[發(fā)明專利]用作中子屏蔽的Co－Ta－B－Si塊體非晶合金材料及其制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110300794.3 | 申請日： | 2021-03-22 |
| 公開（公告）號： | CN113088835A | 公開（公告）日： | 2021-07-09 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 李然;劉曉斌;畢甲紫;張濤 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京航空航天大學(xué) |
| 主分類號： | C22C45/04 | 分類號： | C22C45/04;B22D23/00;B22F9/08;C23C24/10;G21F1/02;G21F1/08 |
| 代理公司： | 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121 | 代理人： | 冀學(xué)軍 |
| 地址： | 100191*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 用作 中子 屏蔽 co ta si 塊體 合金材料 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種用作中子屏蔽的Co－Ta－B－Si塊體非晶合金材料及其制備方法，所述Co－Ta－B－Si塊體非晶合金由5～15at％的Ta、17～34at％的B、1～10at％的Si和余量的Co組成。Co－Ta－B－Si塊體非晶合金具有高硼含量。在0.15nm～0.85nm的寬波長范圍內(nèi)中子透射率小于50％。特別是波長為0.85nm的中子，其透過率僅為10.0～25.0％。本發(fā)明塊體非晶合金具有高硬度、高強(qiáng)度、高形成能力基礎(chǔ)上，同時(shí)保留一定塑性的特點(diǎn)，能用于寬范圍的中子屏蔽涂層，以及可用在齒輪等零件的耐磨涂層。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及中子屏蔽特性的材料，更特別地說，是指一種Co－Ta－B－Si塊體非晶合金材料作為屏蔽中子的涂層材料，具體來說是指一種具有高玻璃形成能力，高強(qiáng)度、高硬度，同時(shí)有一定壓縮塑性的Co基塊體非晶合金。
背景技術(shù)
輻射防護(hù)起源于X射線、放射性的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用。鑒于早期的歷史條件和技術(shù)水平。人們在研究、應(yīng)用核能和電離輻射技術(shù)的實(shí)踐中付出了一定的代價(jià)。國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)表明，凡應(yīng)用核能技術(shù)和從事電離輻射研究的單位或項(xiàng)目，必須重視由此帶來的輻射安全和防護(hù)問題。
一般地，三維尺寸大于1mm的非晶體合金就是所謂的大塊非晶體合金(BulkGlassy Alloy)，也稱為塊體非晶體合金。
塊體非晶合金兼具有液體和固體、金屬和玻璃的特征，因此具有獨(dú)特物理化學(xué)特性。如：與傳統(tǒng)晶態(tài)合金材料相比，塊體非晶合金具有更為優(yōu)異的力學(xué)性能、磁學(xué)性能、抗腐蝕性能、鑄造成形性能以及熱塑性成形性能等，因此該類材料被期待作為高性能新型結(jié)構(gòu)功能一體化材料所使用。在航空航天、電子電工和生物醫(yī)療等領(lǐng)域表現(xiàn)出極大的應(yīng)用前景。
中子的質(zhì)量與質(zhì)子質(zhì)量大約相等，且同γ射線一樣，也不帶電。因此，中子與原子核或電子間沒有靜電作用。中子與物質(zhì)相互作用時(shí)，主要是與原子核間的核力相互作用，而與殼層電子不會發(fā)生作用。中子和物質(zhì)的相互作用類型主要取決于中子能量。在輻射防護(hù)中，根據(jù)中子能量的高低，把中子分為慢中子、中能中子和快中子三種。中子與物質(zhì)的原子核相互作用過程基本上可分為二類：散射和吸收。散射又可分為彈性散射和非彈性散射。慢中子與原子核作用主要形式是吸收。吸收過程的結(jié)果是使被撞擊的原子核發(fā)生性質(zhì)的變化。對中子的外照射防護(hù)主要是對快中子的屏蔽。中子在物質(zhì)中的減弱過程基本上與γ射線相似。
目前，對于兼顧防護(hù)效果好且原材料具有高比強(qiáng)度、高硬度、以及一定塑性變形能力的Co基非晶合金未曾報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容
為了開發(fā)兼具高比強(qiáng)度、高硬度以及一定塑性變形能力的Co基非晶合金，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種用Si元素部分替換B元素的Co－Ta－B－Si塊體非晶合金。
本發(fā)明用作中子屏蔽的Co－Ta－B－Si塊體非晶合金由5～15at％的Ta、17～34at％的B、1～10at％的Si和余量的Co組成，且各元素原子百分含量加和為100。制備技術(shù)采用真空高溫熔煉和快速凝固相結(jié)合的方法。
制備本發(fā)明用作中子屏蔽的Co－Ta－B－Si塊體非晶合金材料具體過程如下：
步驟一：根據(jù)名義成分配料；
按照Co－Ta－B－Si塊體非晶合金名義成分稱取各元素，各元素純度不低于99.0％，使得原子百分含量加和為100，將按比例稱取的單質(zhì)元素混合均勻得到熔煉原料；
步驟二：真空感應(yīng)熔煉預(yù)制Co－Ta－B－Si合金錠；
將混合均勻的熔煉原料放入石英管中，然后將石英管放入真空熔煉感應(yīng)爐中，采用先低真空，后高真空的方法，將爐內(nèi)真空抽至真空度5.0×10－3～3.0×10－2Pa，再打開進(jìn)氣閥充入0.05Mpa純度為99.9％的氬氣；在高純氬氣氣氛保護(hù)、1000～2000℃的高頻熔煉溫度下，熔煉3～5min，反復(fù)熔煉2～5次，隨爐冷卻后取出得到預(yù)制合金錠；
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