本發(fā)明涉及一種灰控制棒用吸收體材料及其制備方法；屬于核反應(yīng)堆灰控制棒用金屬材料的加工與制備領(lǐng)域。技術(shù)背景核反應(yīng)堆通常利用灰控制棒組件代替化學(xué)補(bǔ)償(調(diào)節(jié)硼濃度)為負(fù)荷跟蹤過(guò)程提供反應(yīng)性控制和全功率運(yùn)行提供反應(yīng)性控制，可以把日常處理主反應(yīng)堆冷卻劑的需要降到最低，從而大大簡(jiǎn)化化學(xué)和容積控制系統(tǒng)及其操作?，F(xiàn)有的灰控制棒的中子吸收體材料采用Ag-In-Cd合金(In的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為15％，Cd的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為5％，余量為Ag)作為吸收體材料。而Ag-In-Cd合金各個(gè)合金元素，在吸收中子后其中子吸收能力下降的非常快，大約5年時(shí)間就下降到初始的80％以下，不再具備“灰控制棒”所要求的反應(yīng)性補(bǔ)償和負(fù)荷跟蹤的功能要求。申請(qǐng)?zhí)枮?01210127037.1的專利表明，采用Tb金屬、Tb合金或Tb的化合物，由此獲得的灰控制棒組件應(yīng)用于反應(yīng)堆，其反應(yīng)性價(jià)值幾乎不隨燃耗發(fā)生變化，使得灰控制棒組件使用壽命超過(guò)20年。但為了更加均勻的吸收中子，就必須要求進(jìn)一步提高Tb灰控制棒中Tb的分布均勻狀態(tài)；而201210127037.1中卻沒(méi)涉及該方面的報(bào)道。傳統(tǒng)的稀土金屬絲棒的生產(chǎn)方法中，所制備的稀土絲棒主要用于連鑄喂絲中的添加原料，很少有涉及用于核工業(yè)的。由于傳統(tǒng)的稀土金屬絲棒的生產(chǎn)方法幾乎不涉及核工業(yè)用稀土金屬絲棒；導(dǎo)致其很少會(huì)考慮元素偏析以及特殊元素的線密度偏差等的問(wèn)題。如申請(qǐng)?zhí)枮?3119658.6的專利技術(shù)中，通過(guò)設(shè)計(jì)La、Y、Ce的含量以及采用改質(zhì)保護(hù)渣進(jìn)行熔煉，得到塑韌性好且適用于鋼鐵連鑄過(guò)程中的絲棒。申請(qǐng)?zhí)枮?1105686.6和98113525.0的專利技術(shù)均采用覆蓋劑進(jìn)行熔煉鑄錠，然后通過(guò)熱加工，得到稀土金屬絲。上述專利中均沒(méi)有涉及如何減少絲棒線密度偏差以及如何避免稀土元素偏析的記載。但是均勻的、稀土元素線密度控制良好的絲棒才能滿足核反應(yīng)堆等特殊環(huán)境的需求。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種合金棒材的密度偏差小于等于0.1g/cm3、Tb的線密度偏差不超過(guò)0.01g/cm的灰控制棒用吸收體材料及其制備方法。本發(fā)明一種灰控制棒用吸收體材料；所述吸收體材料以質(zhì)量百分比計(jì)包括：Tb50-90％；優(yōu)選為60-90％，進(jìn)一步優(yōu)選為70-90％；Re10-50％；優(yōu)選為10-40％，進(jìn)一步優(yōu)選為10-30％；所述Re選自除Tb外的任意一種稀土元素；同一批吸收體材料中，其密度偏差小于等于0.1g/cm3,同一批吸收體材料中，Tb的線密度偏差范圍為-0.05g/cm～0.05g/cm。本發(fā)明一種灰控制棒用吸收體材料；所述Re選自Dy、Y中的一種；優(yōu)選為Dy。本發(fā)明一種灰控制棒用吸收體材料；同一批吸收體材料中，Tb的線密度偏差范圍為-0.03g/cm～0.03g/cm。