[发明专利]一种高能射线屏蔽复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及辐射防护技术领域，涉及一种高能射线屏蔽复合材料及其制备方法。

背景技术

核电厂、核动力装置辐射场环境下有大量的x、γ射线、中子等高能射线，这些高能射线需要辐射防护屏蔽材料，目前常用的材料有铅硼聚乙烯、含硼聚丙烯、镉板、硼钢、钨基高比重合金、碳化硼和铝基碳化硼等材料，上述材料只有铅硼聚乙烯材料可以同时屏蔽x、γ射线及中子，其他材料只能对x、γ射线或中子中的一种具有屏蔽效果。

铅硼聚乙烯材料成分中含有大量的铅，由于铅无法降解，一旦进入环境很长时间仍保持其可用性，在环境中长期持久存在，又对生命组织有较强的潜在毒性，严重情况可能致人死亡。铅在很多国家被列为强污染源，很多国家核的确开始限制使用，所以急需一种可以无铅又可以防护x、γ射线及中子的材料。

发明内容

为了克服以上现有技术中没有无铅又可以防护x、γ射线及中子的材料的问题，本发明的目的在于提供一种高能射线屏蔽复合材料，该高能射线屏蔽复合材料不含铅，又能屏蔽x、γ射线及中子。本发明另一目的在于提供一种高能射线屏蔽复合材料的制备方法，该方法采用热等静压烧结成形、挤压成形工艺制备，制备工艺简单，适合批量化生产。

为了达到以上目的，本发明采用以下技术方案：一种高能射线屏蔽复合材料，其原料包括三氧化钨粉末和纯钨粉末和碳化钨粉末中一种或几种、碳化硼粉末、纯铝粉和铝合金粉末中的一种或两种。

优选的是，所述铝合金粉末包括1100铝合金粉末和/或6061铝合金粉末。

上述任一方案优选的是，所述三氧化钨粉末和纯钨粉末和碳化钨粉末中一种或几种的粒度为：2-10μm。

上述任一方案优选的是，所述三氧化钨粉末和纯钨粉末和碳化钨粉末中一种或几种的粒度为2-5μm。

上述任一方案优选的是，所述三氧化钨粉末和纯钨粉末和碳化钨粉末中一种或几种的粒度为5-10μm。

上述任一方案优选的是，所述碳化硼粉末的粒度为：0.5-75μm。

上述任一方案优选的是，所述碳化硼粉末的粒度为0.5-45μm。

上述任一方案优选的是，所述碳化硼粉末的粒度为45-75μm。

上述任一方案优选的是，所述纯铝粉和铝合金粉末中的一种或两种粒度为：5-80μm。

上述任一方案优选的是，所述纯铝粉和铝合金粉末中的一种或两种粒度为5-20μm。

上述任一方案优选的是，所述纯铝粉和铝合金粉末中的一种或两种粒度为20-45μm。

上述任一方案优选的是，所述纯铝粉和铝合金粉末中的一种或两种粒度为45-80μm。

原料粉末的粒度如果低于本发明限定的下限，会出现成本高的问题，而且杂质含量高，从而会导致不能达到要求的组织结构，不能成形，不能制备得到想要的高能射线屏蔽材料；而如果超出限定的上限，也会存在不能达到要求的组织结构，不能成形，不能制备得到想要的高能射线屏蔽材料的问题。

上述任一方案优选的是，按质量百分比计，所述高能射线屏蔽复合材料的原料包括三氧化钨粉末和纯钨粉末和碳化钨粉末中一种或几种：5-40%，碳化硼粉末：40-5%，纯铝粉和铝合金粉末中的一种或两种：55-90%。

上述任一方案优选的是，所述高能射线屏蔽复合材料的原料包括不可避免带入的杂质。

上述任一方案优选的是，所述高能射线屏蔽复合材料的相对密度大于或等于99.8%。

另一方面，本发明还提供一种以上所述高能射线屏蔽复合材料的制备方法，依次包括：

（1）原料粉末配制步骤：将三氧化钨粉末和纯钨粉末和碳化钨粉末中一种或几种、碳化硼粉末、纯铝粉和铝合金粉末中的一种或两种混合均匀，得到混合粉末；

（2）热等静压成形烧结步骤：将所述混合粉末装入包套、抽真空、密封、热等静压处理，得到热等静压坯料；

（3）机加工步骤：将所述热等静压坯料，根据成品要求加工即可，得到成品高能射线屏蔽复合材料。

优选的是，所述原料粉末配制步骤中，原料混合时间为6-18小时。

上述任一方案优选的是，所述原料粉末配制步骤中，原料混合时间为6小时。

上述任一方案优选的是，所述原料粉末配制步骤中，原料混合时间为12小时。

上述任一方案优选的是，所述原料粉末配制步骤中，原料混合时间为18小时。

上述任一方案优选的是，所述热等静压成形烧结步骤中，抽真空温度为300-600℃。