申請(qǐng)?zhí)? 201711303629.3

申請(qǐng)日: 2017.12.11

國(guó)家/省市:中國(guó)山西(14)

公開(kāi)號(hào): 107876777A

公開(kāi)日: 2018.04.06

主分類(lèi)號(hào):B22F 3/14(2006.01)

分類(lèi)號(hào): B22F 3/14(2006.01); B22F 3/24(2006.01); B22F 5/00(2006.01); C22C 21/00(2006.01); C22C 32/00(2006.01)

申請(qǐng)人: 太原理工大學(xué)

發(fā)明人: 陳洪勝; 張宇陽(yáng); 王文先; 王晉鳳; 劉瑞峰; 張媛琦

代理人: 朱源

代理機(jī)構(gòu):太原科衛(wèi)專(zhuān)利事務(wù)所（普通合伙）(14100)

申請(qǐng)人地址:山西省太原市迎澤西大街79號(hào)

摘要： 本發(fā)明涉及一種屏蔽中子用復(fù)合材料筒形件的制備方法，具體為核反應(yīng)堆屏蔽中子用復(fù)合材料筒形件的制備方法。解決碳化硼顆粒鋁基復(fù)合材料板材通過(guò)卷制焊接工藝制備筒形件，焊接接頭的力學(xué)性能和中子吸收性能降低的問(wèn)題。本發(fā)明采用高能脈沖電流燒結(jié)的方法制備碳化硼顆粒鋁合金基復(fù)合材料，采用強(qiáng)力旋壓的方法對(duì)機(jī)械加工后的碳化硼顆粒鋁合金基復(fù)合材料坯料進(jìn)行多道次的旋壓成形，最終旋壓成薄壁筒形件；避免了焊接過(guò)程所帶來(lái)的缺陷，同時(shí)提高了材料的利用率，降低制造成本，且成品力學(xué)性能優(yōu)異，具有強(qiáng)度和韌性高的特點(diǎn)，所制備的成品可用于乏燃料儲(chǔ)存及核電站中筒形屏蔽體，是先進(jìn)的制備復(fù)合材料筒形件的方法。

主權(quán)利要求

一種核反應(yīng)堆屏蔽中子用復(fù)合材料筒形件的制備方法，其特征在于是由如下步驟實(shí)現(xiàn)的：1）確定原料及配比選用6061Al鋁合金粉和碳化硼粉，其中6061Al鋁合金粉：碳化硼粉=9:1；2）制備圓筒形開(kāi)合式模具圓筒形開(kāi)合式模具由圓筒形主模具和下墊塊、上墊塊構(gòu)成；圓筒形開(kāi)合式模具用石墨材料制作，主模具型腔表面粗糙度為Ra0.08-0.16μm，主模具型腔尺寸為?30mm×70mm；3）預(yù)氧化處理碳化硼粉將碳化硼粉置于石英容器中，然后置于加熱爐中進(jìn)行預(yù)氧化處理，預(yù)氧化溫度450oC，預(yù)氧化時(shí)間30min；4）球磨混粉將6061Al鋁合金粉和預(yù)氧化處理碳化硼粉按9:1的比例放入球磨罐后在球磨機(jī)中進(jìn)行球磨混粉，球磨機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為400r/min，球磨混粉時(shí)間為60min，球磨后成混合粉；5）裝料將圓筒形開(kāi)合式模具的主模具置于鋼質(zhì)平板上，將下墊塊置于主模具內(nèi)底部，在下墊塊上部鋪設(shè)第一石墨紙，稱(chēng)取混合粉100g，置于第一石墨紙上部；在混合粉上部鋪設(shè)第二石墨紙，在第二石墨紙上部置放上墊塊；6）高能脈沖電流燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)①打開(kāi)高能脈沖電流燒結(jié)爐，將步驟5）裝好料的圓筒形開(kāi)合式模具移入爐腔內(nèi)的下部工作臺(tái)上，圓筒形開(kāi)合式模具與爐腔內(nèi)的下部工作臺(tái)垂直，并由高能脈沖電流燒結(jié)爐內(nèi)的上壓頭壓緊圓筒形開(kāi)合式模具，關(guān)閉爐門(mén)；②開(kāi)啟水泵，進(jìn)行外水循環(huán)冷卻；開(kāi)啟真空泵，抽取爐內(nèi)空氣，使?fàn)t內(nèi)壓強(qiáng)達(dá)2Pa，并恒定；③開(kāi)啟壓力電機(jī)，對(duì)模具施壓，施加壓力為35MPa；④開(kāi)啟電流放電加熱器，加熱溫度、時(shí)間按三階段進(jìn)行；第一階段：5min，加熱溫度從初始值至400oC；第二階段：5min，加熱溫度從400oC上升至600oC；第三階段：在600oC保溫10min；⑤停止加熱，停止施壓，隨爐冷卻至25oC；⑥打開(kāi)高能脈沖電流燒結(jié)爐，取出圓筒形開(kāi)合式模具；開(kāi)模，取出燒結(jié)塊體，即為碳化硼顆粒鋁基復(fù)合材料坯料；7）打磨及潔凈處理將碳化硼顆粒鋁基復(fù)合材料坯料置于鋼質(zhì)平板上，用砂紙打磨周邊及正反表面，使其清潔；然后用無(wú)水乙醇清洗，使其潔凈；(8)機(jī)械加工將打磨及潔凈處理后的碳化硼顆粒鋁基復(fù)合材料坯料進(jìn)行機(jī)械加工，即在圓柱體狀的碳化硼顆粒鋁基復(fù)合材料坯料的端面中心鉆一個(gè)?20mm的軸向通孔，形成筒形件坯料，軸向通孔的內(nèi)表面粗糙度為Ra0.08-0.16μm；(9)強(qiáng)力旋壓成筒形件①用無(wú)水乙醇清洗筒形件坯料，使其潔凈；②將石墨乳均勻涂覆在筒形件坯料的內(nèi)外表面；③將筒形件坯料置于電阻加熱爐內(nèi)進(jìn)行加熱，加熱溫度為380oC±2oC，保溫10min；④將強(qiáng)力旋壓機(jī)的旋壓主軸加熱到200oC±2oC，然后將加熱后的筒形件坯料安裝在強(qiáng)力旋壓機(jī)的旋壓主軸上，進(jìn)行第一道次旋壓，旋壓變形量為15%，旋壓主軸轉(zhuǎn)速為500r/min，旋輪軸向進(jìn)給速度為150mm/min；⑤將經(jīng)過(guò)第一道次旋壓的筒形件坯料進(jìn)行第二道次旋壓，旋壓變形量為15%，旋壓主軸轉(zhuǎn)速為500r/min，旋輪軸向進(jìn)給速度為150mm/min；⑥將經(jīng)過(guò)第二道次旋壓的筒形件坯料進(jìn)行第三道次旋壓，旋壓變形量為10%，旋壓主軸轉(zhuǎn)速為500r/min，旋輪軸向進(jìn)給速度為150mm/min；(10)打磨、清洗將旋壓后的筒形件坯料置于鋼質(zhì)平板上，用砂紙打磨各面，使其清潔；然后用無(wú)水乙醇進(jìn)行清洗，使其潔凈，得到最終產(chǎn)品——核反應(yīng)堆屏蔽中子用復(fù)合材料筒形件。