進(jìn)一步優(yōu)選為-0.01g/cm～0.01g/cm。本發(fā)明一種灰控制棒用吸收體材料的制備方法；包括下述步驟：按設(shè)計(jì)的組分含量，分別配取Tb源、Re源作為原料；所述原料依次經(jīng)熔鑄、均勻化處理、近等溫?cái)D壓、多道次拉撥，得到成品；所述熔鑄、均勻化處理、近等溫?cái)D壓及拉撥道次間退火均在保護(hù)氣氛下進(jìn)行。本發(fā)明一種灰控制棒用吸收體材料的制備方法；Tb源為鋱錠、RE源中稀土元素的價(jià)態(tài)為0；所述鋱錠的純度大于等于99.7wt.％；所述RE源的純度大于等于99.7wt.％。本發(fā)明一種灰控制棒用吸收體材料的制備方法；所述原料中稀土元素的質(zhì)量之和與原料總質(zhì)量的比值大于等于0.997。本發(fā)明一種灰控制棒用吸收體材料的制備方法；所述熔鑄是：將配取的Tb源、Re源置于真空冶煉爐中，抽真空至7.0×10-3Pa以下后充入保護(hù)氣體，升溫熔煉，鑄錠。本發(fā)明一種灰控制棒用吸收體材料的制備方法；原料熔化后，應(yīng)充分?jǐn)嚢韬箪o置，確保熔體成分均勻。本發(fā)明一種灰控制棒用吸收體材料的制備方法；所述均勻化處理是：將鑄錠置于加熱爐內(nèi)后，抽真空至7.0×10-3Pa以下后充入保護(hù)氣體；然后升溫至400～700℃、優(yōu)選為400-600℃、進(jìn)一步優(yōu)選為400-550℃，保溫24～48小時(shí)、優(yōu)選為24-36小時(shí)、進(jìn)一步優(yōu)選為24-30小時(shí)后，隨爐冷卻至室溫；得到均勻化處理后的鑄錠。本發(fā)明一種灰控制棒用吸收體材料的制備方法；所述近等溫?cái)D壓過(guò)程中，控制鑄錠溫度在開(kāi)擠溫度的±6℃范圍內(nèi)。本發(fā)明一種灰控制棒用吸收體材料的制備方法；所述近等溫?cái)D壓工藝參數(shù)為：保護(hù)氣氛下，將均勻化處理后的鑄錠加熱至開(kāi)擠溫度560～660℃、優(yōu)選為560-620℃、進(jìn)一步優(yōu)選為580-620℃后；開(kāi)始近等溫?cái)D壓；控制擠壓頭的下壓速度為0.05～1mm/s、擠壓比為9-64、優(yōu) 選為9-50、進(jìn)一步優(yōu)選為16-45；擠壓后工件置于50～80℃、優(yōu)選為61～80℃、進(jìn)一步優(yōu)選為62～75℃的熱油中冷卻。本發(fā)明一種灰控制棒用吸收體材料的制備方法；近等溫?cái)D壓所有壓機(jī)優(yōu)選為油壓機(jī)。本發(fā)明一種灰控制棒用吸收體材料的制備方法；所述多道次拉撥的工藝參數(shù)為：道次變形量10-20％；道次間，進(jìn)行保護(hù)氣氛退火，退火溫度為500～600℃、保溫時(shí)間為1～6分鐘；退火后置于50～80℃的熱油中冷卻。本發(fā)明一種灰控制棒用吸收體材料的制備方法；所述保護(hù)氣體選自氮?dú)饣蚨栊詺怏w中的一種。所述保護(hù)氣氛為氮?dú)鈿夥栈蚨栊詺怏w構(gòu)成的氣氛。本發(fā)明一種灰控制棒用吸收體材料的制備方法；，所得成品中零價(jià)稀土元素的總質(zhì)量與成品總質(zhì)量之比大于等于0.997。采用本發(fā)明所設(shè)計(jì)組分和工藝生產(chǎn)吸收體材料為棒材，其室溫抗拉強(qiáng)度165～185MPa，斷后伸長(zhǎng)率10～15％，尺寸可精確至0.05mm以下；取同一批樣品、不同部位進(jìn)行密度測(cè)試，密度偏差范圍為-0.5g/cm3～0.5g/cm3，最終成品中Tb的線密度為0.1～0.5g/cm，且同一批樣品中Tb的線密度偏差范圍為-0.05g/cm～0.05g/cm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明通過(guò)合理的組分設(shè)計(jì)，在適量的各組分以及各制備工藝參數(shù)的協(xié)同作用下，得到了稀土元素分布均勻的、線密度控制良好、力學(xué)性能優(yōu)越且使用壽命長(zhǎng)的適用于核反應(yīng)堆的絲棒。