[發明專利]一種防護Ｘ、γ射線和中子輻射的硼鉛鋁復合板的制備方法

有效

• 申請號: 201410413729.1
• 申請日: 2014-08-21
• 公開（公告）號: CN104190914A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 張鵬;王文先;陳洪勝;李宇力;張哲維
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F3/14;C22F1/04
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 江淑蘭

技術領域

本發明涉及一種防護X、γ射線和中子輻射的硼鉛鋁復合板的制備方法，屬射線防護和核輻射防護材料的制備及應用的技術領域。

背景技術

核能已成為當今世界最具發展潛力的能源之一，核電站中的核燃料和乏燃料在使用、儲存和運輸過程中會產生對人體有害的X、γ射線和中子輻射，因此，采用屏蔽材料對有害射線進行屏蔽成為核能利用過程中必須要解決的關鍵問題。

目前，核燃料和乏燃料的屏蔽材料主要有鉛硼聚乙烯、鉛基碳化硼復合材料、硼不銹鋼材料；鉛元素對X、γ射線有較好的屏蔽效果，硼元素具有較高的中子吸收截面，雖然這些材料具有獨特的防護特性，但難以兼顧對多種射線的防護效果，使其在核燃料和乏燃料復雜輻射條件下的使用受到限制。

發明內容

發明目的

本發明的目的是針對背景技術的不足，采用真空熱壓法，通過表面合金化處理、混料制坯、冷壓、燒結、熱軋，制成硼鉛鋁復合板，使其既可防護X、γ射線、又可屏蔽中子輻射，以綜合提高防護效果。

技術方案

本發明使用的化學物質材料為：鋁粉、碳化硼粉、鉛粉、無水乙醇、石墨板、石墨紙、砂紙，其準備用量如下：以克、毫升、毫米為計量單位

制備方法如下：

(1)精選化學物質材料

對制備使用的化學物質材料要進行精選，并進行質量純度控制：

(2)混合球磨、制粉

稱取鋁粉1000g±0.01g、鉛粉600g±0.01g、碳化硼粉400g±0.01g，置于球磨機內，進行混合球磨，球磨速度200r/min，然后用600目篩網過篩，球磨、過篩反復進行，成混合細粉，細粉顆粒直徑≤0.023mm；

(3)微波加熱、真空熱壓制備硼鉛鋁坯

硼鉛鋁坯的制備是在真空熱壓成型機上進行的，是在微波加熱、真空狀態、施壓過程中完成的；

①制備開合式石墨模具

將石墨板用機械切割，組裝成矩形開合式模具，模具型腔尺寸為80mm×90mm×90mm，型腔表面粗糙度為Ra0.08-0.016μm；

②裝料

將開合式石墨模具垂直置于真空熱壓成型機的熱壓釜內；

將石墨塊墊至模具型腔底部，將石墨紙裝貼在開合式石墨模具底部及內壁上；

將球磨配制的鋁粉、鉛粉、碳化硼粉的混合細粉均勻裝入模具型腔內；

在混合細粉上部放置石墨紙；

在石墨紙上部用石墨塊壓住；

石墨塊上部與上壓桿、壓力電機聯接；并密閉；

③開啟真空泵，抽取熱壓釜內空氣，使釜內真空度達0.1Pa；

④開啟熱壓釜內的微波加熱器，加熱石墨模具及其內的坯料，加熱溫度600℃±2℃；

在微波加熱過程中，開啟真空熱壓成型機上的壓力電機，對石墨模具內的坯料施壓，施壓壓強100MPa；

加熱施壓時間90min；

在加熱、施壓過程中，石墨模具內的坯料成型；

⑤關閉微波加熱器，停止加熱，使坯料在真空狀態下、在施壓壓力下，冷卻至25℃；

⑥關閉真空泵，使釜內壓強恢復到1個大氣壓；關閉施壓電機，停止對石墨模具內的坯料施壓；

⑦開釜，取出開合式石墨模具；

⑧開模，打開石墨模具開合架，取出坯料，即硼鉛鋁坯；

(4)熱軋成型硼鉛鋁復合板

硼鉛鋁復合板的熱軋成型是在輥軋機上進行的，是在加熱、三道次輥軋狀態下完成的；

①退火處理，將硼鉛鋁坯置于退火爐內，進行均勻退火處理，退火溫度580℃，退火時間12h；

②開啟輥軋機上的上、下軋輥加熱器，加熱溫度450℃，并恒定；

③按硼鉛鋁坯的第一道次軋制量調整上下軋輥間距；

④開啟上下軋輥的轉動機構，上軋輥的轉動方向為逆時針方向，下軋輥的轉動方向為順時針方向，上下軋輥轉動速度均為10r/min，硼鉛鋁坯的軋制方向為由左向右軋制；

⑤將退火處理的硼鉛鋁坯由左向右置于上下軋輥之間，進行第一道次軋制，軋制厚度變形量為20％；

⑥按硼鉛鋁坯第二道次變形量調整上下軋輥間距，將退火處理的硼鉛鋁坯由左向右置于上下軋輥之間，進行第二道次軋制，軋制厚度變形量為15％；

⑦按硼鉛鋁坯第三道次變形量調整上下軋輥間距，將退火處理的硼鉛鋁坯由左向右置于上下軋輥之間，進行第三道次軋制，軋制厚度變形量為15％；

整體軋制后，成硼鉛鋁復合板；