[发明专利]一种铀铝合金靶件芯坯制备方法

说明书

本发明涉及合金靶件芯坯制备技术领域，具体公开了一种铀铝合金靶件芯坯制备方法，包括以下步骤：步骤1，UAl₂粉末与铝粉准备；步骤2，UAl₂+Al弥散芯坯成型；步骤3，UAl₂+Al弥散芯坯烧结。本发明通过粉末冶金方法，制备出铀含量超过56.9wt％的UAl₂+Al弥散芯坯，解决了高铀含量铀铝合金靶件制备的技术瓶颈，为今后靶件的研制、生产奠定了良好的技术基础。

技术领域

本发明属于合金靶件芯坯制备技术领域，具体涉及一种铀铝合金靶件芯坯制备方法。

背景技术

我国HFTER高通量研究实验堆高浓元件芯坯采用U-Al合金，属于金属型燃料元件。国内HFETR元件芯坯成分为Al-25.4wt％U，采用了真空感应精炼和空气中离心铸造的工艺，这种工艺得到的铸件晶粒细小、组织致密、夹杂气孔留在铸件内腔表面。

而U-Al合金金属型芯坯在铀含量超过26wt％时铸锭偏析度很难控制，根据国际上LEU靶件对U-Al合金的需求，芯坯的铀重量百分比均要求在56.9％以上，当前的制备方法得到的U-Al合金金属型芯坯难以满足要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铀铝合金靶件芯坯制备方法，能够满足LEU靶件对U-Al合金的需求。

本发明的技术方案如下：

一种铀铝合金靶件芯坯制备方法，包括以下步骤：

步骤1，UAl₂粉末与铝粉准备；

步骤1.1，UAl₂粉末准备，将UAl₂铸锭机械破碎后进行球磨，对球磨后的UAl₂粉末进行筛分，筛分后的UAl₂粉末粒度全部小于130～150μm，其中小于40μm的大于80～90％；

步骤1.2，铝粉准备，将铝粉烘干后过筛，过筛后的铝粉粒度全部小于等于150μm，其中粒度小于等于50μm的大于80～90％，活性铝大于98％；

步骤1.3，粉末混合，将UAl₂粉末与铝粉按质量比UAl₂:Al＝3:1～10:1进行配比，然后在混料机中混合30～90min，转速为30～40r/min；

步骤2，UAl₂+Al弥散芯坯成型；

采用等高压制方法成型，保证成型后芯坯的孔隙率在5～7％之间，芯坯密度在4～6g/cm³之间；

步骤3，UAl₂+Al弥散芯坯烧结；

芯坯采用真空烧结，烧结温度控制在450～500℃，保温时间为2～6h。

步骤1.1，采用振幅式分筛机对球磨后的UAl₂粉末进行分级筛分。

步骤1.3，所述的混料机为三维混料机。

步骤1.1，筛分后的UAl₂粉末粒度全部小于130μm，其中小于40μm的大于90％。

步骤1.3，将UAl₂粉末与铝粉按质量比UAl₂:Al＝3.48:1进行配比，粉末总重量为133.89g。

步骤1.3，在三维混料机中混合60min，转速为34r/min。

步骤2，成型后芯坯尺寸为68.4mm×48.6mm×8.8mm，成型后芯坯中的孔隙率为6％，生坯密度为4.58g/cm³。