[發明專利]一種鋁基氧化釓中子吸收板的制備方法

有效

• 申請號: 201711246116.3
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN108060313B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 張鵬;李靖;王文先;陳洪勝;張宇陽;劉瑞峰
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C21/00;C22C32/00
• 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

1.一種鋁基氧化釓中子吸收板的制備方法，其特征在于：

使用的化學物質材料為：鋁合金粉、氧化釓粉、銅粉、硅粉、無水乙醇、硼酸、石墨紙，其準備用量如下：以克、毫升、毫米為計量單位

(1)精選化學物質材料

對制備所需的化學物質材料要進行精選，并進行質量純度控制：

(2)制作開合式模具

開合式模具用不銹鋼材料制作，模具型腔為矩形腔體，型腔尺寸為30mm×30mm×60mm，型腔表面粗糙度為：Ra0.08—0.16μm；

(3)物理覆銅

稱取氧化釓粉8g±0.01g、銅粉1.6g±0.01g，置于球磨機內，進行球磨，球磨轉數800r/min，球磨時間6h，成釓銅混合細粉；

(4)真空燒結、合成增強相

①裝模，將開合式模具垂直置于鋼質平板上，在開合式模具底部置放石墨墊塊，在石墨墊塊上部置放石墨紙，在石墨紙上部置放釓銅混合細粉，在釓銅混合細粉上部置放石墨紙，在石墨紙上部置放石墨壓塊；

②真空燒結，將裝模的開合式模具置于真空燒結爐內的工作臺上，并密閉；抽取爐內空氣，使爐內壓強為2Pa；開啟等離子放電加熱器進行燒結，燒結溫度800℃±1℃，恒溫、保溫、燒結時間20min，燒結后停止加熱，隨爐冷卻至25℃，成釓銅增強相塊體；

③開模，打開真空燒結爐內的開合式模具，取出釓銅增強相塊體；

(5)粉碎、細化

將釓銅增強相塊體用破碎機進行粉碎，然后把粉碎的釓銅增強相塊體放入球磨機內球磨，球磨轉數800r/min，球磨時間80min，成釓銅增強相細粉；

(6)混粉、球磨

稱取鋁合金粉72g±0.01g、硅粉1.44g±0.01g、硼酸0.72g±0.01g、釓銅增強相細粉9.6g±0.01g，置于石英容器中，攪拌成混合細粉；將混合細粉裝入球磨機內，進行球磨，球磨轉數400r/min，時間120min，成混合細粉；

(7)裝模

將開合式模具垂直置于鋼制平板上，在開合式模具型腔底部置放石墨墊塊，在石墨墊塊上部置放石墨紙，在石墨紙上部置放混合細粉，在混合細粉上部置放石墨紙，在石墨紙上部置放石墨壓塊；

(8)粉末冶金、燒結制坯

①將裝模的開合式模具垂直移入真空熱壓燒結爐內的工作臺上；真空熱壓燒結爐的上壓塊及壓力電機垂直壓住開合式模具上的石墨壓塊，密閉；

②開啟真空泵，抽取爐內空氣，使爐內壓強恒定在2Pa；

③開啟真空熱壓燒結爐的等離子放電加熱器，加熱溫度500℃±1℃；

開啟壓力電機，對開合式模具型腔垂直施壓，施壓壓強20MPa，恒溫施壓時間30min；繼續加熱至585℃±1℃，繼續施壓，施壓壓強40MPa，恒溫施壓時間30min；

④停止加熱、施壓，開合式模具及其內的坯料隨爐冷卻至25℃；

⑤關閉真空泵，開爐取出開合式模具；開模，取出坯料，即為鋁基氧化釓中子吸收坯料；

(9)清理、打磨、清洗

將坯料置于鋼質平板上，用砂紙打磨坯料各部；然后用無水乙醇進行清洗，清洗后晾干；

(10)加熱保溫

將坯料置于熱處理爐中，進行加熱保溫，加熱溫度500℃，并恒溫；

(11)軋制

坯料的軋制是在輥軋機上進行的，是在加熱、輥軋過程中完成的；

將加熱的坯料置于輥軋機的上軋輥和下軋輥之間，軋制方向由左向右軋制，上軋輥轉動方向為逆時針轉動，下軋輥轉動方向為順時針轉動；

上軋輥和下軋輥轉動速度為10r/min；

軋制道次為六道次；

軋制后成鋁基氧化釓中子吸收板；

(12)清洗

將鋁基氧化釓中子吸收板用無水乙醇清洗，清洗后晾干；

(13)檢測、分析、表征

對制備的鋁基氧化釓中子吸收板的色澤、形貌、金相組織、顯微硬度、中子吸收率進行檢測、分析、表征；

用中子注量率儀進行中子吸收率檢測分析；

用電子顯微鏡和掃描電鏡進行金相組織、微觀組織形貌分析；

用顯微硬度儀進行顯微硬度分析；

用萬能試驗機進行抗彎、抗拉強度分析；

結論：鋁基氧化釓中子吸收板為銀白色，中子吸收率達95％，氧化釓分布均勻，顆粒與基體連接緊密，抗拉強度達170MPa，伸長率為12％；

(14)儲存

對制備的鋁基氧化釓中子吸板用軟質材料包裝，儲存于干燥、潔凈環境，要防水、防潮、防酸堿鹽侵蝕，儲存溫度20℃，相對濕度10％。