[发明专利]一种多孔陶瓷互穿网络中子屏蔽复合材料及其制备方法

说明书

本申请提供一种多孔陶瓷互穿网络中子屏蔽复合材料及其制备方法，所述方法采用模板物及浆体I制备预制体基体，再向预制体基体中注入浆体II制备多孔陶瓷基体，再向多孔陶瓷基体中注入中子屏蔽混合填料，固化后得到多孔陶瓷互穿网络中子屏蔽复合材料。用本申请提供方法制备的多孔陶瓷互穿网络中子屏蔽复合材料具有重量轻、耐高温、抗侵蚀、导热系数高、物理性能良好及中子屏蔽性能优异等特点，并且，所述方法制备工艺简单，成品率高、成本低廉。

本申请要求在2019年12月31日提交中国专利局、申请号为201911407994.8、发明名称为“一种多孔陶瓷互穿网络中子屏蔽复合材料及其制备方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明属于核辐射屏蔽材料技术领域，具体涉及一种多孔陶瓷互穿网络中子屏蔽复合材料及其制备方法。

背景技术

随着核能与核技术的不断发展，射线应用已经深入到航空、医学、安检、农业、工业等各个领域，其防护问题也引起了世界各国的重视，核安全问题逐渐走进人们的视野。为减少核辐射对人们生活环境的影响，辐射屏蔽材料的研究得到迅猛的发展。由于中子是一种不带电的粒子，中子穿过物质时会与靶物质的原子核发生相互作用。中子本身具有比电子与γ射线更强的穿透能力，对人体造成的伤害比同等级吸收剂量下的电子、γ射线以及X射线更大。所以，利用中子屏蔽材料屏蔽中子以减少中子对机器或人员的伤害变得尤为重要。然而，随着核技术的快速发展，新型核设施及其复杂的工况环境对中子屏蔽材料提出更高的性能要求，传统中子屏蔽材料由于机械强度不高、高温性能差、体积密度大、耐腐蚀性能差、制备工艺复杂且成本高等问题而无法满足复杂化和多样化的需求。因此，研制轻质高性能的中子屏蔽材料已成为许多科技工作者丞待解决的问题。

现有技术中存在的中子屏蔽材料，如中国专利CN201210156866，公开了一种以超高分子量聚乙烯、硼化合物、硬脂酸或其盐为主要成分，再加入防霉剂、阻燃剂和偶联剂，通过热压成型、加压冷却等方式制得中子屏蔽材料，但是该方法制备的复合材料力学性能差；中子屏蔽性能低；耐高温性能和耐腐蚀性能差。

又如中国专利CN201811611745，公开了一种将铝合金粉、碳纤维、碳化硼高速震动球磨混合均匀，并在真空烧结炉内高温热压成型，然后在热轧机上轧制成碳纤维增强铝基碳化硼中子屏蔽材料，但是该方法所制备的中子屏蔽剂耐腐蚀性能差；体积密度大；并且制备工艺复杂，成品率低，价格昂贵。

发明内容

为解决中子屏蔽材料力学性能差、重量大、抗侵蚀作用弱等问题，本申请提供一种多孔陶瓷互穿网络中子屏蔽复合材料及其制备方法，用本申请提供方法制备的多孔陶瓷互穿网络中子屏蔽复合材料具有重量轻、耐高温、抗侵蚀、导热系数高、物理性能良好及中子屏蔽性能优异等特点，并且，所述方法制备工艺简单，成品率高、成本低廉。

本申请的目的在于提供以下几方面：

第一方面，本申请提供一种制备多孔陶瓷互穿网络中子屏蔽复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，将预制体微粉、第一分散剂、第一结合剂与水混合，混合制得浆体Ⅰ；

步骤2，将陶瓷基体微粉、中子屏蔽微粉、第二分散剂与水混合，混合制得浆体Ⅱ；

步骤3，将模板物浸入浆体Ⅰ中，清除所述模板物大孔中的浆体I，干燥，升温，保温，得到预制体，再用浆体Ⅱ对所述预制体进行二次浸渍，浸渍后清除所述预制体大孔中的浆体II，干燥后烧结，冷却后得到多孔陶瓷基体；

步骤4，将中子慢化剂加热至其熔融温度，加入中子吸收剂，搅拌；再注入固化剂，继续搅拌，得到中子屏蔽混合填料；

步骤5，用表面处理剂处理步骤3制备的多孔陶瓷基体并将其放入模具中；再将步骤4制备的中子屏蔽混合填料注入所述模具，真空固化，脱模。