[发明专利]一种硼钨铝复合屏蔽材料的热处理方法

说明书

本发明公开了一种硼钨铝复合屏蔽材料的热处理方法，该方法包括：一、在空气中对硼钨铝复合屏蔽材料进行一次程序加热并保温；二、将经保温后的硼钨铝复合屏蔽材料取出后进行冷却；三、将经冷却后的硼钨铝复合屏蔽材料进行二次程序加热并保温；四、将经保温后的硼钨铝复合屏蔽材料取出后自然冷却，得到热处理后的硼钨铝复合屏蔽材料。本发明的热处理工艺有效促进了饱和固溶体的生成和稳定，进而促进硼钨铝复合屏蔽材料性能强化的稳定性，极大地提高了硼钨铝复合材料的抗拉强度及屈服强度，扩大了硼钨铝复合屏蔽材料的使用范围，且方法简单，对环境友好，容易实现，易于推广。

技术领域

本发明属于金属基复合材料热处理强化技术领域，具体涉及一种硼钨铝复合屏蔽材料的热处理方法。

背景技术

随着核能的广泛应用，如小型化堆、浮动堆及动力堆的发展，传统核屏蔽材料铅、混凝土、含硼聚乙烯等由于使用温度低、功能单一、强度较低，无法满足结构和功能一体化的使用需求。

硼钨铝复合材料是一种既具有中子屏蔽性能又具有伽马射线屏蔽功能的复合屏蔽材料，可以用于各种核设施及核燃料处理过程的屏蔽。为了提高该复合材料的抗拉强度，增大其使用范围，需要寻找一种有效的复合材料热处理方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种硼钨铝复合屏蔽材料的热处理方法。该热处理方法有效促进了硼钨铝复合屏蔽材料中饱和固溶体的生成和稳定，进而促进硼钨铝复合屏蔽材料性能强化的稳定性，极大地提高硼钨铝复合材料的抗拉强度及屈服强度，扩大了硼钨铝复合屏蔽材料的使用范围。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种硼钨铝复合屏蔽材料的热处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、在空气中对硼钨铝复合屏蔽材料进行一次程序加热并保温；

步骤二、将步骤一中经保温后的硼钨铝复合屏蔽材料取出后进行冷却；

步骤三、将步骤二中经冷却后的硼钨铝复合屏蔽材料进行二次程序加热并保温；

步骤四、将步骤三中经保温后的硼钨铝复合屏蔽材料取出后自然冷却，得到热处理后的硼钨铝复合屏蔽材料。

本发明首先对硼钨铝复合屏蔽材料进行一次程序加热并保温，通过控制加热和保温的工艺参数使得硼钨铝复合屏蔽材料中的各元素均匀固溶在基体中，然后经冷却形成过饱和固溶体并稳定存在于基体中，从而起到强化作用；将经冷却后的硼钨铝复合屏蔽材料进行二次程序加热并保温，通过控制加热和保温的工艺参数促进硼钨铝复合屏蔽材料中各组织、饱和固溶体尺寸的快速稳定，从而促进硼钨铝复合屏蔽材料性能强化的稳定性，保证了硼钨铝复合屏蔽材料强度的提高。

上述的一种硼钨铝复合屏蔽材料的热处理方法，其特征在于，步骤一中所述一次程序加热的升温速率为10℃/min~20℃/min，一次程序加热后的温度为500℃~600℃，保温的时间为20min~30min。该优选的升温速率、加热后的温度和保温时间有利于促进硼钨铝复合屏蔽材料中各元素在合适的温度下充分形成过饱和固溶体，并均匀固溶在基体中，保证了过饱和固溶体的生成量，同时提高了热处理速率，避免受热不均匀造成过饱和固溶体生成量损失的问题。

上述的一种硼钨铝复合屏蔽材料的热处理方法，其特征在于，步骤二中所述冷却的方式为放置于空气中自然冷却或者放置于水溶液中冷却，所述放置于水溶液中冷却后的水溶液水温升高不超过10℃。该优选的自然冷却方式冷却速率慢，固溶体含量少，通常强度的提升较小，该优选水冷的冷却方式冷却速率快，固溶体含量多，通常强度的提升较大，本发明通过控制冷却的方式有效调节硼钨铝复合屏蔽材料的基体中饱和固溶体的含量，进而调节硼钨铝复合屏蔽材料的强度。