本发明属于复合材料制备，具体涉及一种snbi/b4c辐射屏蔽复合材料的制备方法。
背景技术：
1、辐射在医疗中广泛应用，包括x射线、计算机断层扫描(ct)、核磁共振(nmr)等成像技术，用于非侵入性获取人体内部结构图像，实现准确诊断骨折、肿瘤、心脏病等。放射疗法利用高能辐射，如x射线或重离子束，精准定位和破坏癌细胞，提高治疗效果。中子治疗因其物理特性在特定情况下更有效，通过中子的bragg峰和中子捕获反应，实现对癌细胞更强的杀伤作用，近年来，对中子治疗的研究已取得了一些成果并用于临床治疗。
2、随着辐射医学的发展，对辐射防护材料性能的要求增加。在选择防护材料时，需考虑各种射线的综合屏蔽性能，包括不同能量的中子、γ射线、x射线和其他带电粒子。重元素(如w、pb、bi、sn、fe、cu等)对γ射线、x射线等辐射有良好的衰减作用，但也需配合中子吸收截面大、物理化学性能好、耐辐照稳定性优良的防护材料才能拥有比较综合的屏蔽能力。
3、铅在医疗领域广泛用作辐射屏蔽材料，但因其密度较高、重量大、有毒等缺点，在实际应用中存在一些局限性。snbi合金具有良好的可加工性和耐腐蚀性，并且对于γ射线、x射线屏蔽有着较好的屏蔽效果。b4c颗粒因强度高、稳定性好和中子反应截面大的特点，不仅可以作为增强填料，提高材料的力学性能，还能充当中子吸收剂，赋予材料对中子的屏蔽能力。但是这些材料单独使用也存在一定的局限性，故本发明将各材料组元的优点进行结合，成功制备了一种无毒、密度适中、能同时屏蔽γ射线和中子的snbi/b4c辐射屏蔽复合材料。
技术实现思路
1、本发明提出了一种无毒、密度适中、能同时屏蔽γ射线和中子的snbi/b4c辐射屏蔽复合材料的制备方法，该材料采用球磨混粉、冷压成型和真空热压烧结的成型工艺，充分发挥了单一材料的不同优良性质，获得了高性能的snbi/b4c辐射屏蔽复合材料，解决了传统铅屏蔽材料存在毒性，质量过大和无法同时屏蔽γ射线和中子辐射的难题。
2、本发明采用的技术方案为：
3、一种snbi/b4c辐射屏蔽复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
4、步骤一、在惰性气体保护下，用磁力搅拌将sn粉、bi粉、b4c粉、无水乙醇和正丁醇初步混合，得到混合物；
5、步骤二、将步骤一得到的混合物倒入球磨罐，在惰性气体保护下，进行球磨，获得粒径细化、混合均匀的复合粉末溶液；
6、步骤三、在惰性气体保护下，将步骤二中得到的复合粉末溶液进行边磁力搅拌边加热，直至液体挥发殆尽，得到混合均匀的复合粉末；
7、步骤四、将步骤三中得到的复合粉末放入模具中冷压成型，得到复合材料坯体；
8、步骤五、将步骤四中得到的复合坯体放置于真空热压炉内，在惰性气体保护下，进行热压烧结，然后经冷却后，得到snbi/b4c辐射屏蔽复合材料。
9、步骤一中，sn粉末的平均粒径为18μm，bi粉末的平均粒径为20μm，sn粉、bi粉的质量比为88:12，sn粉和bi粉占sn粉、bi粉和b4c粉总质量的85％～97％；b4c粉末为立方晶体结构，平均粒径为0.5μm。
10、步骤一中，无水乙醇和正丁醇的加入量总和为sn粉、bi粉和b4c粉总质量的1～1.5倍，无水乙醇和正丁醇的质量比为1:1。
11、步骤二中，球磨介质采用氧化锆球，球料比为10:1～15:1。
12、步骤二中，球磨的转速为400～600r/min，换向时间为10min，球磨的时间为8～12h。
13、步骤三中，对复合粉末溶液边进行磁力搅拌边加热，直至大部分无水乙醇和正丁醇挥发，混合溶液成为半固态，停止搅拌，继续加热，直到无水乙醇和正丁醇完全挥发，得到混合均匀的复合粉末，这种方法可以防止粉末因为密度差异大会在溶液中受到重力作用产生分层沉淀，粉末在磁力搅拌的作用下在溶液中剧烈运动，有利于粉末的分散；其中磁力搅拌的速度为300～500r/min，加热温度为40～60℃。
