硼铁合金、钨铁合金、铁硅合金、铁硅铝合金、硅铝合金以及纯铝金属或化合物中的三种或三种以上组成。

所述b步骤中，加热条件为真空状态，加热温度为1700℃～1900℃，加热方式为电磁感应加热，通过电磁搅拌实现熔液的成分均匀性。

所述c步骤中雾化介质为惰性气体或水，

所述惰性气体为氩气或氮气。

本发明的有益效果在于：

1.本发明采用雾化法制备高含钨非晶态球形铁基粉末，所述粉末屏蔽组元含量高、其振实密度高，并且大于6g/cm³。

2.本发明涉及一种核辐射屏蔽领域用球形铁基粉末，所述粉末在核辐射屏蔽工程应用领域中可以作为粉末填充物、屏蔽材料接缝、管道内的填充物，可有效屏蔽γ射线和中子泄漏，对核辐射屏蔽材料的丰富拓展具有重要的意义。