一种用于BNCT的高密度陶瓷生产方法技术

本发明专利技术公开了一种用于BNCT的高密度陶瓷生产方法。本发明专利技术的技术方案是：包括以下步骤：1）、冷压：将氟化镁、氟化钙、氟化铝、氟化锂、铝粉中的一种或者几种的组合的高纯干粉在钢模中冷压成型；2）、热压：在高压条件下致密粘接在一起，形成高致密的柱状陶瓷；3）、热等静压：热等静压炉中烧结温度比粉体熔点低10~100℃，压力60~200MPa，保温一段时间，降温后取出高致密陶瓷；4）、机加工：高致密陶瓷加工先通过磨床，把外侧金属保护壳磨掉，得到BSA陶瓷；5）、拼接：多块陶瓷拼接起来，拼接后外面使用铝合金套筒来包裹形成大尺寸BSA陶瓷。本发明专利技术提供的方案制备方法科学，良品率高，制得的BSA陶瓷材料性能优异。能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种用于BNCT的高密度陶瓷生产方法


[0001]本专利技术涉及硼中子俘获治疗BNCT装置领域，特别涉及一种用于BNCT的高密度BSA陶瓷生产方法。

技术介绍

[0002]现有技术中硼中子俘获治疗BNCT装置中，用于中子束流整形慢化，得到超热中子的BSA陶瓷的制备方法比较复杂，制得的产品性能有待提高，且难以制成较大尺寸的BSA陶瓷。本申请在于对此进行改进。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的不足，本专利技术的主要目的在于提供一种制备方法科学，良品率高，可制得大尺寸BSA陶瓷且制得的BSA陶瓷材料性能优异的用于BNCT的高密度陶瓷生产方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种用于BNCT的高密度陶瓷生产方法，包括以下步骤：1）、冷压：将氟化镁、氟化钙、氟化铝、氟化锂、铝粉中的一种或者几种的组合的高纯干粉在钢模中冷压成型，压机30~300吨，压力5~30MPa，使用不锈钢模具，温度为常温；2）、热压：热压炉压机压力30~800吨，模具压力20~100MPa，使用碳
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碳复合材料作为模具保护外套将石墨模具包裹，石墨模具内部是冷压成型的干粉生胚，升温至比粉体熔点低10~100℃，在接近粉体熔点时粉体软化，在高压条件下致密粘接在一起，形成高致密的柱状陶瓷，保温一段时间，降温后取出陶瓷；3）、热等静压：采用单一粉体材料热压后制成的陶瓷直接放入到热等静压炉中；采用几种粉体材料组合热压后制成的陶瓷放入到封闭的不锈钢保护壳中，再将保护壳放入到热等静压炉中，热等静压炉中烧结温度比粉体熔点低10~100℃，压力60~200MPa，保温一段时间，降温后取出高致密陶瓷；4）、机加工：高致密陶瓷加工先通过磨床，把外侧金属保护壳磨掉，得到BSA陶瓷，然后采用精雕机或CNC进行机加工作业，得到需要的形状；5）、拼接：由于BNCT中子束流整形所用的BSA陶瓷尺寸较大，需要多块陶瓷拼接起来，拼接后外面使用铝合金套筒来包裹形成大尺寸BSA陶瓷。
[0005]优选的，所述步骤1）中，不锈钢模具整体为圆柱状，高度5~50cm，不锈钢模具外径有一定锥度，上大下小，上下外径相差0.05~5mm。
[0006]优选的，所述氟化镁、氟化钙、氟化铝、氟化锂、铝粉的粉体纯度＞90%，粉体粒度为0.5~10um。
[0007]优选的，所述步骤2）中，碳
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碳复合材料制成的圆柱状模具保护外套内腔有一定锥度，上大下小，上下内径相差0.05~1mm，石墨模具外径也有一定锥度，上大下小，上下内径相差0.05~1mm。
[0008]优选的，所述步骤2）中，升温可以线性升温或者先缓后快的升温，升温时间0.2~2小时，然后保温0.5~10小时。
[0009]优选的，所述步骤2）中降温方式采用水冷或者自然冷却。
[0010]优选的，所述不锈钢保护壳的厚度为0.5~5mm。
[0011]优选的，所述步骤3）中热等静压的烧结升温为线性升温，升温时间0.5~2小时，保温时间0.5~20小时，然后水冷降温。
[0012]优选的，所述步骤5）中套筒厚度2~2cm，套筒可采用铝棒车加工成型或者采用铝卷材焊接打磨成型。
[0013]优选的，得到的BSA陶瓷的长度10~70cm，横截面直径5~100cm或者5cm*5cm~100cm*100cm。
[0014]本专利技术相对于现有技术具有如下优点，制备方法科学，良品率高，制得的BSA陶瓷材料性能优异，良好的应用于硼中子俘获治疗BNCT装置，用于中子束流整形慢化，得到超热中子。使用时，可根据机械设计尺寸，把各块陶瓷放入铝合金桶中，盖紧密封，安装到中子靶站内，可用于产生热中子能谱。
具体实施方式
[0015]本方案的用于BNCT的高密度陶瓷生产方法的基本流程如下：高纯干粉在钢模中冷压成型，压机30~300吨，压力5~30MPa，使用不锈钢模具，常温，不锈钢模具也有一定锥度，使得粉体在挤压过程中能够更加紧致，形成一个圆柱，圆柱高度5~50cm，圆柱外径有一定锥度，上大下小，上下外径相差0.0~5mm。粉体纯度：90%以上，90%~99.99%，粉体粒度：0.5um~10um。
