[发明专利]一种屏蔽型铝基复合板的制备方法

摘要

本发明涉及一种屏蔽型铝基复合板的制备方法，是针对铝存在力学性能弱的弊端，采用掺杂增强增韧中子吸收材料，并与铝合金粉混合，经在热压成型机上压制、辊轧机上轧制，制成屏蔽型铝基复合板，此制备方法工艺先进，数据精确翔实，制备的屏蔽型铝基复合板抗拉强度可达270MPa，抗腐蚀性能可提高50%，核防护屏蔽中子吸收性能≥92%，可做核防护的中子吸收材料使用，是十分理想的制备屏蔽型铝基复合板的方法。

主权项

1.一种屏蔽型铝基复合板的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：铝合金板、铝合金粉、碳化硼粉、碳纤维、硅粉、镁粉、氟钛酸钾粉、石墨纸、砂纸，其组合准备用量如下：以克、毫米为计量单位铝合金板：6061Al  2块                    90mm×90mm×1.5mm铝合金粉：6061Al                             130g±0.02g 碳化硼粉：B₄C                                60 g±0.02g碳纤维：C   Φ0.008mm×2mm                 2g±0.01g硅粉：Si                                     2g±0.01g镁粉：Mg                                    2g±0.01g氟钛酸钾粉：K₂TiF₆                                           4g±0.01g石墨纸：C    2块                          90mm×90mm×2mm砂纸：400目  2张                      300mm×200mm×0.5mm制备方法如下：（1）制备开合式模具开合式模具用不锈钢材料制作，模具型腔表面粗糙度为Ra 0.08-0.16μm；（2）除湿处理铝合金粉将铝合金粉置于石英容器中，然后置于干燥箱中干燥，干燥温度100℃，干燥时间15min；（3）预氧化处理碳化硼粉将碳化硼粉置于石英容器中，然后置于加热炉中进行预氧化处理，预氧化温度450℃，预氧化时间30min；（4）除胶处理碳纤维将碳纤维置于石英容器中，然后置于加热炉中，进行除胶处理，处理温度为420℃，处理时间20min；（5）配料称取铝合金粉130g±0.01g、碳化硼粉 60g±0.01g、硅粉2g±0.01g、镁粉2g±0.01g、氟钛酸钾粉4g±0.01g、碳纤维2g±0.01g置于球磨罐中，并密闭；铝合金粉：碳化硼粉：硅粉：镁粉：氟钛酸钾粉：碳纤维= 65:30:1:1:2:1；（6）球磨、过筛将球磨罐置于球磨机上，进行球磨，球磨转速1500r/min；球磨后用400目筛网过筛，球磨、过筛重复进行，球磨后成六元混合细粉，混合细粉颗粒直径≤0.038mm；（7）预处理铝合金板将铝合金板置于钢质平板上，用砂纸打磨周边及平面部，使其洁净；（8）高温热压成型铝基复合板铝基复合板的高温热压成型是在热压成型机上进行的，是在加热、真空、施压、外水循环冷却过程中完成的；①打开热压成型机，将开合式模具垂直置于机内的电阻加热工作台上；② 组装，在开合式模具内置放模具下垫块，在模具下垫块上部置放石墨纸，在石墨纸上部置放铝合金板，在铝合金板上部均匀置放六元混合细粉，在六元混合细粉上部置放铝合金板，在铝合金板上部置放石墨纸，在石墨纸上部置放模具上垫块，在模具上垫块上部由上压块垂直压住，上压块上部连接压力电机；③关闭热压成型机，并密闭；④开启真空泵，抽取机内空气，使机内压强达1Pa；⑤开启机内电阻加热工作台的加热器，加热温度500℃±2℃；⑥开启压力电机，通过上压块对开合式模具内的铝合金板、六元混合细粉施压，施压压强30MPa；⑦加热、施压同时进行，加热、施压时间30min， ⑧然后继续升温、加压，加热温度630℃±2℃，施压压强60MPa，加热、施压同时进行，加热、施压时间50min； ⑨加热、施压后，停止加热、施压，使其随热压成型机冷却至100℃；⑩开启热压成型机，取出开合式模具及其内的铝基复合板，使其在空气中自然冷却至25℃；（9）开模冷却后，开启开合式模具，取出热压成型后的铝基复合板；（10）加热，轧制①将铝基复合板置于加热炉中加热，加热温度500℃±2℃，加热时间 30 min；②将加热后的铝基复合板置于立式辊轧机上，在上下轧辊的作用下，轧制3道次，轧制后厚度为3.5mm、宽度为95mm、长度为360mm，成屏蔽型铝基复合板；（11）热处理将轧制后的屏蔽型铝基复合板置于热处理炉中进行固溶处理，固溶加热温度为510℃，固溶时间120min；之后在水温25℃下进行水淬；最后在加热温度为185℃进行时效处理，时效时间540min；（12）打磨、砂光处理将轧制的屏蔽型铝基复合板置于钢质平板上，用砂纸打磨周边及表面，使其洁净；（13）检测、分析、表征对制备的屏蔽型铝基复合板的形貌、色泽、化学物理性能、力学性能进行检测、分析、表征；用扫描电镜仪进行微观组织分析；用万能拉伸试验仪进行拉伸性能分析；结论：屏蔽型铝基复合板为银灰色板形，外部为铝合金板，内部为六元混合细粉成型板，内外结合致密性好，为一整体，抗拉强度达270MPa，抗腐蚀性能提高50%，核防护屏蔽中子吸收性能≥92%；（14）储存对制备的屏蔽型铝基复合板用软质材料包装，储存于洁净、干燥环境，要防潮、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃，相对湿度≤10%。