中l(wèi)t3B同位素的豐度為19.78%，所述硼粉的粒徑為0.Ιμπι?ΙΟμπι，純度為98% ;所述鋁金屬為Al-Cu-Mg合金；
[0033]二、制備預(yù)制體:將步驟一稱取的40%硼粉裝入模具中冷壓制成預(yù)制塊，得到硼粉預(yù)制體；
[0034]三、預(yù)熱:將步驟二得到的硼粉預(yù)制體帶模具移至加熱爐中，將加熱爐的溫度從室溫升溫至600°C，在溫度為600°C的條件保溫Ih?4h，得到預(yù)熱硼粉預(yù)制體;將步驟一稱取的60%鋁金屬在溫度730 °C的條件下加熱至熔化，得到熔融的鋁金屬；
[0035]四、澆鑄:將步驟三中得到的預(yù)熱硼粉預(yù)制體帶模具置于壓力機臺面上，將步驟三得到的熔融的鋁金屬倒入模具內(nèi)預(yù)熱的硼粉預(yù)制體的上面，通過壓力機施加20MPa的壓力，使熔融的鋁金屬以lOmm/s的速度浸滲到預(yù)熱的硼粉預(yù)制體之間的間隙中，待熔融的鋁金屬完全浸滲到預(yù)熱的硼粉預(yù)制體中，以100°C/min的速度進(jìn)行冷卻，冷卻后脫模，得到鑄錠，SPAl基硼10復(fù)合材料。
[0036]圖1為實施例一得到的Al基硼10復(fù)合材料的微觀組織照片;從圖中可以看出復(fù)合材料致密性好，不存在明顯的孔洞。此外，硼顆粒在復(fù)合材料中分布均勻，沒有明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象。中子屏蔽測試發(fā)現(xiàn)，5_厚復(fù)合材料對熱中子的屏蔽率可達(dá)99 %。
[0037]實施例二:一種Al基硼10復(fù)合材料的制備方法是按以下步驟完成的:
[0038]一、稱料:按體積分?jǐn)?shù)稱取50%硼粉和50%鋁金屬;所述硼粉為富含lt3B同位素的單質(zhì)定型硼，所述硼粉的粒徑為ΙΟμπι?30μηι，純度為99% ;所述招金屬為AlSi合金；
[0039]二、制備預(yù)制體:將步驟一稱取的50%硼粉裝入模具中冷壓制成預(yù)制塊，得到硼粉預(yù)制體；
[0040]三、預(yù)熱:將步驟二得到的硼粉預(yù)制體帶模具移至加熱爐中，將加熱爐的溫度從室溫升溫至550°C，在溫度為550°C的條件保溫Ih?4h，得到預(yù)熱硼粉預(yù)制體;將步驟一稱取的50%鋁金屬在溫度700 °C的條件下加熱至熔化，得到熔融的鋁金屬；
[0041]四、澆鑄:將步驟三得到的預(yù)熱的硼粉預(yù)制體帶模具置于壓力機臺面上，將步驟三得到的熔融的鋁金屬倒入模具內(nèi)預(yù)熱的硼粉預(yù)制體的上面，通過壓力機施加40MPa的壓力，使熔融的鋁金屬以40mm/s的速度浸滲到預(yù)熱的硼粉預(yù)制體之間的間隙中，待熔融的鋁金屬完全浸滲到預(yù)熱的硼粉預(yù)制體中，以50°C/min的速度進(jìn)行冷卻，冷卻后脫模，得到鑄錠，SPAl基硼10復(fù)合材料。
[0042]測試實施例二得到的Al基硼10復(fù)合材料的中子屏蔽效果，發(fā)現(xiàn):1mm厚復(fù)合材料對中子的屏蔽效率可達(dá)98%以上，3mm厚復(fù)合材料的屏蔽效率大于99.6%。
[0043]實施例二:一種Al基硼10復(fù)合材料的制備方法是按以下步驟完成的:
[0044]一、稱料:按體積分?jǐn)?shù)稱取60%硼粉和40%鋁金屬;所述硼粉為富含lt3B同位素的單質(zhì)硼，其中l(wèi)t3B同位素的豐度為19.78%，所述硼粉的粒徑為30μπι?ΙΟΟμπι;所述鋁金屬為AlCu合金；
[0045]二、制備預(yù)制體:將步驟一稱取的60%硼粉裝入模具A中冷壓制成預(yù)制塊，得到硼粉預(yù)制體；
[0046]三、預(yù)熱:將步驟二得到的硼粉預(yù)制體帶模具移至加熱爐中，將加熱爐的溫度從室溫升溫至500°C，在溫度為500°C的條件保溫Ih?4h，得到預(yù)熱硼粉預(yù)制體;將步驟一稱取的40%鋁金屬在溫度650 °C的條件下加熱至熔化，得到熔融的鋁金屬；
[0047]四、澆鑄:將步驟三得到的預(yù)熱的硼粉預(yù)制體帶模具置于壓力機臺面上，將步驟三得到的熔融的鋁金屬倒入模具內(nèi)預(yù)熱的硼粉預(yù)制體的上面，通過壓力機施加50MPa的壓力，使熔融的鋁金屬以30mm/s的速度浸滲到預(yù)熱的硼粉預(yù)制體之間的間隙中，待熔融的鋁金屬完全浸滲到預(yù)熱的硼粉預(yù)制體中，以150°C/min的速度進(jìn)行冷卻，冷卻后脫模，得到鑄錠，SPAl基硼10復(fù)合材料。
【主權(quán)項】
1.一種Al基硼10復(fù)合材料，其特征在于Al基硼10復(fù)合材料按體積分?jǐn)?shù)由30%?75%硼粉和25%?70%鋁金屬制成;所述鋁金屬為純鋁或鋁合金。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Al基硼10復(fù)合材料，其特征在于所述鋁合金為Al-Si合金、Al-Cu 合金、Al-Mg 合金、Al-S1-Cu 合金、Al-S1-Mg 合金、Al-Cu-Mg 合金和 Al-S1-Cu-Mg 合金中的一種或其中幾種的組合。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Al基硼10復(fù)合材料，其特征在于所述Al-Si合金中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I %?25%，所述Al-Cu合金中Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I %?53%，所述Al-Mg合金中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I %?38 %。