4wt%，Mg 0· 5%，Zn彡0· 15wt%，Ti彡0· lwt%，不可避免的杂质含量彡0· lwt%，余量为Al。
[0049] 通过变温去应力退火轧制技术获得6351Al-31wt%B4C屏蔽复合材料，不进行热处 理。
[0050] 对比例6
[0051] 本实例选用Al-31wt % B4C复合材料，材料平均厚度3. Omm，以7075铝合金作为基 体。
[0052] 其中，铝合金的成分为：Si 0· 40wt%，Fe 0· 50wt%，Cu I. 70wt%，Mn 0· 30wt%， Mg 2.7wt%，Ti，0.20wt%，Zn 5.1_6.1￥1:%，，不可避免的杂质含量<0.1￥1:%，余量为八1。
[0053] 通过变温去应力退火轧制技术获得6351Al-31wt%B4C屏蔽复合材料，不进行热处 理。
[0054] 实施例1
[0055] 本实施例选用Al-20wt% B4C复合材料，以2024铝合金作为基体，合金成分同对比 例1。材料平均厚度3. Omm0
[0056] 对该材料进行热处理，处理过程如下：将热轧态的Al_20wt% B4C复合材料放入箱 式热处理炉内，进行固溶处理，固溶温度535±5°C，固溶时间120min，得到部件一；随后将 部件一放入水中进行淬火处理，水温20°C，从固溶处理转移到淬火处理过程的时间为5s， 得部件二；最后将部件二进行时效处理，人工时效温度190°C，时效时间9h。
[0057] 经测定：经热处理后的2024Al_20wt% B4C屏蔽复合材料的显微维氏硬度由104提 高至127,抗拉强度由302MPa提高至322MPa。
[0058] 实施例2
[0059] 本实施例选用A1-31 % B4C复合材料，以2024铝合金作为基体，合金成分同对比例 2。材料平均厚度3. 0mm。
[0060] 对该材料进行热处理，处理过程如下：将热轧态的A1-31 % B4C复合材料放入箱式 热处理炉内，进行固溶处理，固溶温度535±5°C，固溶时间120min，得到部件一；随后将部 件一放入水中进行淬火处理，水温30°C，从固溶处理转移到淬火处理过程的时间为5s，得 部件二；最后将部件二进行时效处理，人工时效温度192°C，时效时间12h。
[0061] 经测定：经热处理后的2024A1-31 % B4C屏蔽复合材料的显微维氏硬度由125提高 至141，抗拉强度由328MPa提高至337MPa。
[0062] 实施例3
[0063] 本实施例选用Al-20wt% B4C复合材料，以6061铝合金作为基体，合金成分同对比 例3。材料平均厚度3. Omm0
[0064] 对该材料进行热处理，处理过程如下：将热轧态的Al-B4C复合材料放入箱式热处 理炉内，进行固溶处理，固溶温度530 ±3 °C，固溶时间120min，得到部件一；随后将部件一 放入水中进行淬火处理，水温25°C，固溶处理转移到淬火处理过程的时间为5s，得部件二； 最后将部件二进行时效处理，人工时效温度160°C，时效时间18h。
[0065] 在固溶过程中，铝合金基体中能形成Mg2Si相，在热处理状态下能够固溶在铝 合金基体中，从而使Al-B4C复合材料具有人工时效硬化的能力。经测定：经热处理后的 6061Al-20wt % B4C复合屏蔽材料的显微维氏硬度由127提高至146,抗拉强度由224MPa提 高至 278MPa。
[0066] 实施例4
[0067] 本实施例选用Al_31wt% B4C复合材料，以6061铝合金作为基体，合金成分同对比 例4。材料平均厚度3. Omm0
[0068] 对该材料进行热处理，处理过程如下：将热轧态的Al-B4C复合材料放入箱式热处 理炉内，进行固溶处理，固溶温度530 ±3 °C，固溶时间120min，得到部件一；随后将部件一 放入水中进行淬火处理，水温28°C，从固溶处理转移到淬火处理过程的时间为5s，得部件 二；最后将部件二进行时效处理，人工时效温度165°C，时效时间17h。在人工时效的过程为 GP区一一针状Mg2Si非平衡相一一棒状Mg2Si非平衡相一一片状Mg2Si非平衡相，从而达到 时效效果。
[0069] 经测定：经热处理后的6061Al-31wt% B4C复合屏蔽材料的显微维氏硬度由143提 高至178,抗拉强度由279MPa提高至309MPa。
[0070] 实施例5
[0071] 本实施例选用Al_31wt % B4C复合材料，以6351铝合金作为基体，合金成分同对比 例5。材料平均厚度3. Omm0
[0072] 对该材料进行处理的过程如下：首先将热轧态的Al-B4C复合材料放入退火炉内 进行退火，退火温度350°C，退火时间4h ;随后进行固溶处理，固溶温度505°C，固溶时间 90min，得到部件一；随后将部件一放入水中进行淬火处理，水温25°C，从固溶处理转移到 淬火处理过程的时间为5s，得部件二；最后将部件二进行时效处理，人工时效温度170°C， 时效时间6h。
