[發明專利]一種抗輻射的不銹鋼板材及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010929264.0
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112045184B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 蔣賜進;蔣席宗
• 申請（專利權）人: 成都賜進金屬材料有限公司
• 主分類號: B22F3/10
• 分類號: B22F3/10;B22F1/18;C22C27/04;G21F1/08
• 代理公司: 成都睿道專利代理事務所(普通合伙) 51217
• 代理人: 陶紅

本發明提供了一種抗輻射的不銹鋼板材，由若干復合球與不銹鋼粉混合后通過注射成型或壓制成型制得，其中，復合球的結構包括空心球外殼和內核，所述空心球外殼的內壁與所述內核之間設有空隙；本發明所提供的抗輻射的不銹鋼板材，通過將具有屏蔽伽瑪射線和中子能力的復合球與不銹鋼粉混合后制成板材，一方面降低了板材的密度，另一方面使得板材同時具備屏蔽伽瑪射線和中子的能力，并且，由于復合球的內部具有空隙，使得在屏蔽吸收中子時產生的氦氣有容納之處，有效避免了氦氣使板材內部發生崩裂，從而可以提高板材的硼含量，進而提高屏蔽吸收中子的能力。

技術領域

本申請涉及防輻射材料領域，具體而言，涉及一種抗輻射的不銹鋼板材及其制備方法和應用。

背景技術

傳統的抗核輻射材料通常包括鉛、鋼、水泥，但是上述材料比重較大，使得由其制備得到的抗輻射設備非常笨重，用量大比較浪費資源，且鉛和鎘都是有毒物質，在生產過程中不但會污染環境，還會對操作工人的身體造成傷害。除此之外，由于輻射的種類比較多，鉛和鎘對γ射線具有較好的防護能力，但是對高能量中子的防護能力卻較弱，硼元素對中子的防護能力較好，但是現有技術中鋼材中硼含量均為2％以下，是因為硼在處理中子時，會產生氦氣，且氦氣在材料內部產生，容易造成材料崩裂，從而導致核輻射泄漏，因此硼的含量僅能在一個較低的范圍，從而導致中子防護效果欠佳。

發明內容

為解決上述技術問題，本申請提供了一種抗輻射的不銹鋼板材，具有密度小、吸收氦氣的優點；本申請還提供了上述抗輻射的不銹鋼板材的制備方法和應用。

本申請的實施例通過以下技術方案實現：

本發明第一方面提供了一種抗輻射的不銹鋼板材，由若干復合球與不銹鋼粉混合后通過注射成型或壓制成型制得。

進一步地，所述復合球的結構包括：空心球外殼和內核，所述空心球外殼的內壁與所述內核之間設有空隙；

其中，所述空心球外殼的材質為伽馬吸收材料，所述內核的材質為中子吸收材料。

空心球外殼主要用于屏蔽吸收伽馬射線，內核主要用于屏蔽吸收中子，在屏蔽吸收中子的過程中所產生的氦氣可以收納于空心球外殼的內壁與內核之間的空隙中，有效避免了氦氣外泄導致板材內部崩裂。

進一步地，若干所述復合球由若干第一復合球單體和若干第二復合球單體按質量比為(6-7)：(3-4)復配混合得到；其中，第一復合球單體的粒徑為2mm-3mm，第二復合球單體的粒徑為5mm-8mm。

根據小顆粒緊密堆積原理，通過將不同粒徑大小的復合球單體按一定比例復配，使得混合料填充更加密集，從而屏蔽輻射的效果更好。

進一步地，所述復合球與不銹鋼粉的質量比為1：(3-8)。

進一步地，所述空隙的容積為內核體積的0.5-1倍。

內核體積決定了射線穿過的有效界面大小，即中子屏蔽效果的強弱，空隙的容積決定了容納氦氣的能力，二者需要相互協調，經過多次試驗，確定了當空隙的容積為內核體積的0.5-1倍時，中子屏蔽效果與氦氣容納能力相平衡，均處于較為理想的狀態。

進一步地，所述伽馬吸收材料為鎢合金，所述鎢合金的配方為：包括鎢、鐵和銅，按質量百分比計，鎢：(鐵+銅)為(90wt％-95wt％):(5wt％-10wt％)。

進一步地，所述硼源化合物為碳化硼。

本發明第二方面提供了一種抗輻射的不銹鋼板材的制備方法，包括如下步驟：

S1、制備復合球

將硼源化合物制粒，將模板劑包裹于所得粒狀硼源化合物的表面得到顆粒物；將鎢合金和粘接成型劑混合之后涂覆于所得顆粒物表面制得素胚；將所得素胚放入馬弗爐中，在充氫氣的環境下進行焙燒，隨后取出自然冷卻即得復合球；