[发明专利]一种碳化硼/铅复合防辐射材料、其制备方法及应用

说明书

本发明提供一种碳化硼/铅复合防辐射材料、其制备方法及应用，该材料包括碳化硼和铅，所述碳化硼占材料总体积分数45％‑80％。其制备方法，其包括以下步骤S1：用碳化硼颗粒、磷酸二氢铝粉体与液态石蜡制备多孔陶瓷预制体；S2：采用真空气体压力浸渗方法将铅浸渗到所述多孔陶瓷预制体内，得到铅碳化硼铸件；S3：将所述铅碳化硼铸件进行热处理，即可。本发明提供一种重量轻、力学和机加性能优异，并且能根据γ射线和中子辐射强度自定义设计铅和碳化硼含量，无需引入其他屏蔽防护材料，屏蔽效率至少提升40％；对其表面进行金属化镀覆处理，使其具有可焊性和三防性能，突破性的使其可应用于具有γ射线和中子辐射环境下的电子元器件封装领域。

技术领域

本发明属于辐射防护技术领域的新材料、新工艺，特别涉及一种碳化硼/铅复合防辐射材 料、其制备方法及应用，属于新型铅基碳化硼复合屏蔽材料的制备工艺范畴，旨在提供一种、 同时具有屏蔽γ射线和热中子复合防护材料的制备方法。

背景技术

随着核能技术的广泛应用以及电子科学技术的发展，辐射防护越来越受到人们的关注， 辐射防护目前主要依赖于屏蔽材料的应用和发展。传统的屏蔽材料如铅、碳化硼、不锈钢等 由于屏蔽性能单一、使用灵活性较低等原因已不能适应实际应用的需要。铅具有X射线和γ射 线等不易穿透、塑性好等优点，广泛用于化工、电缆、蓄电池和放射性防护等工业部门。

碳化硼同位素B-10具有对核聚变产生的中子俘获截面大，吸收能力强，俘获能谱宽，以 及热稳定性好、耐腐蚀、造价低等优点，并且因为B4C颗粒不含放射性同位素，二次射线能量 低，其材料本身不会产生辐射污染，因此这种材料常被加工成中子吸收板应用于核能防护领 域。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明开创性的提出了将具有X、γ射线屏蔽能力的高Z 值铅与具有中子屏蔽能力的低Z值碳化硼有效复合，制备出具有对多种粒子防辐射能力的全 新材料。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案一种多孔陶瓷预制体的制备方法，其包 括以下步骤，将石蜡加热成液态，将碳化硼颗粒、磷酸二氢铝粉体与液态石蜡充分混合，所 述碳化硼颗粒、磷酸二氢铝粉体与液态石蜡的重量比为100：(6-9):(5-8)，将冷却块状固 体混合物造粒，过30目分样筛；进行干粉压制、机械振实、注浆成型方式中的一种或几种成 型，成型后在真空环境下进行烧结。

优选的，所述烧结，其温度曲线如下：室温下以升温速度4.5℃/min，升温时间50min→240℃恒温恒持时间20min→以升温速度11℃/min升温时间20min，至460℃→460℃下恒持恒温20min→以升温速度12℃/min，升温时间40min至940℃→940℃下恒温20 min→负压随炉冷却至室温。

优选的，所述烧结，其炉内负压曲线如下：时间0min炉内气压0.2atm→恒定压力时间50min→0.4atm时间20min→恒定压力30min→0.7atm时间20min→恒定压力时 间40min→0.9atm时间20min→恒定压力120min→1atm时间60min，炉内充入惰性气 体氩气调整气压。

本发明还提供一种用多孔陶瓷预制体制备碳化硼/铅复合防辐射材料，其特征在于：所述 复合防辐射材料包括碳化硼和铅，所述碳化硼占材料总体积分数45％-80％。

优选的，包括以下步骤，采用真空气体压力浸渗方法将铅浸渗到所述多孔陶瓷预制体内， 得到铅碳化硼铸件；将所述铅碳化硼铸件进行热处理，即可。

优选的，所述真空气体压力浸渗方法，其为将铅和多孔陶瓷预制体分别装入工装中，设 置复合曲线：小于100Pa的负压→以升温速度8℃/min升温，至390℃→加压至压力5.8MPa， 恒温恒压保持30min→泄压→随炉冷却至室温。

优选的，所述热处理，其为以10℃/小时的升温速度升温至200℃，恒温2.5小时，空冷 至室温。