[0073] 经测定：经热处理后的6351Al-31wt% B4C复合屏蔽材料的显微维氏硬度由112提 高至127,抗拉强度由282MPa提高至301MPa。
[0074] 实例 6
[0075] 本实施例选用Al_31wt % B4C复合材料，以7075铝合金作为基体，合金成分同对比 例6。材料平均厚度3. Omm0
[0076] 对该材料进行热处理，处理过程如下：首先将热轧态的Al-B4C复合材料放入热处 理炉内，进行固溶处理，固溶温度为520±3°C，固溶时间90min，得到部件一；随后将部件一 放入水中进行淬火处理，水温35°C，从固溶处理转移到淬火处理过程的时间为6s，得部件 二；最后将部件二进行时效处理，人工时效温度175°C，时效时间12h。
[0077] 经测定：经热处理后的7075Al_31wt% B4C复合屏蔽材料的显微维氏硬度由153提 高至176,抗拉强度由576MPa提高至595MPa。
[0078] 相应的测定结果如下表1所示。
[0079] 表1对比例及实施例的力学性能测定结果
[0080]
【主权项】
1. 一种乏燃料贮存和运输用Al-B 4C中子吸收材料的热处理方法，其特征在于，包括如 下步骤： (1) 固溶处理 将该材料进行固溶处理，固溶温度为400-650°C，处理20-240min，得部件一； (2) 淬火处理 将步骤1得到的部件一放入水中进行淬火，水温为10_60°C，得部件二； (3) 时效处理 将步骤2得到的部件二进行人工时效处理，人工时效温度为100-250°C，人工时效时间 为4-30h，最后空冷至室温，即可； 所述步骤2中，部件一经固溶处理后转移到水中进行淬火的时间间隔不大于30s。
2. 根据权利要求1所述乏燃料贮存和运输用A1-B4C中子吸收材料的热处理方法，其特 征在于，A1-B4C中子吸收材料以铝合金为基体，以B 4C为增强相。
3. 根据权利要求2所述乏燃料贮存和运输用A1-B4C中子吸收材料的热处理方法，其特 征在于，所述铝合金为2XXX系铝合金、6XXX系铝合金、7XXX系铝合金中的一种或多种。
4. 根据权利要求1-3任一项所述乏燃料贮存和运输用A1-B4C中子吸收材料的热处理 方法，其特征在于，所述步骤1中，固溶温度为450-550°C，处理20-150min，得部件一。
5. 根据权利要求1-4任一项所述乏燃料贮存和运输用A1-B4C中子吸收材料的热处理 方法，其特征在于，所述步骤2中，部件一经固溶处理后转移到水中进行淬火的时间间隔不 大于6s 〇
6. 根据权利要求1-5任一项所述乏燃料贮存和运输用A1-B4C中子吸收材料的热处理 方法，其特征在于，所述步骤3中，人工时效温度为150-200°C，人工时效时间为6-20h。
7. 根据权利要求1-6任一项所述乏燃料贮存和运输用A1-B4C中子吸收材料的热处理 方法，其特征在于，所述步骤3中，采用恒温油浴炉进行人工时效处理。
8. 根据权利要求1所述乏燃料贮存和运输用A1-B4C中子吸收材料的热处理方法，其特 征在于，步骤1中，固溶温度为530°C，时间为120min ;步骤2中，水温30°C，部件一经固溶 处理后转移到水中进行淬火的时间间隔为6s ;步骤3中，人工时效温度为185-195°C，人工 时效时间为8-10h。
9. 根据权利要求1所述乏燃料贮存和运输用A1-B4C中子吸收材料的热处理方法，其特 征在于，步骤1中，固溶温度为530°C，时间为120min ;步骤2中，水温30°C，部件一经固溶 处理后转移到水中进行淬火的时间间隔为6s ;步骤3中，人工时效温度为155-165°C，人工 时效时间为17_19h。
【专利摘要】本发明公开了一种乏燃料贮存和运输用Al-B4C中子吸收材料的热处理方法，目的在于有效提高Al-B4C中子吸收材料在高放射性场所应用过程中的稳定性，确保其在使用过程中的长期稳定。该方法包括固溶处理、淬火处理、时效处理等。本发明能够对Al-B4C中子吸收材料进行热处理，有效改善B4C陶瓷颗粒的分布均匀性，使其获得较高的综合性能，可以保证产品长期运行的稳定性以及安全性。经试验验证，经本发明处理后的材料具有良好的显微组织结构，能够有效保证Al-B4C中子吸收材料在高放射性场所应用过程中的稳定性及安全性，具有重要的进步意义。
【IPC分类】C22F1-04
【公开号】CN104611653
【申请号】CN201510062108
【发明人】鲜亚疆, 庞晓轩, 王伟, 刘鹏闯, 杨晓峰, 李强, 张鹏程
【申请人】中国工程物理研究院材料研究所
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年2月6日