[发明专利]一种增强型AlCoCrFeNi2高熵合金基中子吸收材料的制备方法及应用

说明书

本发明属于有色金属合金制备技术领域，具体涉及一种增强型AlCoCrFeNi₂高熵合金基中子吸收材料的制备方法；将Al粉、Co粉、Cr粉、Fe粉和Ni粉按照摩尔比1:1:1:1:2进行球磨混粉制备AlCoCrFeNi₂高熵合金粉末；将AlCoCrFeNi₂高熵合金粉末、Al粉和B₄C粉按照体积比6:3:1进行球磨混粉，采用等离子放电烧结技术在真空、电阻加热和加压的条件下烧结制备AlCoCrFeNi₂高熵合金基中子吸收材料，使B₄C颗粒均匀分布于基体中，Al粉的添加可进一步改善材料的塑形变形能力，真空环境可有效地避免材料的氧化，等离子放电快速烧结可避免材料内部的晶粒长大，颗粒尖端放电产生局部高温可提高材料的界面连接强度；制备方法工艺先进，数据精确翔实；AlCoCrFeNi2高熵合金基中子吸收材料致密度可达98%，硬度可达HV0.5=563.3，抗拉强度达到340 MPa。

技术领域

本发明属于有色金属合金制备及应用的技术领域，具体涉及一种增强型AlCoCrFeNi₂高熵合金基中子吸收材料的制备方法。

背景技术

B₄C陶瓷是一种良好的中子吸收体，B的同位素¹⁰B的热中子吸收截面为3840 b，天然B的等效热中子吸收截面为764 b，天然B的的自然丰度为19.9，吸收中子后的二次射线能量较低，同时不会产生具有危害的放射性同位素，在核工业领域中已取得了广泛的应用；但是其质脆，难以满足核辐射防护要求；因此，通常将B₄C添加到塑形变形能力优异的金属基体中，如铝合金、镁合金等。

高熵合金是新型金属材料，具有独特的成分设计理念，一般含有五种或五种以上合金元素，每种合金元素的含量通常为等摩尔比。独特的成分使高熵合金具有独特的性能，通过合理的成分和工艺设计，高熵合金可呈现出传统合金无法比拟的优越综合性能，如高的强度与硬度、优异的耐磨性、耐腐蚀性能、高温氧化性能和良好的热稳定性。AlCoCrFeNi₂为一种新型的高熵合金，在保持高硬度的同时具有良好的塑性变形能力。

发明内容

本发明为解决如何将B₄C粉添加到AlCoCrFeNi₂高熵合金粉末中获得中子吸收材料以满足核辐射防护要求，提供一种增强型AlCoCrFeNi₂高熵合金基中子吸收材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种增强型AlCoCrFeNi₂高熵合金基中子吸收材料的制备方法，包括以下步骤：

a、球磨法制备AlCoCrFeNi₂高熵合金粉末；

在真空手套箱内按照摩尔比为1:1:1:1:2分别称取Al粉、Co粉、Cr粉、Fe粉和Ni粉后置于球磨罐内进行球磨，对装有混合粉末的球磨罐进行充氩气保护，球磨机转速为350 r/min，球磨机正反方向交替运行，球磨机运行15 min 暂停15 min，有效球磨时间共72 h；

打开球磨罐，加入酒精进行湿磨，球磨机运行15 min 暂停15 min，转速为450 r/min，有效球磨时间共10 h，得到高熵合金粉末；

将湿磨过后的高熵合金粉末置于石英容器中进行除湿除气，石英容器加热温度135 ℃，保温时间15 min，容器内真空度≤5 Pa；

b、球磨混粉；将除湿除气过后的高熵合金粉与Al粉和B₄C粉置于不锈钢球磨罐中进行球磨混粉，球磨转速为200 r/min，球磨时间1 h；所述AlCoCrFeNi₂高熵合金粉末、Al粉和B₄C粉的体积比6:3:1；