一种防护Ｘ、γ射线和中子辐射的硼铅铝复合板的制备方法

摘要

本发明涉及一种防护X、γ射线和中子辐射的硼铅铝复合板的制备方法，是针对核辐射、射线防护材料屏蔽性能单一的不足，采用铝粉、碳化硼粉、铅粉做原料，通过球磨制粉混料、微波加热、真空热压制坯、加热轧制成型，制成硼铅铝复合板，此制备方法工艺先进，数据准确翔实，制备的硼铅铝复合板具有较好的射线和中子屏蔽效果，X射线屏蔽率≥95％，对γ射线屏蔽率≥40％，中子吸收率≥90％，碳化硼分布均匀，颗粒与基体结合紧密，同时具有较高的力学强度，表面显微硬度达186.3HV，抗弯曲角度≥15°，抗拉强度为305MPa，断后伸长率≥6％，其力学性能和屏蔽性能均得到较大提高，既可用于单一辐射防护，又可用于多种辐射防护。

主权项

一种防护X、γ射线和中子辐射的硼铅铝复合板的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：铝粉、碳化硼粉、铅粉、无水乙醇、石墨板、石墨纸、砂纸，其准备用量如下：以克、毫升、毫米为计量单位 制备方法如下： (1)精选化学物质材料 对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制： (2)混合球磨、制粉 称取铝粉1000g±0.01g、铅粉600g±0.01g、碳化硼粉400g±0.01g，置于球磨机内，进行混合球磨，球磨速度200r/min，然后用600目筛网过筛，球磨、过筛反复进行，成混合细粉，细粉颗粒直径≤0.023mm； (3)微波加热、真空热压制备硼铅铝坯 硼铅铝坯的制备是在真空热压成型机上进行的，是在微波加热、真空状态、施压过程中完成的； ①制备开合式石墨模具 将石墨板用机械切割，组装成矩形开合式模具，模具型腔尺寸为80mm×90mm×90mm，型腔表面粗糙度为Ra0.08‑0.016μm； ②装料 将开合式石墨模具垂直置于真空热压成型机的热压釜内； 将石墨块垫至模具型腔底部，将石墨纸装贴在开合式石墨模具底部及内壁上； 将球磨配制的铝粉、铅粉、碳化硼粉的混合细粉均匀装入模具型腔内； 在混合细粉上部放置石墨纸； 在石墨纸上部用石墨块压住； 石墨块上部与上压杆、压力电机联接；并密闭； ③开启真空泵，抽取热压釜内空气，使釜内真空度达0.1Pa； ④开启热压釜内的微波加热器，加热石墨模具及其内的坯料，加热温度600℃±2℃； 在微波加热过程中，开启真空热压成型机上的压力电机，对石墨模具内的坯料施压，施压压强100MPa； 加热施压时间90min； 在加热、施压过程中，石墨模具内的坯料成型； ⑤关闭微波加热器，停止加热，使坯料在真空状态下、在施压压力下，冷却至25℃； ⑥关闭真空泵，使釜内压强恢复到1个大气压；关闭施压电机，停止对石墨模具内的坯料施压； ⑦开釜，取出开合式石墨模具； ⑧开模，打开石墨模具开合架，取出坯料，即硼铅铝坯； (4)热轧成型硼铅铝复合板 硼铅铝复合板的热轧成型是在辊轧机上进行的，是在加热、三道次辊轧状态下完成的； ①退火处理，将硼铅铝坯置于退火炉内，进行均匀退火处理，退火温度580℃，退火时间12h； ②开启辊轧机上的上、下轧辊加热器，加热温度450℃，并恒定； ③按硼铅铝坯的第一道次轧制量调整上下轧辊间距； ④开启上下轧辊的转动机构，上轧辊的转动方向为逆时针方向，下轧辊的转动方向为顺时针方向，上下轧辊转动速度均为10r/min，硼铅铝坯的轧制方向为由左向右轧制； ⑤将退火处理的硼铅铝坯由左向右置于上下轧辊之间，进行第一道次轧制，轧制厚度变形量为20％； ⑥按硼铅铝坯第二道次变形量调整上下轧辊间距，将退火处理的硼铅铝坯由左向右置于上下轧辊之间，进行第二道次轧制，轧制厚度变形量为15％； ⑦按硼铅铝坯第三道次变形量调整上下轧辊间距，将退火处理的硼铅铝坯由左向右置于上下轧辊之间，进行第三道次轧制，轧制厚度变形量为15％； 整体轧制后，成硼铅铝复合板； (5)低温回火 将轧制后的硼铅铝复合板置于热处理炉中进行低温回火，回火温度180℃，回火时间8h； (6)清理、清洁 将回火后的硼铅铝复合板置于钢质平板上，用砂纸打磨周边及上下表面，使表面光洁； (7)清洗 将清理清洁后的硼铅铝复合板用无水乙醇清洗周边及上下表面，使表面洁 净； (8)检测分析表征 对制备的硼铅铝复合板的形貌、色泽、化学物理性能、力学性能进行检测、分析、表征； 用排水法进行密度及密度差测试； 用Am‑Be中子源和中子注量率仪进行中子吸收率检测分析； 用EG300F型X射线系统对100KeV的X射线的屏蔽性能进行检测； 用放射源60Co(1.33MeV)对γ射线的屏蔽性能进行检测； 用HXD‑1000TM数字式显微硬度仪进行硬度分布测试； 用INSTRON‑5544电子万能材料试验机进行抗弯、抗拉分析； 结论：硼铅铝复合板为浅灰色板材，板材密度为3.397g/cm³，X射线屏蔽率≥95％，γ射线屏蔽率≥40％，中子吸收率≥90％，抗拉强度为305MPa，抗弯曲角度≥15°，断后伸长率≥6％，表面显微硬度为186.3HV。