本發(fā)明通過(guò)合理組分的設(shè)計(jì)，巧妙的利用所選稀土元素互溶的特性，得到了合金相的組成為單一的固溶體，熔煉時(shí)充分?jǐn)嚢韬箪o置確保組元分布較均勻；再通過(guò)均勻化處理、近等溫的環(huán)境、低的應(yīng)變速率和熱油冷卻的協(xié)同作用，盡可能的減少成分偏聚的概率，為得到稀土元素分布均勻的、線密度控制良好、力學(xué)性能優(yōu)越且使用壽命長(zhǎng)的、適用于核反應(yīng)堆的絲棒提供了必要條件。本發(fā)明中，稀土組元在熔煉和均勻化等高溫狀態(tài)時(shí)處于高真空度(7×10－3Pa以下)+惰性氣體保護(hù)狀態(tài)，后續(xù)的熱加工狀態(tài)處于少氧或無(wú)氧的氛圍，最大程度地降低了材料與氧的接觸，起到嚴(yán)格的隔氧處理。本發(fā)明通過(guò)原材料純度的控制、采用無(wú)熔鹽熔煉和隔氧處理等，最大程度地減少了雜質(zhì)成分；進(jìn)而將有雜質(zhì)導(dǎo)致的局部區(qū)域Tb的分布不均勻的概率降到最低，然后通過(guò)控制近等溫?cái)D壓的溫度、應(yīng)變速率以及拉撥處理的條件的配合，大大減少了材料內(nèi)部缺陷出現(xiàn)的概率。同時(shí)由于上述合理參數(shù)的協(xié)同作用，使得獲得Tb的線密度可控、材料的成分均勻、產(chǎn)品的尺 寸可有效控制等條件變成可能；進(jìn)而為成品能適用于核反應(yīng)堆用吸收體材料提供了必要條件。總之本發(fā)明由于優(yōu)化材料組分，通過(guò)嚴(yán)格控制Tb含量大等于50％；在其它適量組分以及加工工藝的協(xié)同作用下，使得該材料最終棒材的Tb含量以及分布得到有效控制，最終成品中Tb的線密度為0.1～0.5g/cm，且同一批樣品中Tb的線密度偏差范圍為-0.05g/cm～0.05g/cm。由于本發(fā)明所設(shè)計(jì)和制備的棒材具有在元素分布均勻、線密度偏差極低，使得其成品能很好的滿足核反應(yīng)堆等特殊環(huán)境的需求。實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明所述的灰控制棒用吸收體材料的制備方法，制備出了四批稀土金屬棒材絲材。四批的原材料純度及含量列入表1中。配好的料需經(jīng)熔煉、攪拌5分鐘以上后靜置，并鑄錠后均勻化處理，熔煉和均勻化時(shí)的真空度在7×10－3Pa以下后充惰性氣體進(jìn)行保護(hù)，均勻化處理的溫度和時(shí)間列入表2。均勻化處理后坯料進(jìn)行熱擠壓，預(yù)熱和擠壓整個(gè)過(guò)程需在氣氛保護(hù)下進(jìn)行，擠壓時(shí)坯料在近等溫的狀態(tài)下進(jìn)行壓力加工，擠壓出料擠壓時(shí)近等溫的溫度、擠壓頭的下壓速度和油冷時(shí)的油溫如表3所示。擠壓后的絲材和棒材可進(jìn)行拉撥處理達(dá)到最終的目標(biāo)尺寸，道次間退火溫度、退火時(shí)間如表4所示，整個(gè)退火過(guò)程在氣氛保護(hù)下進(jìn)行。最終產(chǎn)品的室溫抗拉強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率、尺寸精度和密度偏差結(jié)果列入表5，其中尺寸精度和密度偏差取三個(gè)不同位置的樣品進(jìn)行測(cè)量,最終產(chǎn)品的成分及部分雜質(zhì)含量檢測(cè)結(jié)果列入表6和表7。