[发明专利]一种铝基氧化钆中子吸收板的制备方法

摘要

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。

主权项

1.一种铝基氧化钆中子吸收板的制备方法，其特征在于：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—0.16μm；(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、细化将钆铜增强相块体用破碎机进行粉碎，然后把粉碎的钆铜增强相块体放入球磨机内球磨，球磨转数800r/min，球磨时间80min，成钆铜增强相细粉；(6)混粉、球磨称取铝合金粉72g±0.01g、硅粉1.44g±0.01g、硼酸0.72g±0.01g、钆铜增强相细粉9.6g±0.01g，置于石英容器中，搅拌成混合细粉；将混合细粉装入球磨机内，进行球磨，球磨转数400r/min，时间120min，成混合细粉；(7)装模将开合式模具垂直置于钢制平板上，在开合式模具型腔底部置放石墨垫块，在石墨垫块上部置放石墨纸，在石墨纸上部置放混合细粉，在混合细粉上部置放石墨纸，在石墨纸上部置放石墨压块；(8)粉末冶金、烧结制坯①将装模的开合式模具垂直移入真空热压烧结炉内的工作台上；真空热压烧结炉的上压块及压力电机垂直压住开合式模具上的石墨压块，密闭；②开启真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强恒定在2Pa；③开启真空热压烧结炉的等离子放电加热器，加热温度500℃±1℃；开启压力电机，对开合式模具型腔垂直施压，施压压强20MPa，恒温施压时间30min；继续加热至585℃±1℃，继续施压，施压压强40MPa，恒温施压时间30min；④停止加热、施压，开合式模具及其内的坯料随炉冷却至25℃；⑤关闭真空泵，开炉取出开合式模具；开模，取出坯料，即为铝基氧化钆中子吸收坯料；(9)清理、打磨、清洗将坯料置于钢质平板上，用砂纸打磨坯料各部；然后用无水乙醇进行清洗，清洗后晾干；(10)加热保温将坯料置于热处理炉中，进行加热保温，加热温度500℃，并恒温；(11)轧制坯料的轧制是在辊轧机上进行的，是在加热、辊轧过程中完成的；将加热的坯料置于辊轧机的上轧辊和下轧辊之间，轧制方向由左向右轧制，上轧辊转动方向为逆时针转动，下轧辊转动方向为顺时针转动；上轧辊和下轧辊转动速度为10r/min；轧制道次为六道次；轧制后成铝基氧化钆中子吸收板；(12)清洗将铝基氧化钆中子吸收板用无水乙醇清洗，清洗后晾干；(13)检测、分析、表征对制备的铝基氧化钆中子吸收板的色泽、形貌、金相组织、显微硬度、中子吸收率进行检测、分析、表征；用中子注量率仪进行中子吸收率检测分析；用电子显微镜和扫描电镜进行金相组织、微观组织形貌分析；用显微硬度仪进行显微硬度分析；用万能试验机进行抗弯、抗拉强度分析；结论：铝基氧化钆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％；(14)储存对制备的铝基氧化钆中子吸板用软质材料包装，储存于干燥、洁净环境，要防水、防潮、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃，相对湿度10％。