14、步骤四中，冷压过程中，压力为25～35mpa，保持时间为1～3min。
15、步骤五中，热压烧结的参数为：对复合坯体施加10mpa的压力，保持90～150min，加热温度为210～250℃。
16、本发明先利用球磨的压力和剪切力以及溶液的分散作用有效的将sn粉、bi粉、b4c粉混合均匀，避免了粉体间的团聚，将混合均匀的粉末冷压成型，然后放入真空热压炉进行热压烧结，得到了成分均匀的snbi/b4c辐射屏蔽复合材料，从而充分发挥了snbi基体的γ射线屏蔽作用和b4c颗粒对基体的强化及本身的中子屏蔽作用，获得一种能够同时屏蔽中子和γ射线辐射的高性能b4c增强snbi基复合材料，解决了现有屏蔽材料无法同时屏蔽γ射线和中子辐射的难题。
17、本发明将球磨之后的粉末溶液边磁力搅拌边加热，粉末在磁力搅拌的作用下在溶液中剧烈运动，至液体挥发，有利于粉末的分散，成功解决了sn粉、bi粉、b4c粉在湿磨后会因密度差异较大受到重力作用在溶液中产生分层沉淀的问题。
18、本发明将b4c颗粒添加到snbi合金基体中，b4c可以吸收大量的中子而不会形成任何放射性同位素，是很理想的中子吸收剂，能为材料带来优异的中子辐射屏蔽能力，除此之外，因具有价格低廉、密度低、强度高、高温稳定性和化学稳定性好的特点，其在耐磨材料、陶瓷增强相和增强填料等方面使用广泛，所以将b4c颗粒添加到snbi合金基体中，能起到颗粒增强金属强度、减少材料重量和增加材料硬度的作用。
19、本发明所选用的材料均无毒性，相较于传统的铅屏蔽材料，更加环保，质量更轻，且拥有铅所没有的中子辐射屏蔽能力，其可以屏蔽多种辐射，适用范围更加广泛。
1.一种snbi/b4c辐射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snbi/b4c辐射屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，sn粉末的平均粒径为18μm，bi粉末的平均粒径为20μm，sn粉、bi粉的质量比为88:12，sn粉和bi粉占sn粉、bi粉和b4c粉总质量的85％～97％；b4c粉末为立方晶体结构，平均粒径为0.5μm。
3.根据权利要求1所述snbi/b4c辐射屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，无水乙醇和正丁醇的加入量总和为sn粉、bi粉和b4c粉总质量的1～1.5倍，无水乙醇和正丁醇的质量比为1:1。
4.根据权利要求1所述snbi/b4c辐射屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，球磨介质采用氧化锆球，球料比为10:1～15:1。
5.根据权利要求1所述snbi/b4c辐射屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，球磨转速为400～600r/min，换向时间为10min，球磨时间为8～12h。
6.根据权利要求1所述snbi/b4c辐射屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，步骤三中，磁力搅拌转速为300～500r/min，加热温度为40～60℃。
7.根据权利要求1所述snbi/b4c辐射屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，步骤四中，冷压的压力为25～35mpa，保持时间为1～3min。
8.根据权利要求1所述snbi/b4c辐射屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，步骤五中，热压烧结的压力为10mpa，时间为保持90～150min，温度为210～250℃。