[发明专利]一种高流动性B4C-Al中子吸收材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高流动性B₄C-Al中子吸收材料的制备方法，属于材料制备技术领域。

背景技术

碳化硼铝金属基复合材料板是由碳化硼均匀弥散在铝合金基体中复合而成，其中碳化硼为弥散强化相，铝合金为基体相。这种材料含有中子吸收性能良好的B元素，可用作中子吸收材料。其显著优点是耐腐蚀、耐辐照、硼含量高、使用寿命长，能提高乏燃料贮运的经济性和安全性。

普通的搅拌铸造法制备B₄C/Al复合材料的方法为：铝锭熔炼→搅拌复合→铸造→锯切、铣面→加热→开坯→热轧的间断式生产流程，生产率和自动化程度低。在进行大批量生产时，传统铸坯制备方法中合金凝固速率慢，因此组织偏析等缺陷难以避免。特别是加入高质量含量B₄C颗粒的铝基体熔体的粘性大、流动性差，铸造时容易出现补缩不及时，导致铸锭出现缩孔、缩松等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对搅拌铸造法在高质量含量B₄C颗粒的铝基体熔体时，因粘性差，流动性差，使得铸锭出现缩孔和缩松等缺陷，影响其材料的性能的问题，提供了一种将正硅酸乙酯与无水乙醇等物质混合加热制备的二氧化硅溶胶与氧氯化锆粉末等物质混合，制备得混合氧化溶胶，将其与铝粉，碳化硼粉末等物质球磨成的粘合混合粉末，经高温煅烧，浇筑，冷却，即可制备高流动性B₄C-Al中子吸收材料的方法。本发明制备的B₄C-Al中子吸收材料具有高流动性能，具有密度高，使用性能稳定的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

（1）按重量份数计，分别称量45～60份无水乙醇、25～30份正硅酸乙酯、5～10份去离子水和10～15份1mol/L盐酸溶液置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于75～80℃下水浴加热25～30min，制备得二氧化硅溶胶；

（2）按重量份数计，分别称量上述制备的45～65份二氧化硅溶胶、20～30份氧氯化锆粉末和15～25份质量浓度10%双氧水溶液置于三口烧瓶中，搅拌混合并滴加0.8mol/L氨水至溶液pH至4.0，随后搅拌混合25～30min，制备得混合氧化溶胶；

（3）按重量份数计，分别称量35～50份铝粉、15～20份碳化硼粉末和35～45份无水乙醇置于球磨罐中，待球磨3～4h后，静置1～2h，制备得混合球磨粉末，再按质量比1:8，将上述制备的混合氧化溶胶与混合球磨粉末搅拌混合并球磨2～3h，制备得粘合混合粉末；

（4）将上述制备的粘合混合粉末置于高温炉中，在750～800℃下熔融1～2h，待熔融完成后，在真空条件下，将熔融体浇筑至不锈钢模具中，随后静置冷却至室温，即可制备得一种高流动性B₄C-Al中子吸收材料。

本发明制备的高流动性B₄C-Al中子吸收材料密度达到98.2％以上，流动性提高15～17％，抗拉强度为158～198MPa，延伸率为0.9～2.3％，屈服强度为145～160MPa。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明制备的B₄C-Al中子吸收材料具有高流动性能，流动性提高15～17％；

（2）本发明制备的B₄C-Al中子吸收材料密度高，稳定性好；

（3）本发明制备步骤简单，所需成本低。

具体实施方式