[发明专利]一种大尺寸铝基碳化硼复合材料板材的轧制成型方法

说明书

本发明公开了一种大尺寸铝基碳化硼复合材料板材的轧制成型方法，包括以下步骤：①表面处理：取铝基碳化硼复合材料板坯，打磨表面飞边和毛刺，清洗后吹干；②预热：将步骤①所得的板坯置于加热炉中加热至450℃‑620℃，再保温10min‑140min，使板坯受热均匀；③轧制：将步骤②预热后的板坯以10%‑35%的道次扎制比依次进行轧制；④成型：重复步骤②和③，直至获得产品所要求规格的碳化硼‑铝合金复合材料板材。通过本发明制得的板材长度可达6000mm，且板材中部产品尺寸范围内无肉眼可见裂纹、凹坑、缩孔等明显缺陷；板材表面无其它异物镶入，结构致密，表面质量好且力学性能优异，适于用作核工业乏燃料贮存格架、核医疗设施、核探测设备等核部件生产和使用的中子吸收材料。

技术领域

本发明属于金属基复合材料轧制成型领域，具体为一种适用于中子吸收材料的大尺寸铝基碳化硼复合材料板材的轧制成型方法。

背景技术

铝基碳化硼B₄C/Al（乏燃料中子防护材料）是乏燃料处理过程中的重要材料，具有质量轻、耐磨且热中子吸收截面高、吸收中子的能量范围宽等优点，广泛应用于核电乏燃料干式贮存桶和运输容器、核探测设备、核电站建设等中子吸收领域。

目前全球核电乏燃料池所需中子吸收材料为美国Holtech 等极少数公司垄断，成本高且供货周期较长，而我国国内仅清华大学、中国核动力研究设计院、中国工程物理研究院等几家知名校企有所研究，且多处于小批量实验研制阶段，制造工艺尚不成熟，还未工业化量产应用。中国专利CN104357768A公开了一种碳化硼-铝合金复合材料板材及其制备方法，该方法是通过液态搅拌法，经机加工、整平技术制备坯锭，再反复多次加热、轧制得0.5mm-8mm厚碳化硼-铝合金复合材料板材。

中国专利CN104694859A公开了一种乏燃料贮存用大尺寸B₄C/铝合金复合材料板材的热轧制备方法，该方法是先将B₄C/铝合金复合材料致密坯料表面加工平直，再反复多次加热、轧制得长度500mm-1500mm，宽度100mm-600mm，厚度1mm-10mm的B₄C/铝合金复合材料板材。

上诉方法虽都能制备B₄C质量百分比高达31%的铝基碳化硼复合材料，但在以下三方面仍有待改善：

①铝基碳化硼具有硬度高，切削加工性差的特点，对坯料的机加工和整平对刀具磨损较大，且加工效率低，成本高，不利于铝基碳化硼中子吸收材料的工业化批量生产；

②轧制过程中均未提及使用轧制冷却液，轧辊容易磨损、龟裂、剥落，从而影响轧制产品质量，增加换辊频率，增加成本，影响产量；

③轧制得板材最大长度仅为1500mm，对于较大尺寸的铝基碳化硼中子吸收板材的轧制尚存在局限性。

针对国内持续旺盛的核工业对中子吸收材料的巨大需求，为打破国外垄断，填补国内新型中子吸收材料的市场空白，发展民族工业，控制成本和供货周期，却有必要提供一种大尺寸铝基碳化硼复合材料板材的轧制成型方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种大尺寸铝基碳化硼复合材料板材的轧制成型方法，以解决现有工艺生产效率低、成本高、产品尺寸局限、不适用于工业化批量生产的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种大尺寸铝基碳化硼复合材料板材的轧制成型方法，其包括以下步骤：

①表面处理：取铝基碳化硼复合材料板坯，打磨表面飞边和毛刺，清洗后吹干；

②预热：将步骤①所得的板坯置于加热炉中加热至450℃-620℃，再保温10min-140min，使板坯受热均匀；

③轧制：将步骤②预热后的板坯以10%-35%的道次扎制比依次进行轧制；