一种硼钨铝复合屏蔽材料的热处理方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种硼钨铝复合屏蔽材料的热处理方法
本专利技术属于金属基复合材料热处理强化
，具体涉及一种硼钨铝复合屏蔽材料的热处理方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术采用的技术方案为：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。本专利技术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，本专利技术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。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，步骤三中所述二次程序加热的升温速率为10℃/min~20℃/min，二次程序加热后的温度为150℃~200℃，保温的时间为6h~10h。该优选的升温速率、加热后的温度和保温时间有利于促进了硼钨铝复合屏蔽材料中组织、饱和固溶体尺寸的快速均匀稳定，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稳定提高。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术对硼钨铝复合屏蔽材料采用一次程序加热并保温、冷却、二次程序加热并保温、再自然冷却的热处理工艺，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。2、本专利技术的热处理方法将硼钨铝复合屏蔽材料的抗拉强度提高达126%，屈服强度提高达231%，为硼钨铝复合屏蔽材料的结构和功能一体化应用提供技术支撑。3、本专利技术的热处理方法简单，对设备要求为常规马弗炉，冷却介质为水，对环境友好，容易实现，易于推广。下面通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术硼钨铝复合屏蔽材料的热处理工艺流程图。图2为本专利技术实施例1~实施例2中未经热处理的硼钨铝复合屏蔽材料的拉伸测试图。图3为本专利技术实施例1中热处理后的硼钨铝复合屏蔽材料的拉伸测试图。图4为本专利技术实施例2中热处理后的硼钨铝复合屏蔽材料的拉伸测试图。图5为本专利技术实施例3中热处理后的硼钨铝复合屏蔽材料的拉伸测试图。具体实施方式如图1所示，本专利技术硼钨铝复合屏蔽材料的热处理过程为：首先对硼钨铝复合屏蔽材料进行一次程序加热并保温，然后进行冷却，再进行二次程序加热并保温，经自然冷却得到热处理后的硼钨铝复合屏蔽材料。本专利技术实施例1~实施例2中采用的硼钨铝复合屏蔽材料中碳化硼的质量含量为1%，钨的质量含量为50%，铝的质量含量为49%，该未经热处理的硼钨铝复合屏蔽材料的拉伸测试图如图2所示。本专利技术实施例3中采用的硼钨铝复合屏蔽材料中碳化硼的质量含量为1.1%，钨的质量含量为44.3%，铝的质量含量为54.6%。实施例1本实施例包括以下步骤：步骤一、利用马弗炉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；所述一次程序加热的升温速率为10℃/min，一次程序加热后的温度为500℃，保温的时间为30min；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放置于空气中自然冷却；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；所述二次程序加热的升温速率为10℃/min，二次程序加热后的温度为150℃，保温的时间为10h；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。图3为本实施例中热处理后的硼钨铝复合屏蔽材料的拉伸测试图，将图3与图2比较可知，热处理后的硼钨铝复合屏蔽材料的抗拉强度（UTS）较未热处理的硼钨铝复合屏蔽材料提高了36.8%，屈服强度（0.2%YS）提高了60.5%。实施例2本实施例包括以下步骤：步骤一、利用马弗炉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；所述一次程序加热的升温速率为15℃/min，一次程序加热后的温度为550℃，保温的时间为25min；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放置于自来水中冷却，冷却后的水温升高不超过10℃；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；所述二次程序加热的升温速率为20℃/min，二次程序加热后的温度为200℃，保温的时间为6h；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。图4为本实施例中热处理后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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：/n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；/n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；/n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；/n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。/n

【技术特征摘要】
1.一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。


2.根据权利要求1所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~2...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘璐，孙国栋，邱龙时，潘晓龙，田丰，李海亮，张于胜，
申请(专利权)人：西安稀有金属材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61