[发明专利]一种屏蔽中子、γ射线的层状复合板的制备方法

摘要

本发明涉及一种屏蔽中子、γ射线的层状复合板的制备方法，是针对高含量钨和稀土氧化物铝合金基复合材料塑性变形难的弊端，采用铝合金板为外层及中间层材料，在铝合金板之间加入铝粉、钨粉、氧化铕粉、钛粉的混合粉，采用真空热压烧结技术制备层状复合板坯料，经热轧制，成层状复合板，此制备方法工艺先进，数据精确翔实，制备的层状复合板抗拉强度达240MPa，伸长率达6.3％，抗腐蚀性能可提高70％，核防护屏蔽中子性能达96％，对γ射线屏蔽率达92％，可做核防护的中子吸收材料使用，是先进的制备辐射屏蔽层状复合板的方法。

主权项

一种屏蔽中子、γ射线的层状复合板的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：铝合金板、铝合金粉、钨粉、氧化铕粉、钛粉、无水乙醇、石墨纸、石墨乳，其组合准备用量如下：以克、毫升、毫米为计量单位制备方法如下：(1)制备开合式模具开合式模具用石墨材料制作，模具型腔表面粗糙度为Ra 0.08‑0.16μm，模具型腔尺寸为30mm×40mm×60mm；(2)配料称取铝合金粉34.5g±0.01g、钨粉10.5g±0.01g、氧化铕粉3g±0.01g、钛粉2g±0.01g，置于球磨罐中，并密闭；铝合金粉：钨粉：氧化铕粉：钛粉＝69：21：6：4；(3)球磨混粉将球磨罐置于球磨机上，进行球磨混粉，球磨混粉转数为300r/min，球磨混粉时间为60min，球磨后成混合粉；(4)装料①将开合式模具置于钢质平板上，将下垫块置于模具内底部，在下垫块上部铺设石墨纸，将第一层铝合金板置于石墨纸上部；②称取混合粉25g，装入铝合金板上部；③在混合粉上部铺设第二层铝合金板作为隔离层；④称取混合粉25g，装入第二层铝合金板上部；⑤在混合粉上部置放第三层铝合金板，在第三层铝合金板上部铺设石墨纸，在石墨纸上部置放上压块；(5)真空烧结层状复合板的烧结是在真空热压烧结炉内进行的，是在真空环境下、等离子放电加热、施压过程中完成的；①打开真空热压烧结炉，将装料的石墨模具平行垂直移入炉腔内的下部工作台上，由上压头压紧石墨模具，并固定，关闭炉门；②开启外水循环冷却管，进行外水循环冷却；开启真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强达2Pa，并恒定；③开启压力电机，对模具施压，施加压力为35MPa；④开启等离子放电加热器，加热温度、时间按三阶段进行；第一阶段：加热温度为25℃～450℃，加热时间10min；第二阶段：加热温度为450℃～600℃，加热时间5min；第三阶段：加热温度为600℃，加热恒温保温时间10min；⑤真空热压等离子放电烧结后，停止加热，停止施压，随炉冷却至25℃；⑥打开真空热压烧结炉，取出石墨模具；开模，取出烧结块体，即为屏蔽中子、γ射线的层状复合板坯料；(6)打磨处理将屏蔽中子、γ射线的层状复合板坯料置于钢质平板上，用砂纸打磨周边及正反表面，使其清洁；然后用无水乙醇清洗，使其洁净；(7)轧制层状复合板屏蔽中子、γ射线的层状复合板的轧制是在热辊轧机上进行的，是在加热、施压过程中完成的；①将层状复合板加热至480℃，保温10min，在辊轧机上进行第一道次轧制，轧制变形量为20％；②将经过第一道次轧制的层状复合板加热至480℃，保温10min，在辊轧机上进行第二道次轧制，轧制变形量为15％；③将经过第二道次轧制的层状复合板加热至480℃，保温10min，进行第三道次轧制，轧制变形量为10％；(8)打磨、清洗将轧制的层状复合板置于钢质平板上，用砂纸打磨正反表面及周边，使其清洁；然后用无水乙醇进行清洗，使其洁净；(9)检测、分析、表征对制备的屏蔽中子、γ射线的层状复合板的微观形貌进行检测、分析、表征；用金相显微镜进行微观组织分析；结论：屏蔽中子、γ射线的层状复合板为银灰色板形，外部为铝合金层，内部为混合粉层，并由铝合金板相隔，层与层之间结合致密性好，各层内的组元分布均匀，具有良好的成型性能和抗腐蚀性能，抗拉强度达240MPa，伸长率达6.3％，抗腐蚀能可提高70％，核防护屏蔽中子性能达96％，对γ射线屏蔽率达92％；(10)储存对制备的屏蔽中子、γ射线的层状复合板用软质材料包装，储存于洁净、干燥环境，要防潮、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃，相对湿度10％。