【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高强度高韧塑性的中子吸收板材及其制作方法，属于中子吸收材料领域。
技术介绍
1、铝基碳化硼（b4c/al）复合材料具有高比强度、低密度、高热导率及优异的中子吸收性，是理想的中子吸收材料。其中纳米陶瓷颗粒增强b4c/al中子吸收材料具有优异的高温力学强度，可应用于乏燃料干法贮存容器、运输容器。但现有技术中的纳米陶瓷颗粒增强b4c/al中子吸收材料具有高强度的同时，塑性和冲击韧性差，无法同时具备优异的高温强度和塑性，强度越高，塑性越差，连材料的成型加工也变得极其困难。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种高强度高韧塑性的中子吸收板材及其制作方法，制得的板材既具有高温下的高强度，又具有较好的韧性和塑性。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、第一方面，本申请提供一种高强度高韧塑性的中子吸收板材的制作方法，包括以下步骤：
4、混合粗细不等的原料铝粉，得到混合粒径铝粉；所述混合粒径铝粉的比表面积≥1.5m2/g，氧含量≥1.0wt%；
5、将碳化硼颗粒与所述混合粒径铝粉混合得到复合粉体；
6、将所述复合粉体压制成坯料；
7、分两段烧结所述坯料得到坯锭；第一段烧结的温度为370℃~420℃，第二段烧结的温度为510℃~540℃；
8、对所述坯锭进行热挤压处理，得到挤压厚板；热挤压温度为450℃~500℃，挤压比为10：1~20：1，挤压速度为2mm/s~
9、对所述挤压厚板进行高应变速率热轧，得到所述高强度高韧塑性的中子吸收板材；热轧总压下量为30%~60%，轧制道次为2次~6次，温度为400℃~450℃，轧制速度为20m/min~50m/min。
10、本申请提供的高强度高韧塑性的中子吸收板材的制作方法可制得韧性、塑性良好，且高温下具有高强度的板材，微观上，微米b4c颗粒在基体中均匀分布，原位纳米al2o3颗粒分布在基体晶界处及晶内，基体为由大量细晶和部分粗晶构成的混合晶粒结构，同时在基体晶内含有高密度层错结构。
11、进一步地，所述原料铝粉包括平均粒径为1.1μm~1.5μm的细铝粉和其他粒径更粗的铝粉。原位纳米al2o3颗粒使得板材在高温具有高强度的特点，分布在基体晶界处及晶内的纳米al2o3增强相在高温下能够钉扎强化晶界，有效抑制晶粒长大，显著提高了中子吸收材料高温力学强度。
12、进一步地，相对于所述细铝粉，“其他粒径更粗的铝粉”包括平均粒径为2.0μm~7.5μm中铝粉和/或平均粒径为7.5μm~15μm的粗铝粉，所述中铝粉和所述粗铝粉的氧含量均为0.3wt%~0.8wt%。中铝粉，或粗铝粉，或中铝粉和粗铝粉在煅烧后形成微观结构中的粗晶部分，粗晶部分使材料具有良好的塑性，更有利于后续工序形成高密度层错。
13、进一步地，所述原料铝粉中按质量计，所述细铝粉占75%~90%，所述中铝粉占8%~25%，所述粗铝粉占0%~3%。
14、进一步地，所述复合粉体中按质量计，所述混合粒径铝粉占85%~92%，所述碳化硼颗粒占8%~15%。
15、进一步地，所述碳化硼颗粒为核级碳化硼，平均粒径为1μm~25μm。核级碳化硼是指，10b同位素的原子百分比（10b/b）应为19.60%~20.00%。
16、进一步地，所述坯料的致密度为85%~95%。压制坯料的方式可为冷等静压、热等静压或单轴热压等方式。
17、进一步地，所述第一段烧结的时间为12h~16h，所述第二段烧结的时间为2h~12h。在烧结阶段，温度处于510℃~540℃，属于非晶al2o3向晶态γal2o3转变温度范围内，严格控制烧结时间，促进非晶al2o3向晶态al2o3部分转变，仍保持基体晶粒尺寸不变且不导致强度的降低，提高了坯锭的塑性和加工性能。
18、优选地，所述热挤压过程中，温度为480℃~500℃，挤压比为10：1，挤压速度为2.5mm/s~4mm/s。
19、第二方面，本申请提供一种高强度高韧塑性的中子吸收板材，依第一方面所述的高强度高韧塑性的中子吸收板材的制作方法制成，组分包括：1.0wt%~2.0wt%的al2o3，8.0wt%~15.0wt%的b4c，其余为铝。在该板材的微观组织中，材料基体组织为由主体细晶和部分粗晶构成的混合晶粒结构，粗细晶粒分布均匀，晶体内部含有大量高密度层错。原位纳米al2o3增强相分布在基体晶界处及晶内，b4c颗粒均匀分布于基体中。其中原位纳米al2o3尺寸为10nm~100nm，为纳米片状和颗粒状共存状态；细晶尺寸为300nm~1.0μm，粗晶尺寸为1.0μm~20μm，且粗晶占基体总晶粒的体积百分比为10%~30%。
