一種高碳化硼含量的鋁基復合材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高碳化硼含量的鋁基復合材料，由Al合金粉、碳化硼粉、陶瓷微粉、空心玻璃微珠、蝦殼素、絹云母顆粒及膨潤土組成，本發(fā)明的效果在于：與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的制備時不需要大型的壓機和擠壓機，工藝相對簡單，設備要求不高，制備的B4C-Al中子吸收材料是均質材料，具有密度高，使用性能穩(wěn)定，材料密度達到98%以上，可用做乏燃料貯存設施中作為臨界安全控制的中子吸收材料，實現(xiàn)易燃燃料的密集貯存。
【專利說明】一種高碳化硼含量的鋁基復合材料
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于一種復合材料的制備方法，具體涉及松裝粉末框架去皮熱軋制法制備高碳化硼含量鋁基復合材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]碳化硼鋁金屬基復合材料板是由碳化硼均勻彌散在鋁合金基體中復合而成，其中碳化硼為彌散強化相，鋁合金為基體相。這種材料含有中子吸收性能良好的B元素，可用作中子吸收材料。其顯著優(yōu)點是耐腐蝕、耐輻照、硼含量高、使用壽命長，能提高乏燃料貯運的經(jīng)濟性和安全性。
[0003]高碳化硼含量的鋁基復合材料，國外的制備方法有熔鑄法、粉末冶金等多種方法，各種方法有其自身的特點，熔鑄法材料界面反應嚴重，粉末冶金法制備工藝過程復雜。而粉末冶金、壓力加工相結合的方法能大大改善碳化硼的分布均勻性。如申請?zhí)枮?01010602530.5的中國專利，描述了 “一種高密度中子吸收板的制備方法”，該方法是將混合粉末裝在鋁合金盒子中軋制，在軋制過程中，混合粉末逐漸密實并與鋁合金外殼達到冶金結合，形成一種夾心餅干式的各處冶金結合的材料，軋制過程中沒有將鋁合金包殼去除的工序，所以不能制備B4C均勻彌散在鋁合金基體中形成的均質材料。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種高碳化硼含量的鋁基復合材料，該復合材料耐腐蝕、耐輻照及耐溫性能好。
[0005]本發(fā)明的技術方案如下:一種高碳化硼含量的鋁基復合材料，由下列成分組成，按重量份數(shù)計:
Al合金粉80-95份
碳化硼粉70-75份
陶瓷微粉10-20份
空心玻璃微珠15-20份
蟲下殼素10-15份
絹云母顆粒5-10份
膨潤土15-25份。
[0006]上述的高碳化硼含量的鋁基復合材料，其中，Al合金粉的粒度為10-25 μ m,碳化硼粉粒度為50-60 μ m。
[0007]本發(fā)明的效果在于:與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的制備時不需要大型的壓機和擠壓機，工藝相對簡單，設備要求不高，制備的B4C-A1中子吸收材料是均質材料，具有密度高，使用性能穩(wěn)定，材料密度達到98%以上，可用做乏燃料貯存設施中作為臨界安全控制的中子吸收材料，實現(xiàn)易燃燃料的密集貯存?！揪唧w實施方式】
[0008]下面結合具體實施例作進一步說明。
[0009]一種高碳化硼含量的鋁基復合材料，按重量份數(shù)計，將粒度10-25 μ m為的Al合金粉80-95份、粒度為50-60 μ m碳化硼粉70-75份、陶瓷微粉10-20份、空心玻璃微珠15-20份、蝦殼素10-15份、絹云母顆粒5-10份、膨潤土 15-25份混合均勻后，置入具有鋁合金框架的鋁合金盒子后封裝，進行真空除氣燒結，以去除混合粉末中水分，使粉末顆粒間發(fā)生一定的燒結粘接，有利于后續(xù)的結合，然后再對燒結后的盒子進行熱軋，當坯料的密度達到70%-95%TD時，進行90°換向軋制以保障密度均勻材料結構堅實，并采用機械方法去除坯料外層的鋁合金包殼，再進行多道次的熱軋，使材料逐步致密冶金結合后，軋至預定厚度的板材，使板材密度達到98%TD以上。其中，換向90°軋制和去除包殼的工藝順序可以自由選擇，兩者可在坯料處于不同致密度時進行，也可在材料處于相同致密度進行，只要坯料密度達到70?95%TD進行即可。
[0010]實施例1