[0016]热压：热压炉压机压力30~800吨，模具压力20~100MPa，使用碳
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碳复合材料作为模具保护外套，内部包裹石墨模具，石墨模具内部是冷压成型的干粉生胚。碳
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碳复合材料保护外套的内环有一定锥度，上大下小，上下内径相差0.05~1mm，石墨模具外径也有一定锥度，上大下小，上下内径相差0.05~1mm，使得石墨模具在受压过程中会往下挤压，与碳
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碳复合材料套环紧贴，被碳
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碳复合材料保护。由于干粉生胚外径也有一定锥度，在热压过程中，生胚会被压碎重新与石墨模具内壁贴合，在接近粉体熔点，比粉体熔点温度低10℃~100℃高温下，粉体软化，在高压条件下致密粘接在一起，形成高致密的柱状陶瓷。升温可以线性升温或者先缓后快的升温，升温时间0.2~2小时，然后保温0.5~10小时，然后降温。降温采用水冷或者自然冷却方法。冷却后取出陶瓷。
[0017]热等静压：热等静压一般用于粉末冶金，因为粉末冶金块体内部空隙都是闭孔。对于致密度不够高的陶瓷，有可能有开孔，开孔陶瓷在热等静压过程中会被压成粉碎。本专利技术中几种材料，对于单一材料，在前述热压过程中温度接近熔点，热压出来的陶瓷都会比较致密，孔隙率较低，也都是闭孔，可以直接放在热等静压的炉子中烧结。对于几种粉体混合的陶瓷，由于热压烧结温度是以最低熔点的那个材料为烧结温度，烧结温度相对于混合物中其它高熔点粉体来说还不够高，使得热压出来的块体致密度不够高，甚至可能吸水，因此不能直接放进热等静压炉子烧结，需要做一个封闭的金属壳做保护套。金属壳采用不锈钢，厚度0.5~5mm，金属壳内部尺寸比热压成型后的陶瓷略大，具体的，可在热压成型后的陶瓷形状加上金属圆桶，柱状陶瓷放进去过后，盖上圆形盖子，然后在真空焊接炉中把圆桶和盖子
焊接密实，陶瓷在桶内是真空，与外界不透气。这样一个被不锈钢密封的陶瓷整体放到热等静压炉中烧结。热等静压炉中烧结温度比粉体熔点低10~100℃，压力60~200MPa，烧结升温线性升温，升温时间0.5~2小时，保温时间0.5~20小时，后水冷降温，得到高致密陶瓷。
[0018]加工：高致密陶瓷加工可需要先通过磨床，把外侧金属保护壳磨掉，得到BSA陶瓷，然后采用精雕机和CNC进行切削、打磨、打孔等加工，得到需要的形状。另外由于BNCT中子束流整形所用的BSA尺寸较大，有可能陶瓷尺寸不够，就需要多块陶瓷拼接起来。由于拼接过程中通常不希望引入其他杂志，因此不能使用粘胶，一般拼接后外面使用铝合金套筒来包裹，套筒厚度2~2cm。套筒加工时候，根据套筒厚度不同，可采用铝棒车加工，也可以采用铝卷材焊接打磨。
[0019]组装：根据机械设计尺寸，把各块陶瓷放入铝合金桶中，盖紧密封，安装到中子靶站内，可用于产生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于BNCT的高密度陶瓷生产方法，其特征在于：包括以下步骤：1)、冷压：将氟化镁、氟化钙、氟化铝、氟化锂、铝粉中的一种或者几种的组合的高纯干粉在钢模中冷压成型，压机30~300吨，压力5~30MPa，使用不锈钢模具，温度为常温；2)、热压：热压炉压机压力30~800吨，模具压力20~100MPa，使用碳
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碳复合材料作为模具保护外套将石墨模具包裹，石墨模具内部是冷压成型的干粉生胚，升温至比粉体熔点低10~100℃，在接近粉体熔点时粉体软化，在高压条件下致密粘接在一起，形成高致密的柱状陶瓷，保温一段时间，降温后取出陶瓷；3)、热等静压：采用单一粉体材料热压后制成的陶瓷直接放入到热等静压炉中；采用几种粉体材料组合热压后制成的陶瓷放入到封闭的不锈钢保护壳中，再将保护壳放入到热等静压炉中，热等静压炉中烧结温度比粉体熔点低10~100℃，压力60~200MPa，保温一段时间，降温后取出高致密陶瓷；4)、机加工：高致密陶瓷加工先通过磨床，把外侧金属保护壳磨掉，得到BSA陶瓷，然后采用精雕机或CNC进行机加工作业，得到需要的形状；5)、拼接：由于BNCT中子束流整形所用的BSA陶瓷尺寸较大，需要多块陶瓷拼接起来，拼接后外面使用铝合金套筒来包裹形成大尺寸BSA陶瓷。2.根据权利要求1所述的一种用于BNCT的高密度陶瓷生产方法，其特征在于：所述步骤1）中，不锈钢模具整体为圆柱状，高度5~50cm，不锈钢模具外径有一定锥度，上大下小，上下外径相差0.05~5mm。3.根据权利要求1所述的一种用于BNCT的高密...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅龙伟，
申请(专利权)人：禾材高科苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：