一种散裂中子源用固体靶片及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种散裂中子源用固体靶片及其制备方法，用以增强靶片中钽和钨的连接强度，提高靶片的寿命。其中，一种散裂中子源用固体靶片的制备方法，包括：清洗待焊接的钨块与钽板；将所述钽板紧贴所述钨块的六个面，形成内装钨块的钽盒；密封焊接所述钽盒；将密封焊接后的钽盒放入热等静压炉内进行热等静压后取出，得到靶片。本发明专利技术提供的散裂中子源用固体靶片的制备方法不引入其它过渡金属，直接大面积扩散连接钽板与钨块，使制得的靶片中钽钨之间达到冶金结合，结合强度高，钽涂层致密，增强了靶片的抗冲刷腐蚀性能，提高了靶片寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属焊接
，特别涉及一种散裂中子源用固体靶片及其制备方法。
技术介绍
中国散裂中子源采用金属钨作为靶材，高能质子轰击钨块产生中子的同时，会产生大量热，为了高效稳定运行，需要冷却钨靶片。但是，在强辐照和水流冲涮下，钨块会开裂，影响钨靶片的寿命。为了增强钨靶片的抗冲刷腐蚀性能，需要在钨块六面包覆一层抗腐蚀性强，原子序数高的金属钽。由于钽钨都是高熔点金属，而且钨块与钽板涉及的是面与面的焊接，增大了焊接难度，常规的焊接无法满足要求。现有的钨钽焊接方法是通过在钨块与钽板之间通过一种过渡性金属，如镍合金，采用钎焊的方法焊接，但是这种焊接方法需要引入过渡合金。另外还有在钨块表面等离子喷涂钽的方法，但是获得的钽涂层不够致密，钽涂层与钨的连接强度不高。
技术实现思路
在下文中给出关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。本专利技术提供一种散裂中子源用固体靶片及其制备方法，用以增强靶片中钽和钨的连接强度，提高靶片的寿命。本专利技术提供了一种散裂中子源用固体靶片的制备方法，包括：清洗待焊接的钨块与钽板；将所述钽板紧贴所述钨块的六个面，形成内装钨块的钽盒；密封焊接所述钽盒；将密封焊接后的钽盒放入热等静压炉内进行热等静压后取出，得到靶片。与现有技术相比，本专利技术包括以下优点：由于本专利技术提供的散裂中子源用固体靶片的制备方法不引入其它过渡金属，直接大面积扩散连接钽板与钨块，使制得的靶片中钽钨之间达到冶金结合，结合强度高，钽涂层致密，增强了靶片的抗冲刷腐蚀性能，提高了靶片寿命。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一提供的一种散裂中子源用固体靶片的制备方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种散裂中子源用固体靶片的制备方法的装配工艺图；图3为本专利技术实施例提供的靶片的钽钨界面金相图；图4为本专利技术实施例二提供的一种散裂中子源用固体靶片的制备方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。在本专利技术的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本专利技术无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一：参照图1，是本专利技术实施例提供的一种散裂中子源用固体靶片的制备方法的流程图，本实施例具体可以包括以下步骤：步骤100，清洗待焊接的钨块与钽板。在进行焊接之前，将待焊接的钨块与钽板的表面进行清洗，目的是为了让钨块与钽板的表面洁净，为后续的焊接做好准备。保持待焊接的钨块与钽板表面的洁净，可以提高焊接的质量，使焊接后的钨块与钽板更加贴合。在本专利技术的一种优选实施例中，可以用弱酸清洗所述待焊接的钨块与钽板的表面，清洗完后再次用丙酮超声，然后干燥。在本专利技术的一种优选实施例中，待焊接的钨块密度为18.7g/cm3以上，且表面抛光；待焊接的钽板为根据所述钨块每个面大小，加工出的0.4mm－2mm厚的高纯钽板六块。步骤101，将所述钽板紧贴所述钨块的六个面，形成内装钨块的钽盒。待焊接的钽板是根据待焊接的钨块的每个面的大小，加工出来的，因此可以与钨块的六个面大小一致，如图2所示，将待焊接的钽板10紧贴待焊接的钨块11的六个面，待焊接的钽板构成的钽盒是一个类似火柴盒的结构，钽盒内是钨块。