表1不同批次稀土合金在配料時(shí)原材料的純度和合金含量的控制(質(zhì)量比)表2不同批次稀土合金均勻化處理的溫度和時(shí)間批次溫度(℃)時(shí)間(小時(shí))140048250036360028470024表3不同批次稀土合金擠壓時(shí)近等溫的溫度和油冷時(shí)的油溫表4不同批次稀土合金在拉撥時(shí)每道次變形量、道次間退火溫度、退火時(shí)間批次退火溫度℃退火時(shí)間min1600125801.53540445006表5不同批次稀土合金最終的性能和特性表6最終產(chǎn)品的成分及部分雜質(zhì)含量檢測(cè)結(jié)果批次TbDyΣREFeSiOS150.13049.62899.7580.0230.0080.051≤0.001259.37840.42999.8070.0100.0050.024≤0.001370.07629.80799.8830.0080.0070.023≤0.001489.81310.15699.9690.0050.0040.013≤0.001表7最終產(chǎn)品Tb的線密度和線密度偏差檢測(cè)結(jié)果對(duì)比例1制備一種Tb-La合金，其成分配比為Tb:.30wt％、La:70wt.％，其純度均在99wt.％左右。配好的料經(jīng)熔煉并鑄錠，熔煉時(shí)采用KCl熔鹽保護(hù)的方法進(jìn)行熔煉、攪拌、靜置后澆鑄，鑄后均勻化處理、近等溫?cái)D壓、多道次拉撥等方法與第三批次棒材的加工藝相同。最終生產(chǎn)出來(lái)的棒材，其室溫抗拉強(qiáng)度125MPa，斷后伸長(zhǎng)率11％，斷口可發(fā)現(xiàn)少量的氧化物和其它氯化物夾雜；尺寸可精確至0.05mm以下；取同一批樣品、不同部位進(jìn)行密度測(cè)試，密度偏差±0.5g/cm3，且該批樣品中Tb的線密度偏差為±0.1g/cm。可見(jiàn)，該合金存在夾雜等缺陷，密度偏差較大，Tb的線密度偏差較大。對(duì)比例2制備一種Tb-Dy合金，其成分配比為Tb:50％、Dy50wt.％，其純度均在99wt.％以上。配好的料經(jīng)熔煉并鑄錠，熔煉時(shí)采用KCl熔鹽保護(hù)的方法進(jìn)行熔煉、攪拌、靜置后澆鑄，鑄后均勻化處理、近等溫?cái)D壓、多道次拉撥等方法得到成品棒材；所述均勻化處理是：將鑄錠置于加熱爐內(nèi)后，抽真空至7.0×10-2Pa后充入保護(hù)氣體；然后升溫至300℃保溫12小時(shí)后，隨爐冷卻至室溫；得到均勻化處理后的鑄錠；所述近等溫?cái)D壓工藝參數(shù)為：保護(hù)氣氛下，將均勻化處理后的鑄錠加熱至開(kāi)擠溫度500℃；開(kāi)始近等溫?cái)D壓；控制擠壓頭的下壓速度為10mm/s、擠壓比為16；擠壓后工件置于30℃的熱油中冷卻。所述多道次拉撥的工藝參數(shù)為：道次變形量25％；道次間，進(jìn)行保護(hù)氣氛退火，退火溫度為300℃、時(shí)間為5分鐘；退火后置于30℃的熱油中冷卻。成品棒材的室溫抗拉強(qiáng)度140MPa，斷后伸長(zhǎng)率13％，斷口可發(fā)現(xiàn)少量的氧化物和其它氯化物夾雜；尺寸可精確至0.05mm以下；取同一批樣品、不同部位進(jìn)行密度測(cè)試，密度偏差±0.6g/cm3，且該批樣品中Tb的線密度偏差為0.2g/cm。可見(jiàn)，該合金存在夾雜等缺陷，密度偏差較大，Tb的線密度偏差較大。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3