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申请号: 201711303629.3

申请日: 2017.12.11

国家/省市:中国山西(14)

公开号: 107876777A

公开日: 2018.04.06

主分类号:B22F 3/14(2006.01)

分类号: 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)

申请人: 太原理工大学

发明人: 陈洪胜; 张宇阳; 王文先; 王晋凤; 刘瑞峰; 张媛琦

代理人: 朱源

代理机构:太原科卫专利事务所（普通合伙）(14100)

申请人地址:山西省太原市迎泽西大街79号

摘要： 本发明涉及一种屏蔽中子用复合材料筒形件的制备方法，具体为核反应堆屏蔽中子用复合材料筒形件的制备方法。解决碳化硼颗粒铝基复合材料板材通过卷制焊接工艺制备筒形件，焊接接头的力学性能和中子吸收性能降低的问题。本发明采用高能脉冲电流烧结的方法制备碳化硼颗粒铝合金基复合材料，采用强力旋压的方法对机械加工后的碳化硼颗粒铝合金基复合材料坯料进行多道次的旋压成形，最终旋压成薄壁筒形件；避免了焊接过程所带来的缺陷，同时提高了材料的利用率，降低制造成本，且成品力学性能优异，具有强度和韧性高的特点，所制备的成品可用于乏燃料储存及核电站中筒形屏蔽体，是先进的制备复合材料筒形件的方法。

主权利要求

一种核反应堆屏蔽中子用复合材料筒形件的制备方法，其特征在于是由如下步骤实现的：1）确定原料及配比选用6061Al铝合金粉和碳化硼粉，其中6061Al铝合金粉：碳化硼粉=9:1；2）制备圆筒形开合式模具圆筒形开合式模具由圆筒形主模具和下垫块、上垫块构成；圆筒形开合式模具用石墨材料制作，主模具型腔表面粗糙度为Ra0.08-0.16µm，主模具型腔尺寸为Ø30mm×70mm；3）预氧化处理碳化硼粉将碳化硼粉置于石英容器中，然后置于加热炉中进行预氧化处理，预氧化温度450oC，预氧化时间30min；4）球磨混粉将6061Al铝合金粉和预氧化处理碳化硼粉按9:1的比例放入球磨罐后在球磨机中进行球磨混粉，球磨机转数为400r/min，球磨混粉时间为60min，球磨后成混合粉；5）装料将圆筒形开合式模具的主模具置于钢质平板上，将下垫块置于主模具内底部，在下垫块上部铺设第一石墨纸，称取混合粉100g，置于第一石墨纸上部；在混合粉上部铺设第二石墨纸，在第二石墨纸上部置放上垫块；6）高能脉冲电流烧结炉内进行烧结①打开高能脉冲电流烧结炉，将步骤5）装好料的圆筒形开合式模具移入炉腔内的下部工作台上，圆筒形开合式模具与炉腔内的下部工作台垂直，并由高能脉冲电流烧结炉内的上压头压紧圆筒形开合式模具，关闭炉门；②开启水泵，进行外水循环冷却；开启真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强达2Pa，并恒定；③开启压力电机，对模具施压，施加压力为35MPa；④开启电流放电加热器，加热温度、时间按三阶段进行；第一阶段：5min，加热温度从初始值至400oC；第二阶段：5min，加热温度从400oC上升至600oC；第三阶段：在600oC保温10min；⑤停止加热，停止施压，随炉冷却至25oC；⑥打开高能脉冲电流烧结炉，取出圆筒形开合式模具；开模，取出烧结块体，即为碳化硼颗粒铝基复合材料坯料；7）打磨及洁净处理将碳化硼颗粒铝基复合材料坯料置于钢质平板上，用砂纸打磨周边及正反表面，使其清洁；然后用无水乙醇清洗，使其洁净；(8)机械加工将打磨及洁净处理后的碳化硼颗粒铝基复合材料坯料进行机械加工，即在圆柱体状的碳化硼颗粒铝基复合材料坯料的端面中心钻一个Ø20mm的轴向通孔，形成筒形件坯料，轴向通孔的内表面粗糙度为Ra0.08-0.16µm；(9)强力旋压成筒形件①用无水乙醇清洗筒形件坯料，使其洁净；②将石墨乳均匀涂覆在筒形件坯料的内外表面；③将筒形件坯料置于电阻加热炉内进行加热，加热温度为380oC±2oC，保温10min；④将强力旋压机的旋压主轴加热到200oC±2oC，然后将加热后的筒形件坯料安装在强力旋压机的旋压主轴上，进行第一道次旋压，旋压变形量为15%，旋压主轴转速为500r/min，旋轮轴向进给速度为150mm/min；⑤将经过第一道次旋压的筒形件坯料进行第二道次旋压，旋压变形量为15%，旋压主轴转速为500r/min，旋轮轴向进给速度为150mm/min；⑥将经过第二道次旋压的筒形件坯料进行第三道次旋压，旋压变形量为10%，旋压主轴转速为500r/min，旋轮轴向进给速度为150mm/min；(10)打磨、清洗将旋压后的筒形件坯料置于钢质平板上，用砂纸打磨各面，使其清洁；然后用无水乙醇进行清洗，使其洁净，得到最终产品——核反应堆屏蔽中子用复合材料筒形件。