步驟一混料:將粒度10 μ m為的Al合金粉80份、粒度為50 μ m碳化硼粉70份、陶瓷微粉10份、空心玻璃微珠15份、蝦殼素10份、絹云母顆粒5份、膨潤土 15份在混料機中混合均勻；
步驟二裝料:將混合粉置入具有鋁合金框架的鋁合金盒子中進行封裝；
步驟三真空除氣燒結:將封裝有混合粉坯料的鋁合金盒子，放到真空度為10_3Pa的真空爐中進行真空除氣燒結；燒結溫度510°C，燒結時間為10小時；
步驟四熱軋去皮:將燒結后的鋁合金盒子在350°C下進行連續(xù)多道熱軋，壓下量為每道次10%，在坯料的密度為70% TD時，換向90°的軋制，并去除坯料外層的鋁合金包殼，再進行多道次熱軋，壓下量為40%，軋至厚度2.7mm的板材；
步驟五退火處理:將熱軋后的板材進行退火處理，制成密度為98.5%的中子吸收材。
[0011]性能:熱變形溫度為120°C，熱分解溫度620°C。
[0012]實施例2
步驟一混料:將粒度15 μ m為的Al合金粉80份、粒度為60 μ m碳化硼粉75份、陶瓷微粉20份、空心玻璃微珠20份、蝦殼素15份、絹云母顆粒10份、膨潤土 25份在混料機中混合均勻；
步驟二裝料:同實施例1 ;
步驟三真空除氣燒結:將封裝有混合粉坯料的鋁合金盒子，放到真空度為10_3Pa的真空爐中進行真空除氣燒結；燒結溫度540°C，燒結時間為6小時；
步驟四熱軋去皮:將燒結后的鋁合金盒子在450°C下進行連續(xù)多道熱軋，壓下量為每道次10%，在坯料的密度為85% TD時，換向90°的軋制，并去除坯料外層的鋁合金包殼，再進行多道次熱軋，壓下量為35%，軋至厚度2.5mm的板材；
步驟五退火處理:將熱軋去皮后的板材進行退火處理，制成密度98.5%的中子吸收材料。
[0013]性能:熱變形溫度為180°C，熱分解溫度705°C。
[0014]實施例3
步驟一混料:將粒度25 μ m為的Al合金粉95份、粒度為60 μ m碳化硼粉75份、陶瓷微粉20份、空心玻璃微珠20份、蝦殼素15份、絹云母顆粒10份、膨潤土 25份在混料機中混合均勻；
步驟二裝料:同實施例1 ;
步驟三真空除氣燒結:將封裝有混合粉坯料的鋁合金盒子，放到真空度為10-3Pa的真空爐中進行真空除氣燒結；燒結溫度480°C，燒結時間為15小時；
步驟四熱軋去皮:將燒結后的鋁合金盒子在540°C下進行連續(xù)多道熱軋，壓下量為每道次10%，在坯料的密度為90% TD時，去除坯料外層的鋁合金包殼，在坯料的密度為95% TD時，換向90°的軋制，再進行多道次熱軋，壓下量為30%，軋至厚度2.0mm的板材；
步驟五退火處理:將熱軋的板材進行退火處理，制成密度為98.8%的中子吸收材料。
[0015]性能:熱變形溫度為220°C，熱分解溫度695°C。
[0016]實施例4
步驟一混料:將粒度20 μ m為的Al合金粉90份、粒度為55 μ m碳化硼粉72份、陶瓷微粉15份、空心玻璃微珠18份、蝦殼素12份、絹云母顆粒8份、膨潤土 20份在混料機中混合均勻；絹云母顆粒的粒度為45 μ m ;
步驟二裝料:同實施例1 ;
步驟三真空除氣燒結:將封裝有混合粉坯料的鋁合金盒子，放到真空度為10_2Pa的真空爐中進行真空除氣燒結；燒結溫度350°C，燒結時間為20小時；
步驟四熱軋去皮:將燒結后的鋁合金盒子在510°C下進行連續(xù)多道熱軋，壓下量為每道次10%，在坯料的密度為83% TD時，換向90°軋制，在坯料的密度為90% TD時，去除坯料外層的鋁合金包殼，再進行多道次熱軋，壓下量為30%，軋至厚度2.7mm的板材；
步驟五退火處理:將熱軋后的板材進行退火處理，制成密度為99.1%的中子吸收材料。
[0017]性能:熱變形溫度為210°C，熱分解溫度680°C。
【權利要求】
1.一種高碳化硼含量的鋁基復合材料，其特征在于，由下列成分組成，按重量份數(shù)計: Al合金粉80-95份 碳化硼粉70-75份 陶瓷微粉10-20份 空心玻璃微珠15-20份 蟲下殼素10-15份 絹云母顆粒5-10份 膨潤土15-25份。
2.如權利要求1所述的高碳化硼含量的鋁基復合材料，其特征在于，Al合金粉的粒度為10-25 μ m,碳化硼粉粒度為50-60 μ m。
【文檔編號】B22F1/00GK103962547SQ201410189827
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權日:2014年5月7日
【發(fā)明者】張中武 申請人:鎮(zhèn)江市紐科利核能新材料科技有限公司