CN105499583A - 一种B4C/Al复合材料板材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于复合材料制备技术领域的一种B4C/Al复合材料板材的制备方法。所述制备方法的步骤为：原料粉末的混合、制备挤压初坯、板材挤压成型。用该方法制备的B4C/Al复合材料板材可以大幅度减少加工工序，提高原料利用率，降低生产成本。制备的B4C/Al复合材料板材具备较好的致密度，且力学性能和热中子吸收性能优良；抗拉强度可达280MPa，5mm厚的复合材料板材的热中子吸收率达90％以上。

Description

一种B4C/Al复合材料板材的制备方法
技术领域
本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种B4C/Al复合材料板材的制备方法。
背景技术
B4C/Al复合材料是一种兼具热中子吸收性能和力学性能的铝基复合材料，在核电站及核废料处理等领域有着良好的应用前景。通常，制备B4C/Al复合材料板材，需将原料粉末混合分散后，经过冷等静压、除气、热等静压制备成金属化初坯，再经过一次或多次变形加工和热处理后制成各种零部件进行使用。
但是采用上述方法制备的B4C/Al复合材料板材工序较长，并且在粉末等静压过程中原料利用率较低、劳动强度大，制约该材料的批量化生产。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，其目的在于提供一种B4C/Al复合材料板材的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种B4C/Al复合材料板材的制备方法，包括以下步骤：
(1)原料粉末的混合：称取B4C粉末与铝粉末，在氩气保护下采用机械搅拌将两种原料粉末混合均匀；
所述B4C粉末占总量的质量分数为25-35％；
(2)制备挤压初坯：将混合均匀的原料粉末装入铝或铝合金包套内，在温度为450-550℃的条件下对包套抽真空后进行封焊，制成挤压初坯；
(3)板材挤压成型：对制成的挤压初坯进行加热，将加热后的挤压初坯进行预变形后进行挤压，制成B4C/Al复合材料板材。
步骤(1)中所述的铝粉末为纯铝粉末或6061铝合金粉末。
步骤(2)中所述包套抽真空后其真空度不低于10-2Pa。
步骤(3)中所述加热条件为：加热温度为460-510℃，加热时间为60-120min。
步骤(3)所述挤压的加压比为6:1-10:1。
本发明的有益效果为：用该方法制备的B4C/Al复合材料板材可以大幅度减少加工工序，提高原料利用率，降低生产成本。制备的B4C/Al复合材料板材具备较好的致密度，且力学性能和热中子吸收性能优良；抗拉强度可达280MPa，5mm厚的复合材料板材的热中子吸收率达90％以上。
具体实施方式：
实施例1：
(1)原料粉末的混合：称取质量分数为25％的B4C粉末，其余为6061铝合金粉末，在氩气保护下采用机械法将两种原料粉末混合均匀；
(2)制备挤压初坯：将混合均匀的原料粉末装入铝合金包套中，并使粉末填实；在490℃下，利用真空设备将包套内的气体排空并封焊，包套内真空度为5×10-2Pa，制成挤压初坯；
(3)板材挤压成型：将制成的挤压初坯于加热炉内加热到460℃，保温120min；然后将挤压初坯装入挤压设备中进行预变形，再以6:1的挤压比将挤压初坯挤压成板材。
制备的复合B4C/Al复合材料板材的致密度为99.3％，经测试，板材的抗拉强度为295MPa，5mm厚的复合材料的热中子吸收率达90％以上。
实施例2
(1)原料粉末的混合：称取质量分数为35％的B4C粉末，其余为铝粉末，在氩气保护下采用机械法将两种原料粉末混合均匀；
(2)制备挤压初坯：将混合均匀的原料粉末装入铝合金包套中，并使粉末填实；在510℃下，利用真空设备将包套内的气体排空并封焊，包套内真空度为5×10-2Pa，制成挤压初坯；
(3)板材挤压成型：将制成的挤压初坯于加热炉内加热到510℃，保温60min；然后将挤压初坯装入挤压设备中进行预变形，再以10:1的挤压比将挤压初坯挤压成板材。
制备的复合B4C/Al板材的致密度为99.5％，经测试，板材的抗拉强度为290MPa，5mm厚的复合材料的热中子吸收率达90％以上。
实施例3
(1)原料粉末的混合：称取质量分数为30％的B4C粉末，其余为铝粉末，在氩气保护下采用机械法将两种原料粉末混合均匀；
(2)制备挤压初坯：将混合均匀的原料粉末装入铝包套内，并使粉末填实；在530℃下，利用真空设备将包套内的气体排空并封焊，包套内真空度为6×10-2Pa，制成挤压初坯；
(3)板材挤压成型：将制成的挤压初坯于加热炉内加热到500℃，并保温90分钟；然后将挤压初坯装入挤压设备中进行预变形，再以8:1的挤压比将挤压初坯挤压成板材。
制备的复合B4C/Al板材的致密度为99.4％，经测试，板材的抗拉强度为290MPa，5mm厚的复合材料的热中子吸收率达90％以上。
实施例4
(1)原料粉末的混合：称取质量分数为30％的B4C粉末，其余为6061铝合金粉末，在氩气保护下采用机械法将两种原料粉末混合均匀；
(2)制备挤压初坯：将混合均匀的原料粉末装入铝包套内，并使粉末填实；在530℃下，利用真空设备将包套内的气体排空并封焊，包套内真空度为6×10-2Pa，制成挤压初坯；
(3)板材挤压成型：将制成的挤压初坯于加热炉内加热到500℃，并保温120min；然后将挤压初坯装入挤压设备中进行预变形，再以9:1的挤压比将挤压初坯挤压成板材。
制备的复合B4C/Al板材的致密度为99.2％，经测试，板材的抗拉强度为285MPa，5mm厚的复合材料的热中子吸收率达90％以上。

Claims (5)

1.一种B4C/Al复合材料板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)原料粉末的混合：称取B4C粉末与铝粉末，在氩气保护下采用机械搅拌将两种原料粉末混合均匀；
所述B4C粉末占总量的质量分数为25-35％；
(2)制备挤压初坯：将混合均匀的原料粉末装入铝或铝合金包套内，在温度为450-550℃的条件下对包套抽真空后进行封焊，制成挤压初坯；
(3)板材挤压成型：对制成的挤压初坯进行加热，将加热后的挤压初坯进行预变形后进行挤压，制成B4C/Al复合材料板材。
2.根据权利要求1所述的一种B4C/Al复合材料板材的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的铝粉末为纯铝粉末或6061铝合金粉末。
3.根据权利要求1所述的一种B4C/Al复合材料板材的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述包套抽真空后其真空度不低于10-2Pa。
4.根据权利要求1所述的一种B4C/Al复合材料板材的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述加热条件为：加热温度为460-510℃，加热时间为60-120min。
5.根据权利要求1所述的一种B4C/Al复合材料板材的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述挤压的加压比为6:1-10:1。
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