C/Al復(fù)合材料板材的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種B4C/A1復(fù)合材料板材的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]B4C/A1復(fù)合材料是一種兼具熱中子吸收性能和力學(xué)性能的鋁基復(fù)合材料，在核電站及核廢料處理等領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。通常，制備B4C/A1復(fù)合材料板材，需將原料粉末混合分散后，經(jīng)過冷等靜壓、除氣、熱等靜壓制備成金屬化初坯，再經(jīng)過一次或多次變形加工和熱處理后制成各種零部件進(jìn)行使用。
[0003]但是采用上述方法制備的B4C/A1復(fù)合材料板材工序較長，并且在粉末等靜壓過程中原料利用率較低、勞動強(qiáng)度大，制約該材料的批量化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，其目的在于提供一種B4C/A1復(fù)合材料板材的制備方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:
[0006]—種B4C/A1復(fù)合材料板材的制備方法，包括以下步驟:
[0007](I)原料粉末的混合:稱取B4C粉末與鋁粉末，在氬氣保護(hù)下采用機(jī)械攪拌將兩種原料粉末混合均勻；
[0008]所述B4C粉末占總量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25-35% ;
[0009](2)制備擠壓初坯:將混合均勻的原料粉末裝入鋁或鋁合金包套內(nèi)，在溫度為450-550°C的條件下對包套抽真空后進(jìn)行封焊，制成擠壓初坯；
[0010](3)板材擠壓成型:對制成的擠壓初坯進(jìn)行加熱，將加熱后的擠壓初坯進(jìn)行預(yù)變形后進(jìn)行擠壓，制成B4C/A1復(fù)合材料板材。
[0011 ]步驟(I)中所述的鋁粉末為純鋁粉末或6061鋁合金粉末。
[0012]步驟(2)中所述包套抽真空后其真空度不低于10—2Pa。
[0013]步驟(3)中所述加熱條件為:加熱溫度為460-510°C，加熱時(shí)間為60-120min。
[0014]步驟(3)所述擠壓的加壓比為6:1-10:1。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:用該方法制備的B4C/A1復(fù)合材料板材可以大幅度減少加工工序，提高原料利用率，降低生產(chǎn)成本。制備的B4C/A1復(fù)合材料板材具備較好的致密度，且力學(xué)性能和熱中子吸收性能優(yōu)良；抗拉強(qiáng)度可達(dá)280MPa，5mm厚的復(fù)合材料板材的熱中子吸收率達(dá)90%以上。
【具體實(shí)施方式】
:
[0016]實(shí)施例1:
[0017](I)原料粉末的混合:稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25 %的B4C粉末，其余為6061鋁合金粉末，在氬氣保護(hù)下采用機(jī)械法將兩種原料粉末混合均勻；
[0018](2)制備擠壓初坯:將混合均勻的原料粉末裝入鋁合金包套中，并使粉末填實(shí);在490°C下，利用真空設(shè)備將包套內(nèi)的氣體排空并封焊，包套內(nèi)真空度為5 X 10-2Pa，制成擠壓初還；
[0019](3)板材擠壓成型:將制成的擠壓初坯于加熱爐內(nèi)加熱到460°C，保溫120min;然后將擠壓初坯裝入擠壓設(shè)備中進(jìn)行預(yù)變形，再以6:1的擠壓比將擠壓初坯擠壓成板材。
[0020]制備的復(fù)合B4C/A1復(fù)合材料板材的致密度為99.3%,經(jīng)測試，板材的抗拉強(qiáng)度為295MPa，5mm厚的復(fù)合材料的熱中子吸收率達(dá)90 %以上。
[0021]實(shí)施例2
[0022](I)原料粉末的混合:稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35 %的B4C粉末，其余為鋁粉末，在氬氣保護(hù)下采用機(jī)械法將兩種原料粉末混合均勻；
[0023](2)制備擠壓初坯:將混合均勻的原料粉末裝入鋁合金包套中，并使粉末填實(shí);在510°C下，利用真空設(shè)備將包套內(nèi)的氣體排空并封焊，包套內(nèi)真空度為5 X 10—2Pa,制成擠壓初還；
[0024](3)板材擠壓成型:將制成的擠壓初坯于加熱爐內(nèi)加熱到510°C，保溫60min;然后將擠壓初坯裝入擠壓設(shè)備中進(jìn)行預(yù)變形，再以10:1的擠壓比將擠壓初坯擠壓成板材。
[0025]制備的復(fù)合B4C/A1板材的致密度為99.5%，經(jīng)測試，板材的抗拉強(qiáng)度為290MPa，5mm厚的復(fù)合材料的熱中子吸收率達(dá)90 %以上。
[0026]實(shí)施例3
