[发明专利]一种多孔B4

权利要求书

1.一种用于制备中子吸收材料B₄C/Al的多孔B₄C陶瓷骨架的冷冻注模工艺，其特征为，该工艺中：水作为溶剂，B₄C粉末选择粒径分别为5μm、10μm、20μm、40μm四种不同粒度的粉末混合，按粒径由小到大四种B₄C粉末的摩尔百分比为8:4:2:1，聚乙烯醇作为分散剂，液氮作为冷冻助剂，采用内壁涂覆润滑剂的聚四氟乙烯模具，B₄C与水质量百分比为1:4，聚乙烯醇质量百分比为0.3％；

其冷冻注模工艺具体步骤如下：

(1)对不同粒径的B₄C粉料按配比进行混合，其中所选用的B₄C粉料纯度均大于99.9％，5μm、10μm、20μm、40μm四种不同粒度的碳化硼摩尔比为8:4:2:1；具体成分见表1：

表1 B₄C粉末主要技术指标：

(2)采用冷冻注模工艺制备多孔B₄C陶瓷骨架，采用水作为溶剂，聚乙烯醇作为分散剂，与B₄C粉末混合得到陶瓷浆料，B₄C粉末与水的质量比为1:4，聚乙烯醇占陶瓷浆料的质量百分比为0.3％，在具有恒温装置的球磨机中球磨10h；

(3)混合后的陶瓷浆料倒在预先准备好的冷冻装置中，所述冷冻装置包括冷冻容器，冷冻容器的中心处设有金属底板，金属底板上设有一圈圆柱体套筒结构的保温泡沫，保温泡沫内设有一圈聚四氟乙烯模具，液氮作为冷冻助剂设置在冷冻容器内，陶瓷浆料加入聚四氟乙烯模具中；为了更多的形成纵向冷冻结晶，以便干燥后获定向孔道，在聚四氟乙烯模具的内壁涂覆一层甘油作为润滑剂，并且在聚四氟乙烯模具外周包覆保温材料；金属底板的目的是在液氮冷冻助剂作用下，底部水溶剂迅速向上生长产生结晶，从而获得由下向上的纵向结晶；浆料完全凝固后，脱模；

(4)将注模成型后的坯体放置在具有通风装置的冷冻室中进行升华处理；

(5)对干燥后的碳化硼陶瓷坯体进行烧结处理，工艺为：升温速度1℃/min，300℃下保温30min，使碳化硼颗粒内部残存的溶剂和分散剂分解完全，5℃/min升温到1800℃保温2h，使碳化硼骨架烧结形成烧结颈，产生一定的力学强度，后升温到2000℃保温2h，使 骨架进一步致密化，然后出炉冷却，最终获得具有定向通孔的碳化硼陶瓷骨架。