[发明专利]一种铝基碳化硼中子吸收复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝基碳化硼中子吸收复合材料的制备方法，属有色金属增强及粉末冶金的技术领域。

背景技术

随着科学技术的发展，在航空、航天、电子、汽车、通讯、军工、核电站等技术领域，对材料的要求越来越高，传统的单一结构材料已难以满足轻质、高强的需求，材料的复合化已成为材料发展的重要方向，金属基复合材料因具有高比强度、高比模量及优异的耐磨性、尺寸稳定性、良好的抗疲劳性能、热膨胀系数小等特点，已引起科技界的广泛关注。

铝是一种优良的有色金属，碳化硼是一种陶瓷类材料；碳化硼的相对密度为2.52g/cm³，熔点为2450℃，由于坚硬度高、密度低、熔点高，常做研磨材料，且具有较高的中子俘获截面，因此可以作为核屏蔽材料，应用于核电站、核反应堆、航空航天及军事领域，但碳化硼韧性差、脆性大，也制约了其应用，如果将铝、硅与碳化硼制成复合材料，即可提高力学性能，又具备中子吸收性能，是一个很好的技术设想，但有合成的难度。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的状况，采用粉末冶金法，用铝粉、硅粉、钛粉、碳化硼粉，通过研磨、制坯、冷压、焙烧，制成铝基碳化硼中子吸收复合材料，以供在高技术领域做材料使用。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：铝粉、碳化硼粉、钛粉、硅粉、石墨纸、石墨板，其量值如下：以克、毫米为计量单位

铝粉：Al                              1200g±0.01g

碳化硼粉：B₄C     600g±0.01g

钛粉Ti：          120g±0.01g

硅粉：Si          80g±0.01g

石墨纸：C         1mm×1000mm×1000mm

石墨板：C         50mm×1000mm×1000mm

制备方法如下：

(1)精选化学物质材料

对制备所需的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制；

铝粉：固态粉体                      99.5％

碳化硼粉：固态粉体                  99.5％

钛粉：固态粉体                      99.5％

硅粉：固态晶体                      99.5％

石墨纸：固态固体                    99.5％

石墨板：固态固体                    99.5％

(2)制备石墨电极模具

将50mm×1000mm×1000mm的石墨板切割，组装成矩形石墨电极模具；

(3)预氧化碳化硼粉

将碳化硼粉600g置于不锈钢容器中，然后置于加热炉进行预氧化，预氧化温度400℃±2℃，预氧化时间90min±2min；

(4)球磨、过筛

称取铝粉：    1200g±0.01g

称取碳化硼粉：600g±0.01g

称取钛粉：    120g±0.01g

称取硅粉：    80g±0.01g

将铝粉、硅粉、钛粉、碳化硼粉以质量比60∶30∶6∶4混合，用球磨机球磨、过筛，球磨机转数200r/min，筛网目数650目，球磨、过筛反复进行，球磨后成四元混合细粉，混合细粉颗粒粒径≤0.02mm；

(5)粉末冶金、制坯

①将石墨纸剪切，贴在石墨电极模具的内壁中；

②将混匀的四元混合细粉装入石墨电极模具中；

③将装有细粉的石墨电极模具置于压力机上，用10Mpa压力缓慢压制四元混合细粉，成四元混合细粉坯料；

(6)高温热压成型

四元混合细粉坯料的热压成型是在高温热压成型机上进行的，热压成型机为立式，下部为机座，上部为压力电机，中间为热压釜，周边布置真空泵、水循环冷却管；

①将装有四元混合细粉坯料的石墨电极模具置于热压釜中，然后关闭热压釜；

②开启真空泵，抽取釜内空气，使釜内真空度达1×10^-3Pa；