[发明专利]一种铝基氧化钆中子吸收板的制备方法

说明书

本发明涉及一种铝基氧化钆中子吸收板的制备方法，是针对核电站乏燃料储存格架中子辐射屏蔽的保护要求，采用铝粉、氧化钆粉、铜粉为原料，经粉末冶金制坯、轧制，制成致密的铝基氧化钆中子吸收板，中子吸收板为银白色，中子吸收率达95％，氧化钆分布均匀，颗粒与基体连接紧密，抗拉强度达170MPa，伸长率为12％，此制备方法工艺先进合理，参数准确翔实，是先进的制备铝基氧化钆中子吸收板的方法。

技术领域

本发明涉及一种铝基氧化钆中子吸收板的制备方法，属有色金属材料制备及应用的技术领域。

背景技术

核电站乏燃料储存格架中存在很强的中子辐射，随着核电站的发展，对于中子辐射的防护成为急待解决的问题；为了防止核辐射，常采用中子吸收材料及技术进行屏蔽和保护，这对中子吸收材料的性能提出了极其严格的要求。

目前大多数中子屏蔽材料采用含硼有机物，这些材料的优点是体积小、质量轻，但是其耐腐蚀性差，寿命短；金属镉板也可以做中子吸收材料，但它在潮湿环境下会生成有毒物质而不被广泛使用；铅板可以减慢中子的速度，但中子吸收性能差；铝基碳化硼复合材料具有较强的中子吸收能力，随着碳化硼含量的增加其中子吸收性能越好，但B₄C含量的增加又导致了其延展性降低，脆性增大，最终使材料的韧性降低。

某些稀土元素具有良好的中子吸收性能，其中钆元素的热中子吸收截面为48800靶恩，大约为硼的十二倍；钆元素通常以氧化钆的形式存在，以铝基氧化钆作为核燃料中子吸收材料时Gd₂O₃含量不超过10％，以铝基氧化钆作为核燃料中子吸收材料是可行的，铝基氧化钆复合材料既拥有良好的中子吸收性能，又具有韧性和延展性；此技术还在科学研究中。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的状况，以铝合金粉、铜粉和氧化钆粉为原材料；经除气预处理，制作增强相，球磨混粉、压制、真空烧结、轧制，制成铝基氧化钆中子吸收板。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：铝合金粉、氧化钆粉、铜粉、硅粉、无水乙醇、硼酸、石墨纸，其准备用量如下：以克、毫升、毫米为计量单位

(1)精选化学物质材料

对制备所需的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制：

(2)制作开合式模具

开合式模具用不锈钢材料制作，模具型腔为矩形腔体，型腔尺寸为30mm×30mm×60mm，型腔表面粗糙度为：Ra0.08—0.16um；

(3)物理覆铜

称取氧化钆粉8g±0.01g、铜粉1.6g±0.01g，置于球磨机内，进行球磨，球磨转数800r/min，球磨时间6h，成钆铜混合细粉；

(4)真空烧结、合成增强相

①装模，将开合式模具垂直置于钢质平板上，在开合式模具底部置放石墨垫块，在石墨垫块上部置放石墨纸，在石墨纸上部置放钆铜混合细粉，在钆铜混合细粉上部置放石墨纸，在石墨纸上部置放石墨压块；

②真空烧结，将装模的开合式模具置于真空烧结炉内的工作台上，并密闭；抽取炉内空气，使炉内压强为2Pa；开启等离子放电加热器进行烧结，烧结温度800℃±1℃，恒温、保温、烧结时间20min，烧结后停止加热，随炉冷却至25℃，成钆铜增强相块体；

③开模，打开真空烧结炉内的开合式模具，取出钆铜增强相块体；

(5)粉碎、细化