一种高热稳定性的轻质高强Al-Bi基新型γ射线屏蔽材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高热稳定性的轻质高强Al‑Bi基新型γ射线屏蔽材料及其制备方法，首先利用超声辅助熔盐法制备出TiB<subgt;2</subgt;颗粒分散均匀、界面结合较好的Al‑TiB<subgt;2</subgt;中间合金；然后采用铸造法制备Al‑Bi基新型γ射线屏蔽材料，加料顺序和熔体搅拌方式为首先加入纯Al、Al‑TiB<subgt;2</subgt;中间合金和合金元素；其次加入纯Mg，对熔体进行超声搅拌；最后向熔体中加入纯Bi，并进行机械搅拌；浇铸到模具内得到铸锭。本发明专利技术可制备出组织细小均匀、高热稳定性的轻质高强Al‑Bi基新型γ射线屏蔽材料，基于合金成分设计和铸造法，有望实现低成本规模化制备高性能Al‑Bi基γ射线屏蔽材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于射线防护材料的制备，具体涉及一种高热稳定性的轻质高强al-bi基新型γ射线屏蔽材料及其制备方法。

技术介绍

1、传统γ射线屏蔽材料包括铅(pb)基材料、混凝土、不锈钢等。其中，铅存在固有生物毒性、力学性能差、耐蚀性差、不耐高温等突出问题；混凝土作为建筑材料，仅适用于固定式反应堆；不锈钢常作为移动式核能结构材料，但其密度较高(ρfe≈7.9g/cm3)、重量大；以上特性限制了它们在γ射线屏蔽领域的应用空间。针对未来核工业多场景应用的发展趋势，如小型轻量化移动式反应堆、航空航天领域复杂的太空辐照环境等，迫切需要开发轻质高强的γ射线屏蔽材料。铝合金是当前金属领域最常用的轻量化材料，然而，其γ射线屏蔽能力差，目前尚未应用在γ射线屏蔽领域。而将铝合金与γ射线屏蔽功能元素复合，可兼顾γ射线屏蔽能力和轻质高强的结构特性，是实现γ射线屏蔽材料轻量化的有效途径。铋(bi)被称为“绿色金属”，其原子序数(z)大于铅(zbi＝83，zpb＝82)，且密度较高，是极具潜力的γ射线屏蔽功能元素。然而，块体金属bi存在本征脆性、熔点低(～271℃)等问题，难以直接作为γ本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高热稳定性的轻质高强Al-Bi基新型γ射线屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高热稳定性的轻质高强Al-Bi基新型γ射线屏蔽材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，纯Al熔体温度为800～950℃，所得到的Al-TiB2中间合金中TiB2颗粒的质量分数为5％～20％。

3.根据权利要求1所述的一种高热稳定性的轻质高强Al-Bi基新型γ射线屏蔽材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，从向合金熔体中添加纯Mg锭到纯Mg锭完全熔化过程中的合金熔体温度为700～800℃，其他过程合金熔体温度为700～1000℃。

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【技术特征摘要】

1.一种高热稳定性的轻质高强al-bi基新型γ射线屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高热稳定性的轻质高强al-bi基新型γ射线屏蔽材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，纯al熔体温度为800～950℃，所得到的al-tib2中间合金中tib2颗粒的质量分数为5％～20％。

3.根据权利要求1所述的一种高热稳定性的轻质高强al-bi基新型γ射线屏蔽材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，从向合金熔体中添加纯mg锭到纯mg锭完全熔化过程中的合金熔体温度为700～800℃，其他过程合金熔体温度为700～1000℃。

4.根据权利要求1所述的一种高热稳定性的轻质高强al-bi基新型γ射线屏蔽材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，组元的添加顺序为：首先将纯al、al-tib2中间合金、合金元素进行熔化；待合金元素完全熔化后，向合金熔体中加入纯mg锭；待纯mg锭完全熔化后，最后向合金熔体中加入纯bi。

5.根据权利要求1所述的一种高热稳定性的轻质高强al-bi基新型γ射线屏蔽材料，其特征在于，步骤2中，al-bi基新型γ射线屏蔽材料中bi元素的质量分数wbi≤40％，mg元素的质量分数wmg满足关系式如下：tib2的质量分数0.1％...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志伟，杨翠翠，肖鹏，郑巧玲，高义民，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：