[0027](I)原料粉末的混合:稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30 %的B4C粉末，其余為鋁粉末，在氬氣保護(hù)下采用機(jī)械法將兩種原料粉末混合均勻；
[0028](2)制備擠壓初坯:將混合均勻的原料粉末裝入鋁包套內(nèi)，并使粉末填實(shí);在530°C下，利用真空設(shè)備將包套內(nèi)的氣體排空并封焊，包套內(nèi)真空度為6 X 10—2Pa，制成擠壓初坯；
[0029](3)板材擠壓成型:將制成的擠壓初坯于加熱爐內(nèi)加熱到500°C，并保溫90分鐘;然后將擠壓初坯裝入擠壓設(shè)備中進(jìn)行預(yù)變形，再以8:1的擠壓比將擠壓初坯擠壓成板材。
[0030]制備的復(fù)合B4C/A1板材的致密度為99.4%，經(jīng)測試，板材的抗拉強(qiáng)度為290MPa，5mm厚的復(fù)合材料的熱中子吸收率達(dá)90 %以上。
[0031 ] 實(shí)施例4
[0032](I)原料粉末的混合:稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的B4C粉末，其余為6061鋁合金粉末，在氬氣保護(hù)下采用機(jī)械法將兩種原料粉末混合均勻；
[0033](2)制備擠壓初坯:將混合均勻的原料粉末裝入鋁包套內(nèi)，并使粉末填實(shí);在530°C下，利用真空設(shè)備將包套內(nèi)的氣體排空并封焊，包套內(nèi)真空度為6 X 10—2Pa，制成擠壓初坯；
[0034](3)板材擠壓成型:將制成的擠壓初坯于加熱爐內(nèi)加熱到500°C，并保溫120min;然后將擠壓初坯裝入擠壓設(shè)備中進(jìn)行預(yù)變形，再以9:1的擠壓比將擠壓初坯擠壓成板材。
[0035]制備的復(fù)合B4C/A1板材的致密度為99.2%，經(jīng)測試，板材的抗拉強(qiáng)度為285MPa，5mm厚的復(fù)合材料的熱中子吸收率達(dá)90 %以上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種B4C/A1復(fù)合材料板材的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)原料粉末的混合:稱取B4C粉末與鋁粉末，在氬氣保護(hù)下采用機(jī)械攪拌將兩種原料粉末混合均勾; 所述B4C粉末占總量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25-35% ; (2)制備擠壓初坯:將混合均勻的原料粉末裝入鋁或鋁合金包套內(nèi)，在溫度為450-550°C的條件下對包套抽真空后進(jìn)行封焊，制成擠壓初坯； (3)板材擠壓成型:對制成的擠壓初坯進(jìn)行加熱，將加熱后的擠壓初坯進(jìn)行預(yù)變形后進(jìn)行擠壓，制成B4C/A1復(fù)合材料板材。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種B4C/A1復(fù)合材料板材的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的鋁粉末為純鋁粉末或6061鋁合金粉末。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種B4C/A1復(fù)合材料板材的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述包套抽真空后其真空度不低于10—2Pa。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種B4C/A1復(fù)合材料板材的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述加熱條件為:加熱溫度為460-510°C，加熱時(shí)間為60-120min。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種B4C/A1復(fù)合材料板材的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述擠壓的加壓比為6:1-10:1。
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域的一種B4C/Al復(fù)合材料板材的制備方法。所述制備方法的步驟為：原料粉末的混合、制備擠壓初坯、板材擠壓成型。用該方法制備的B4C/Al復(fù)合材料板材可以大幅度減少加工工序，提高原料利用率，降低生產(chǎn)成本。制備的B4C/Al復(fù)合材料板材具備較好的致密度，且力學(xué)性能和熱中子吸收性能優(yōu)良；抗拉強(qiáng)度可達(dá)280MPa，5mm厚的復(fù)合材料板材的熱中子吸收率達(dá)90％以上。
【IPC分類】B22F3/20
【公開號】CN105499583
【申請?zhí)枴緾N201510946812
【發(fā)明人】楊劍, 梁秋實(shí), 馬書旺, 劉坤, 王健, 楊志民, 毛昌輝
【申請人】北京有色金屬研究總院
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月16日