[發明專利]一種鋁基硼化鎢復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710207245.5
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106947889A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 王鐵軍;劉桂榮;趙博鴻;裴燕斌;陳錦;顧潮冰
• 申請（專利權）人: 安泰核原新材料科技有限公司
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C32/00;C22C29/14;C22C1/05;C22C1/10;B22F3/15;B22F3/24
• 代理公司: 北京馳納智財知識產權代理事務所(普通合伙)11367
• 代理人: 孫海波

技術領域

本發明屬于輻射防護技術領域，涉及一種鋁基硼化鎢復合材料及其制備方法。

背景技術

核電廠、核動力裝置輻射場環境下有大量的x、γ射線、中子，這些x、γ射線及中子需要輻射防護屏蔽材料，目前常用的材料有鉛硼聚乙烯、含硼聚丙烯、鎘板、硼鋼、鎢基高比重合金、碳化硼和鋁基碳化硼等材料，上述材料只有鉛硼聚乙烯材料可以同時屏蔽x、γ射線及中子，其他材料只能對x、γ射線或中子中的一種具有屏蔽效果。鉛硼聚乙烯材料成分中含有大量的鉛，由于鉛無法降解， 一旦進入環境很長時間仍保持其可用性，在環境中長期持久存在，又對生命組織有較強的潛在毒性，嚴重情況可能致人死亡。鉛在很多國家被列為強污染源，很多國家核的確開始限制使用，所以繼續一種可以無鉛又可以防護x、γ射線及中子的材料。專利201410075532.1公開了一種碳化硅／硼化鎢復合材料及其制備方法。 該復合材料由鎢二硼五增強相和碳化硅基體組成，鎢二硼五增強相均勻彌散地分布于碳化硅基體中。采用碳化鎢粉、碳化硼粉和硅粉，或者碳化鎢粉、碳化硼粉、硅粉和碳化硅粉、鎢二硼五粉之一種或兩種為原料，經物理機械方法混合8～24小時， 裝入石墨模具中冷壓成型，施加的壓強為10～20MPa ；在通有惰性氣體保護氣氛的熱壓爐內燒結，升溫速率為 1～20℃/分鐘，燒結溫度為1600～2000℃、燒結時間為 0.5～ 3小時、燒結壓強為 10～300MPa。但該復合材料的屏蔽效果并不理想。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種鋁基硼化鎢復合材料及其制備方法。該鋁基硼化鎢復合材料具有相對密度高、良好的x、γ射線及中子屏蔽性能，采用熱等靜壓工藝制備，并采用玻璃噴丸進行表面處理，制備工藝簡單，適合批量化生產。

本發明提供了如下的技術方案：

一種鋁基硼化鎢復合材料，原料包括硼化鎢粉末，以及純鋁粉末和鋁合金粉末中的一種或兩種。

在上述方案中優選的是，原料包括質量百分比為5~50%的硼化鎢粉末和50~95%的純鋁粉末和鋁合金粉末中的一種或兩種。

在上述任一方案中優選的是，所述硼化鎢粉末中硼化鎢含量為99%以上。

在上述任一方案中優選的是，所述硼化鎢粉末的粒度為0.5~25μm。所述硼化鎢粉末的粒度優選為0.5~10μm或10~25μm，進一步優選為0.5μm、10μm或25μm。

在上述任一方案中優選的是，所述純鋁粉末和鋁合金粉末中的一種或兩種的粒度為0.5~75μm。，所述鋁合金粉末的粒度優選為0.5~10μm、10~25μm或25~75μm。進一步優選為0.5μm、10μm、25μm或75μm。

在上述任一方案中優選的是，所述硼化鎢粉末為硼化二鎢粉末。

在上述任一方案中優選的是，所述鋁合金粉末為1100鋁粉和/或6061鋁合金粉末。

本發明所述鋁基硼化鎢復合材料的原料包括不可避免帶入的雜質。

本發明還提供鋁基硼化鎢復合材料的制備方法，包括以下各步驟：

（1）原料粉末配制步驟：將硼化鎢粉末和純鋁粉末和鋁合金粉末中的一種或兩種混合均勻，得到混合粉末；

（2）熱等靜壓成形步驟：將所述混合粉末裝入包套，經過抽氣、密封、熱等靜壓處理，得到熱等靜壓坯料；

（3）機加工步驟：將所述熱等靜壓坯料去除包套，根據成品圖紙要求加工即可，得到加工坯料；

（4）表面處理步驟：將所述加工坯料進行表面處理。

在上述方案中優選的是，所述原料粉末配制步驟中，原料混合時間為6~26小時。

在上述任一方案中優選的是，所述原料粉末配制步驟中，原料混合時間為6小時。

在上述任一方案中優選的是，所述原料粉末配制步驟中，原料混合時間為12小時。

在上述任一方案中優選的是，所述原料粉末配制步驟中，原料混合時間為18小時。

在上述任一方案中優選的是，所述原料粉末配制步驟中，原料混合時間為26小時。

在上述任一方案中優選的是，所述熱等靜成形步驟中，包套抽真空溫度為200-450℃。包套抽真空溫度為200以上，不高于450℃。除氣效率更高，殘留氣體更少。包套抽真空溫度更優選為200℃、300℃、400℃或450℃；