[发明专利]一种中子屏蔽铝基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种中子屏蔽铝基复合材料及其制备方法。该中子屏蔽铝基复合材料采用纯铝作为基体材料，屏蔽组分为金属氢化物和富¹⁰B单质或化合物；其中，金属氢化物的质量百分含量为20％～50％；富¹⁰B单质或化合物的质量百分含量为10％～20％；余量为铝和不可避免的杂质。其制备方法包括如下步骤：(1)按铝基复合材料的成分配比称取原料粉末；(2)在氩气保护条件下混料；(3)将混合料进行冷等静压成型，得到冷等静压坯锭；(4)将冷等静压坯锭装入铝包套，于300～450℃脱气后进行热等静压成型；(5)去除铝包套，得到铝基复合材料。本发明的中子屏蔽铝基复合材料对0.1MeV以上的快中子具备良好的慢化和屏蔽效果，且具有良好的耐热、耐辐照和结构力学性能。

技术领域

本发明涉及一种中子屏蔽铝基复合材料及其制备方法，属于核屏蔽材料技术领域。

背景技术

随着核技术的推广应用，核辐射屏蔽问题的研究也日益受到重视。高能量的快中子具有很强的穿透力，常用的屏蔽材料如硼钢和碳化硼复合材料虽然对热中子具备良好的屏蔽性能，但很难用于高能量快中子的屏蔽。对于快中子的屏蔽，需要首先通过轻元素(如水中的氢)等对快中子进行慢化，然后再通过中子吸收剂等对能量较低的慢中子进行屏蔽。但目前常用的屏蔽材料屏蔽效果较为单一，而且在某些性能，如力学性能、耐热性能和可加工性能等方面均存在着一些缺陷，导致材料的综合性能较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对0.1MeV以上的快中子具备良好的慢化和屏蔽效果，并同时兼顾良好的耐热、耐辐照和结构力学性能的铝基复合材料。

本发明的另一目的在于提供一种所述铝基复合材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种中子屏蔽铝基复合材料，该材料采用纯铝作为基体材料，屏蔽组分为金属氢化物和富¹⁰B单质或化合物；其中，金属氢化物的质量百分含量为20％～50％；富¹⁰B单质或化合物的质量百分含量为10％～20％；余量为铝和不可避免的杂质。

其中，所述金属氢化物为ZrH₂、TiH₂中的一种或两种；所述富¹⁰B单质或化合物为富¹⁰B粉、富¹⁰B的B₄C粉中的一种或两种。

一种所述中子屏蔽铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按铝基复合材料的成分配比称取原料粉末；

(2)在氩气保护条件下混料；

(3)将混合料进行冷等静压成型，得到冷等静压坯锭；

(4)将冷等静压坯锭装入铝包套，于300～450℃脱气后进行热等静压成型；

(5)去除铝包套，得到铝基复合材料。

其中，所述冷等静压压强为100～200MPa，保压时间为10～40min。

其中，所述热等静压温度为490～570℃，压强为70～120MPa，保压2～6小时。在此条件范围内能制备出致密度较高，具备一定结构力学性能的铝基复合材料。

本发明的有益效果为：