一种WB2陶瓷增强铝基综合核屏蔽复合材料及其制备方法

本发明涉及核屏蔽复合材料，更具体的说是一种wb2陶瓷增强铝基综合核屏蔽复合材料的制备方法。

背景技术：

1、核能结构相对稳定，能量密度高，是能源利用的有益补充。随着核技术的发展，核反应所产生的辐射污染问题已引起人们的高度重视。其中，中子和γ射线是各种辐射中对人类危害最大的，因此，研制高效稳定的核屏蔽材料已成为一个亟待解决的问题。传统的屏蔽混凝土材料体积大、笨重且不便携，对中子的吸收性能差；铅硼聚乙烯使用温度低，且含有有毒物质；硼钢容易在析出网状硼化物，严重影响材料的性能。因此有必要研制一种轻质环保且具有良好的综合核辐射屏蔽性能的材料。

2、铝或铝合金可以通过加入不同组分不同种类的增强体材料以实现对不同力学性能的需求，且根据增强体的数量或种类可以实现对多种核辐射的屏蔽效应。核屏蔽材料不仅需要能够高效地吸收在一定使用环境下的核辐射，同时需兼顾良好的力学性能，在不同的使用场景下，所需的尺寸也会不同。此外，材料制备的工艺复杂程度与增强体数目相关，当选用复数以上的增强体种类，其制备工艺难度也会随之增加，具体体现在：(1)增强体与基体材料之间的反应性问题；(2)增强体之间的反应性问题；(3)各组分之间的界面结合问题。故应尽可能选择一种增强体材料以简化工艺，使得材料的实用性大大提高。

技术实现思路

1、本发明提供一种wb2陶瓷增强铝基综合核屏蔽复合材料的制备方法，目的是以低成本的方式提升材料整体的力学性能。

2、上述目的通过以下技术方案来实现：

3、一种wb2陶瓷增强铝基综合核屏蔽复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤一、将含铝粉末、wb2颗粒和过程控制剂混合，获得复合粉末；

5、步骤二、所述复合粉末置于第一模具中振实，冷压后制成预制体；

6、步骤三、所述预制体置于熔炉中，在热压下，脱模得到坯料；

7、步骤四、制备包套，使包套套装坯料上，获得块体，将所得块体进一步在400-600℃的条件下保温；

8、步骤五、将块体放入第二模具内，随后加压，脱模得到wb2陶瓷增强铝基综合核屏蔽复合材料。

9、优选的，含铝粉末为5系铝合金、6系铝合金或7系铝合金。

10、优选的，过程控制剂为硬脂酸。

11、优选的，含铝粉末和wb2的粒径为0.5-50μm。

12、优选的，wb2的体积分数为5-40％。

13、优选的，步骤二中，压力为5-50mpa，且保压5-20min。

14、优选的，步骤三中，熔炉温度为500-650℃，且保温2-5h，热压在40-160mpa条件下保压5-20min。

15、优选的，步骤四中，保温2-5h。

16、优选的，步骤五中，在50-250mpa的条件下加压且保压5-20min。

17、采用上述制备方法制备的陶瓷增强铝基综合核屏蔽复合材料，其特征在于，包括wb2和含铝材料复合而成。

18、本发明一种wb2陶瓷增强铝基综合核屏蔽复合材料的制备方法的有益效果为：

19、本发明引入一种增强体wb2陶瓷颗粒即实现中子和γ射线的复合屏蔽效果，且由于增强体材料的单一性，材料体系简单，简化了制备工艺。相较于传统的含w、含b体系，wb2-含铝材料体系可以大大减少组分间的反应性程度，在制备过程中几乎不发生界面反应，提升了材料整体的力学性能。铝基核屏蔽材料可以通过以下方式提高力学性能和屏蔽性能：(1)通过控制增强体种类、数量以及含量实现对不同种类及不同剂量的核辐射屏蔽；(2)在材料的制备过程中，通过调整工艺参数实现对材料机械性能的调整。

技术特征：

1.一种wb2陶瓷增强铝基综合核屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，含铝粉末为5系铝合金、6系铝合金或7系铝合金。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，过程控制剂为硬脂酸。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，含铝粉末和wb2的粒径为0.5-50μm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，wb2的体积分数为5-40％。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤二中，压力为5-50mpa，且保压5-20min。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤三中，熔炉温度为500-650℃，且保温2-5h，热压在40-160mpa条件下保压5-20min。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤四中，保温2-5h。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤五中，在50-250mpa的条件下加压且保压5-20min。

10.采用权利要求1所述的制备方法制备的陶瓷增强铝基综合核屏蔽复合材料，其特征在于，包括wb2和含铝材料复合而成。

技术总结
本发明涉及核屏蔽复合材料技术领域，更具体的说是一种WB2陶瓷增强铝基综合核屏蔽复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将含铝粉末、WB<subgt;2</subgt;颗粒和过程控制剂置混合，获得复合粉末；步骤二、所述复合粉末置于第一模具中振实，冷压后制成预制体；步骤三、所述预制体置于熔炉中，在热压下，脱模得到坯料；步骤四、制备包套，使包套套装坯料上，获得块体，将所得块体进一步在400‑600℃的条件下保温；步骤五、将块体放入第二模具内，加压，脱模得到复合材料。本发明材料体系简单，简化了制备工艺，相较于传统的含W、含B体系，WB<subgt;2</subgt;‑含铝材料体系可以大大减少组分间的反应性程度，在制备过程中几乎不发生界面反应，提升了材料整体的力学性能。

技术研发人员：徐林伟,乔菁,刘明祺,晁振龙,姜龙涛,武高辉
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15