[发明专利]一种抗辐射的不锈钢板材及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种抗辐射的不锈钢板材，由若干复合球与不锈钢粉混合后通过注射成型或压制成型制得，其中，复合球的结构包括空心球外壳和内核，所述空心球外壳的内壁与所述内核之间设有空隙；本发明所提供的抗辐射的不锈钢板材，通过将具有屏蔽伽玛射线和中子能力的复合球与不锈钢粉混合后制成板材，一方面降低了板材的密度，另一方面使得板材同时具备屏蔽伽玛射线和中子的能力，并且，由于复合球的内部具有空隙，使得在屏蔽吸收中子时产生的氦气有容纳之处，有效避免了氦气使板材内部发生崩裂，从而可以提高板材的硼含量，进而提高屏蔽吸收中子的能力。

技术领域

本申请涉及防辐射材料领域，具体而言，涉及一种抗辐射的不锈钢板材及其制备方法和应用。

背景技术

传统的抗核辐射材料通常包括铅、钢、水泥，但是上述材料比重较大，使得由其制备得到的抗辐射设备非常笨重，用量大比较浪费资源，且铅和镉都是有毒物质，在生产过程中不但会污染环境，还会对操作工人的身体造成伤害。除此之外，由于辐射的种类比较多，铅和镉对γ射线具有较好的防护能力，但是对高能量中子的防护能力却较弱，硼元素对中子的防护能力较好，但是现有技术中钢材中硼含量均为2％以下，是因为硼在处理中子时，会产生氦气，且氦气在材料内部产生，容易造成材料崩裂，从而导致核辐射泄漏，因此硼的含量仅能在一个较低的范围，从而导致中子防护效果欠佳。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供了一种抗辐射的不锈钢板材，具有密度小、吸收氦气的优点；本申请还提供了上述抗辐射的不锈钢板材的制备方法和应用。

本申请的实施例通过以下技术方案实现：

本发明第一方面提供了一种抗辐射的不锈钢板材，由若干复合球与不锈钢粉混合后通过注射成型或压制成型制得。

进一步地，所述复合球的结构包括：空心球外壳和内核，所述空心球外壳的内壁与所述内核之间设有空隙；

其中，所述空心球外壳的材质为伽马吸收材料，所述内核的材质为中子吸收材料。

空心球外壳主要用于屏蔽吸收伽马射线，内核主要用于屏蔽吸收中子，在屏蔽吸收中子的过程中所产生的氦气可以收纳于空心球外壳的内壁与内核之间的空隙中，有效避免了氦气外泄导致板材内部崩裂。

进一步地，若干所述复合球由若干第一复合球单体和若干第二复合球单体按质量比为(6-7)：(3-4)复配混合得到；其中，第一复合球单体的粒径为2mm-3mm，第二复合球单体的粒径为5mm-8mm。

根据小颗粒紧密堆积原理，通过将不同粒径大小的复合球单体按一定比例复配，使得混合料填充更加密集，从而屏蔽辐射的效果更好。

进一步地，所述复合球与不锈钢粉的质量比为1：(3-8)。

进一步地，所述空隙的容积为内核体积的0.5-1倍。

内核体积决定了射线穿过的有效界面大小，即中子屏蔽效果的强弱，空隙的容积决定了容纳氦气的能力，二者需要相互协调，经过多次试验，确定了当空隙的容积为内核体积的0.5-1倍时，中子屏蔽效果与氦气容纳能力相平衡，均处于较为理想的状态。

进一步地，所述伽马吸收材料为钨合金，所述钨合金的配方为：包括钨、铁和铜，按质量百分比计，钨：(铁+铜)为(90wt％-95wt％):(5wt％-10wt％)。

进一步地，所述硼源化合物为碳化硼。

本发明第二方面提供了一种抗辐射的不锈钢板材的制备方法，包括如下步骤：

S1、制备复合球

将硼源化合物制粒，将模板剂包裹于所得粒状硼源化合物的表面得到颗粒物；将钨合金和粘接成型剂混合之后涂覆于所得颗粒物表面制得素胚；将所得素胚放入马弗炉中，在充氢气的环境下进行焙烧，随后取出自然冷却即得复合球；