The present invention relates to a preparation method of layered aluminium-based neutron absorption plate. Aiming at the protection requirement of neutron radiation shielding for spent fuel storage grids in nuclear power plants, a dense layered aluminium-based neutron absorption plate is prepared from aluminium powder, boron carbide powder, copper powder, silica powder, boric acid and carbon fiber by powder metallurgy billet making and rolling. The neutron absorption plate is silver-white with 99% neutron absorption rate. The interface between the layers is obvious and permeable. The bond between the particles and the substrate is close. The tensile strength reaches 240MPa and the elongation is 7%. This method is an advanced method for preparing layered aluminum-based neutron absorption plate.
【技术实现步骤摘要】
一种层状铝基中子吸收板的制备方法
本专利技术涉及一种层状铝基中子吸收板的制备方法,属于有色金属制备及应用的
技术介绍
碳化硼中硼的同位素B10具有较大的中子吸收截面,常被用于中子吸收材料中的中子吸收体;碳元素有着较高的中子反射截面,在金属基碳化硼中添加碳纤维,可以增大中子在金属基碳化硼中的反射次数,从而提高中子被B10元素吸收的概率;金属基碳化硼中子吸收材料随着碳化硼的含量增加使得材料的强度大幅提高,但碳化硼含量的增加又使得材料的塑性变差,在基体中混合碳纤维可以增加材料的强度,使材料的塑性得以改善。将碳化硼和碳纤维添加到铝基体当中,制成碳纤维增强铝基碳化硼复合材料,是一种优良的中子吸收材料;但是,在制备过程中,由于碳纤维特殊的纤维结构,很难与碳化硼粉和铝粉均匀混合;又由于中子吸收性能的要求,复合材料中碳化硼的含量要大于30%,当高含量碳化硼和碳纤维混合加入到金属基体时,会导致金属基体的塑形变差,使得金属基复合材料在挤压、轧制过程中发生开裂现象,难以制备成大尺寸的板材,使铝基中子吸收材料的应用受到了很大局限。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的目的是针对
技术介绍
的状况,以铝合金粉、碳化硼粉、碳纤维为原材料;经过除气预处理,铺粉、压制、真空烧结、挤压、轧制,制成层状掺杂碳化硼和碳纤维的铝合金基复合板,以提高铝基中子吸收板的力学性能和屏蔽性能。技术方案本专利技术使用的化学物质材料为:铝合金粉、碳化硼粉、碳纤维、无水乙醇、硼酸、硅粉、铜粉、石墨纸,其准备用量如下:以克、毫升、毫米为计量单位(1)精选化学物质材料对制备所需的化学物质材料进行精选,并进行质量 ...
【技术保护点】
1.一种层状铝基中子吸收板的制备方法,其特征在于:使用的化学物质材料为:铝合金粉、碳化硼粉、碳纤维、无水乙醇、硼酸、硅粉、铜粉、石墨纸,其准备用量如下:以克、毫升、毫米为计量单位
【技术特征摘要】
1.一种层状铝基中子吸收板的制备方法,其特征在于:使用的化学物质材料为:铝合金粉、碳化硼粉、碳纤维、无水乙醇、硼酸、硅粉、铜粉、石墨纸,其准备用量如下:以克、毫升、毫米为计量单位(1)精选化学物质材料对制备使用的化学物质材料进行精选,并进行质量纯度控制:(2)制作开合式模具开合式模具用不锈钢材料制作,模具型腔为矩形腔体,型腔尺寸为30mm×30mm×60mm,型腔表面粗糙度为:Ra0.08—0.16um;(3)制粉称取铝合金粉39.7g±0.01g,碳化硼粉17g±0.01g,铜粉0.6g±0.01g,硅粉0.44g±0.01g,硼酸0.72g±0.01g,置于球磨机内进行球磨,球磨转数200r/min,球磨时间60min,球磨后成混合细粉,备用;(4)装模将开合式模具垂直置于钢质平板上,在开合式模具底部置放石墨垫块,在石墨垫块上部置放石墨纸,在石墨纸上部置放混合细粉29.59g±0.01g,为第一层;在第一层上部均匀铺设碳纤维1.46g±0.01g,为第二层;在第二层上部均匀铺设铝合金粉56.38g±0.01g,为第三层;在第三层上部均匀铺设碳纤维1.46g±0.01g,为第四层;在第四层上部均匀铺设混合细粉29.59g±0.01g,为第五层;在第五层上部铺设第二层石墨纸,在第二层石墨纸上部置放石墨压块;(5)粉末冶金烧结制坯①将装模的开合式模具垂直移入真空热压烧结炉内的工作台上;真空热压烧结炉的上压块及压力电机垂直压住开合式模具上部的石墨压块,密闭;②开启真空泵,抽取炉内空气,使炉内压强恒定在1Pa;③开启真空热压烧结炉的等离子放电加热器,加热温度500℃±1℃;开启压力电机,对开合式模具型腔垂直施压,施压压强20MPa,恒温施压时间30min;继续加热至585℃±1℃,继续施压,施压压强40MPa,恒温施压时间30min;④停止加热、施压,开合式模具及其内的坯料随炉冷却至25℃;⑤关闭真空泵,开炉取出开合式模具;开模,取出坯料,即为层状铝基中子吸收坯料;(6)清理、打磨、清洗将坯料置于钢质平板上,用砂纸打磨坯料各部;然后用无水乙醇进行清洗,清洗后晾干;(7)加热保温将坯料置于热处理炉中,进行加热保温,加热温度200℃,并恒温;(8)轧制坯料的轧制是在辊轧机上进行的,是在加热、辊轧过程中完成的;将加热的坯料...
【专利技术属性】
技术研发人员:张鹏,李靖,王文先,陈洪胜,张宇阳,刘瑞峰,
申请(专利权)人:太原理工大学,
类型:发明
国别省市:山西,14
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