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Al基硼10復(fù)合材料，其特征在于硼粉的純度為80%?99.9999%;所述硼粉為富含lt3B同位素的單質(zhì)硼，其中l(wèi)t3B同位素的豐度為19.78%?99.9%，所述硼粉的粒徑為0.1ym?ΙΟΟμπι，所述硼粉為無定形態(tài)和定形態(tài)中的一種或兩種的組合。5.如權(quán)利要求1所述的一種Al基硼10復(fù)合材料的制備方法，其特征在于Al基硼10復(fù)合材料的制備方法是按以下步驟完成的: 一、稱料:按體積分?jǐn)?shù)稱取30%?75 %硼粉和25 %?70 %鋁金屬； 二、制備預(yù)制體:將步驟一稱取的30%?75%硼粉裝入模具中冷壓制成預(yù)制塊，得到硼粉預(yù)制體； 三、預(yù)熱:將步驟二得到的硼粉預(yù)制體帶模具移至加熱爐中，將加熱爐的溫度從室溫升溫至400°C?600°C，在溫度為400°C?600°C的條件保溫Ih?4h，得到預(yù)熱硼粉預(yù)制體;將步驟一稱取的25%?70%鋁金屬加熱至熔化，得到熔融的鋁金屬； 四、澆鑄:將步驟三得到的預(yù)熱硼粉預(yù)制體帶模具置于壓力機臺面上，將步驟三得到的熔融的鋁金屬倒入模具內(nèi)預(yù)熱的硼粉預(yù)制體的上面，通過壓力機施加壓力，使熔融的鋁金屬浸滲到預(yù)熱的硼粉預(yù)制體之間的間隙中，待熔融的鋁金屬完全浸滲到預(yù)熱的硼粉預(yù)制體中，以50°C/min?200°C/min的速度進(jìn)行冷卻，冷卻后脫模，得到鑄錠，S卩Al基硼10復(fù)合材料。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種Al基硼10復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟一中按體積分?jǐn)?shù)稱取50 %硼粉和50 %鋁金屬。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種Al基硼10復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟四中所述將步驟一稱取的25%?70%鋁金屬加熱至熔化是在加熱溫度大于鋁金屬熔點50 °C?100°C的條件下進(jìn)行的。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種Al基硼10復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟四中通過壓力機施加的壓力為25MPa?50MPa。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種Al基硼10復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟一中所述鋁金屬為純鋁或鋁合金;所述鋁合金為Al-Si合金、Al-Cu合金、Al-Mg合金、Al-S1-Cu合金、Al-S1-Mg合金、Al-Cu-Mg合金和Al-S1-Cu-Mg合金中的一種或其中幾種的組合;所述Al-Si合金中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%?25%，所述Al-Cu合金中Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%?53%，所述Al-Mg合金中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I %?38 %。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種Al基硼10復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟一中所述硼粉的純度為80%?99.9999%;所述硼粉為富含iqB同位素的單質(zhì)硼，其中iqB同位素的豐度為19.78%?99.9% ,所述硼粉的粒徑為0.1ym?ΙΟΟμπι，所述硼粉為無定形態(tài)和定形態(tài)中的一種或兩種的組合。
【專利摘要】一種Al基硼10復(fù)合材料及其制備方法，它涉及一種Al基硼10復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有中子屏蔽材料的屏蔽效能差、易老化、壽命短以及機械加工困難的問題。Al基硼10復(fù)合材料按體積分?jǐn)?shù)由30％～75％硼粉和25％～70％鋁金屬制成；所述鋁金屬為純鋁或鋁合金。方法：一、稱料；二、制備預(yù)制體；三、預(yù)熱；四、澆鑄。本發(fā)明制備的復(fù)合材料中顆粒分布均勻，復(fù)合材料致密度高，機械加工容易。本發(fā)明制備方法簡單、易操作、工藝容易控制，制備出的Al基硼10復(fù)合材料具有致密度高、中子屏蔽性能好的特點。本發(fā)明用于核輻射的安全與防護(hù)。
【IPC分類】C22C21/00, C22C30/02, C22C30/00, C22C1/10, G21F1/08
【公開號】CN105624475
【申請?zhí)枴緾N201511005394
【發(fā)明人】武高輝, 喬菁, 陳國欽, 姜龍濤, 王麗雪
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月28日