20、本专利技术的有益效果是：本专利技术通过混合粗细不等的铝粉来调控al2o3/b4c/al中子吸收材料基体中混合晶粒结构和纳米al2o3增强相的含量，铝粉表层的非晶al2o3可有效阻碍不同铝粉晶粒之间的融合长大，使得混合粒径铝粉的晶粒尺寸分布特征可保留到成型加工后，在al2o3/b4c/al中子吸收材料中形成混合晶粒结构。对混合粒径铝粉比表面积和氧含量的控制，可保证引入足够含量的原位纳米al2o3，在高温下能够钉扎强化晶界，有效抑制晶粒长大，显著提高了中子吸收材料高温力学强度；在中子吸收材料中设计的混合晶粒结构，能够发挥细晶晶粒高强度和粗晶晶粒高塑性的优势。
21、本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
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1.一种高强度高韧塑性的中子吸收板材的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高强度高韧塑性的中子吸收板材的制作方法，其特征在于，所述原料铝粉包括平均粒径为1.1μm~1.5μm的细铝粉，所述细铝粉的氧含量为1.1wt%~1.3wt%。
3.根据权利要求2所述的高强度高韧塑性的中子吸收板材的制作方法，其特征在于，所述原料铝粉还包括平均粒径为2.0μm~7.5μm中铝粉和/或平均粒径为7.5μm~15μm的粗铝粉，所述中铝粉和所述粗铝粉的氧含量均为0.3wt%~0.8wt%。
4.根据权利要求3所述的高强度高韧塑性的中子吸收板材的制作方法，其特征在于，所述原料铝粉中按质量计，所述细铝粉占75%~90%，所述中铝粉占8%~25%，所述粗铝粉占0%~3%。
5.根据权利要求1所述的高强度高韧塑性的中子吸收板材的制作方法，其特征在于，所述复合粉体中按质量计，所述混合粒径铝粉占85%~92%，所述碳化硼颗粒占8%~15%。
6.根据权利要求1所述的高强度高韧塑性的中子吸收板材的制作方法，其特征在于，所述碳化硼
7.根据权利要求1所述的高强度高韧塑性的中子吸收板材的制作方法，其特征在于，所述坯料的致密度为85%~95%。
8.根据权利要求1所述的高强度高韧塑性的中子吸收板材的制作方法，其特征在于，所述第一段烧结的时间为12h~16h，所述第二段烧结的时间为2h~12h。
9.根据权利要求1所述的高强度高韧塑性的中子吸收板材的制作方法，其特征在于，所述热挤压过程中，温度为480℃~500℃，挤压比为10：1，挤压速度为2.5mm/s~4mm/s。
10.一种高强度高韧塑性的中子吸收板材，其特征在于，依权利要求1至9任一项所述的高强度高韧塑性的中子吸收板材的制作方法制成。
...【技术特征摘要】
1.一种高强度高韧塑性的中子吸收板材的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高强度高韧塑性的中子吸收板材的制作方法，其特征在于，所述原料铝粉包括平均粒径为1.1μm~1.5μm的细铝粉，所述细铝粉的氧含量为1.1wt%~1.3wt%。
3.根据权利要求2所述的高强度高韧塑性的中子吸收板材的制作方法，其特征在于，所述原料铝粉还包括平均粒径为2.0μm~7.5μm中铝粉和/或平均粒径为7.5μm~15μm的粗铝粉，所述中铝粉和所述粗铝粉的氧含量均为0.3wt%~0.8wt%。
4.根据权利要求3所述的高强度高韧塑性的中子吸收板材的制作方法，其特征在于，所述原料铝粉中按质量计，所述细铝粉占75%~90%，所述中铝粉占8%~25%，所述粗铝粉占0%~3%。
5.根据权利要求1所述的高强度高韧塑性的中子吸收板材的制作方法，其特征在于，所述复合粉体中按质量计...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯上样，刘伟，赵聪聪，郑念竹，杨光猛，杨浩，崔传禹，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：
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