步骤102，密封焊接所述钽盒。密封焊接步骤101中得到的内装钨块的钽盒，即焊接构成钽盒的钽板与钽板之间的接触位置，使钽盒形成一个密闭的空间，将钨块包裹在其中。在本专利技术的一种优选实施例中，在步骤102密封焊接所述钽盒之前，还包括：将所述钽盒与钨块之间抽成具有预设真空度的真空。优选的，预设真空度可以为10－5Pa，将钽盒与钨块之间的真空度保持在10－5Pa以上。在本专利技术的另一种优选实施例中，所述密封焊接所述钽盒，包括：采用高能电子束密封焊接所述钽盒的钽板与钽板。在采用高能电子束焊接时，需要将钽盒与钨块之间抽成真空。需要说明的是，高能电子一般指的是通过直线同步加速器，加速到GeV量级的电子束。将钽盒与钨块之间抽成真空，使得外界大气压远大于钽盒与钨块之间的压力，从而在钽盒与钨块表面形成较大的压力，进而拉近了钽盒与钨块之间距离，有利于钽原子与钨原子之间相互扩散，使两种金属达到冶金结合。在本专利技术的另一种优选实施例中，在步骤102密封焊接所述钽盒之后，还包括：通过氦质谱检漏仪对密封焊接后的钽盒进行检漏，确认所述钽盒密封焊接是否完整；若密封焊接不完整，则对所述钽盒重新进行密封焊接；若密封焊接完整，则将密封焊接后的钽盒放入热等静压炉内进行热等静压。步骤103，将密封焊接后的钽盒放入热等静压炉内进行热等静压后取出，得到靶片。需要说明的是，热等静压(hot isostatic pressing，HIP)是一种集高温、高压于一体的工艺生产技术，加热温度通常为1000～2000℃，通过以密闭容器中的高压惰性气体或氮气为传压介质，工作压力可达200MPa。在高温高压的共同作用下，被加工件的各向均衡受压。故加工产品的致密度高、均匀性好、性能优异。同时该技术具有生产周期短、工序少、能耗低、材料损耗小等特点。将步骤102中焊接后的钽盒放入热等静压炉内进行热等静压。在本专利技术的一种优选实施例中，将焊接后的钽盒放入热等静压炉内进行热等静压，具体可以包括以下子步骤：子步骤1，将热等静压炉用氩气洗炉两遍，并冲入氩气；子步骤2，将热等静压炉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种散裂中子源用固体靶片的制备方法，其特征在于，包括：清洗待焊接的钨块与钽板；将所述钽板紧贴所述钨块的六个面，形成内装钨块的钽盒；密封焊接所述钽盒；将密封焊接后的钽盒放入热等静压炉内进行热等静压后取出，得到靶片。

【技术特征摘要】
1.一种散裂中子源用固体靶片的制备方法，其特征在于，包括：
清洗待焊接的钨块与钽板；
将所述钽板紧贴所述钨块的六个面，形成内装钨块的钽盒；
密封焊接所述钽盒；
将密封焊接后的钽盒放入热等静压炉内进行热等静压后取出，得到靶
片。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述清洗待焊接的钨
块与钽板，包括：
用弱酸清洗所述待焊接的钨块与钽板的表面，清洗完后再次用丙酮超
声，然后干燥。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述密封焊接所述钽
盒之前，还包括：
将所述钽盒与钨块之间抽成具有预设真空度的真空。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述密封焊接所述钽
盒，包括：
采用高能电子束密封焊接所述钽盒的钽板与钽板。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将焊接后的钽盒
放入热等静压炉内进行热等静压之前，还包括：
在所述焊接后的钽盒表面包裹钽箔。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将焊接后的钽盒放入
热等静压炉内进行热等静压，包括：
将热等静压炉用氩气洗...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪全，魏少红，张锐强，贾学军，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11