CN108213418A - 一种铀铝合金靶件芯坯制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及合金靶件芯坯制备技术领域,具体公开了一种铀铝合金靶件芯坯制备方法,包括以下步骤:步骤1,UAl2粉末与铝粉准备;步骤2,UAl2+Al弥散芯坯成型;步骤3,UAl2+Al弥散芯坯烧结。本发明通过粉末冶金方法,制备出铀含量超过56.9wt%的UAl2+Al弥散芯坯,解决了高铀含量铀铝合金靶件制备的技术瓶颈,为今后靶件的研制、生产奠定了良好的技术基础。
Description
技术领域
本发明属于合金靶件芯坯制备技术领域,具体涉及一种铀铝合金靶件芯坯制备方法。
背景技术
我国HFTER高通量研究实验堆高浓元件芯坯采用U-Al合金,属于金属型燃料元件。国内HFETR元件芯坯成分为Al-25.4wt%U,采用了真空感应精炼和空气中离心铸造的工艺,这种工艺得到的铸件晶粒细小、组织致密、夹杂气孔留在铸件内腔表面。
而U-Al合金金属型芯坯在铀含量超过26wt%时铸锭偏析度很难控制,根据国际上LEU靶件对U-Al合金的需求,芯坯的铀重量百分比均要求在56.9%以上,当前的制备方法得到的U-Al合金金属型芯坯难以满足要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铀铝合金靶件芯坯制备方法,能够满足LEU靶件对U-Al合金的需求。
本发明的技术方案如下:
一种铀铝合金靶件芯坯制备方法,包括以下步骤:
步骤1,UAl2粉末与铝粉准备;
步骤1.1,UAl2粉末准备,将UAl2铸锭机械破碎后进行球磨,对球磨后的UAl2粉末进行筛分,筛分后的UAl2粉末粒度全部小于130~150μm,其中小于40μm的大于80~90%;
步骤1.2,铝粉准备,将铝粉烘干后过筛,过筛后的铝粉粒度全部小于等于150μm,其中粒度小于等于50μm的大于80~90%,活性铝大于98%;
步骤1.3,粉末混合,将UAl2粉末与铝粉按质量比UAl2:Al=3:1~10:1进行配比,然后在混料机中混合30~90min,转速为30~40r/min;
步骤2,UAl2+Al弥散芯坯成型;
采用等高压制方法成型,保证成型后芯坯的孔隙率在5~7%之间,芯坯密度在4~6g/cm3之间;
步骤3,UAl2+Al弥散芯坯烧结;
芯坯采用真空烧结,烧结温度控制在450~500℃,保温时间为2~6h。
步骤1.1,采用振幅式分筛机对球磨后的UAl2粉末进行分级筛分。
步骤1.3,所述的混料机为三维混料机。
步骤1.1,筛分后的UAl2粉末粒度全部小于130μm,其中小于40μm的大于90%。
步骤1.3,将UAl2粉末与铝粉按质量比UAl2:Al=3.48:1进行配比,粉末总重量为133.89g。
步骤1.3,在三维混料机中混合60min,转速为34r/min。
步骤2,成型后芯坯尺寸为68.4mm×48.6mm×8.8mm,成型后芯坯中的孔隙率为6%,生坯密度为4.58g/cm3。
步骤3,烧结温度为480℃,保温时间为2h,真空度为0.13Pa。
本发明的显著效果在于:
本发明通过粉末冶金方法,制备出铀含量超过56.9wt%的UAl2+Al弥散芯坯,解决了高铀含量铀铝合金靶件制备的技术瓶颈,为今后靶件的研制、生产奠定了良好的技术基础。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种铀铝合金靶件芯坯制备方法,包括以下步骤:
步骤1,UAl2粉末与铝粉准备;
步骤1.1,UAl2粉末准备,将UAl2铸锭机械破碎后进行球磨,对球磨后的UAl2粉末在振幅式分筛机上进行分级筛分,筛分后的粉末粒度全部小于130~150μm,其中小于40μm的大于80~90%。
步骤1.2,铝粉准备,将铝粉烘干后过筛,过筛后的铝粉粒度全部小于等于150μm,其中粒度小于等于50μm的颗粒大于80~90%,活性铝大于98%。
步骤1.3,粉末混合,将UAl2粉末与铝粉按质量比UAl2:Al=3:1~10:1进行配比,在三维混料机中混合30~90min,转速为30~40r/min。
步骤2,UAl2+Al弥散芯坯成型;
采用等高压制方法成型,保证成型后芯坯的孔隙率在5~7%之间,芯坯密度在4~6g/cm3之间。
步骤3,UAl2+Al弥散芯坯烧结;
芯坯采用真空烧结,烧结温度控制在450~500℃,保温时间为2~6h。
实施例
下面通过铀含量为56.9%的LEU靶件UAl2+Al弥散芯坯对本发明作进一步详细说明,芯坯制备步骤如下:
步骤1,UAl2粉末与铝粉准备;
步骤1.1,UAl2粉末准备,将UAl2铸锭机械破碎后进行球磨,对球磨后的UAl2粉末在振幅式分筛机上进行分级筛分,筛分后粉末粒度全部小于150μm,其中小于40μm的大于80%。
步骤1.2,铝粉准备,将铝粉烘干后过筛,过筛后的铝粉粒度全部小于150μm,粒度小于等于50μm的颗粒大于80%,活性铝大于98%。
步骤1.3,粉末混合,将UAl2粉末与铝粉按质量比UAl2:Al=3.48:1进行配比,粉末总重量为133.89g,在三维混料机中混合60min,转速为34r/min。
步骤2,UAl2+Al弥散芯坯成型;
采用等高压制方法成型,成型后芯坯尺寸为68.4mm×48.6mm×8.8mm,成型后芯坯中的孔隙率为6%,生坯密度为4.58g/cm3。
步骤3,UAl2+Al弥散芯坯烧结;
芯坯采用真空烧结,烧结温度控制在480℃,保温时间为2h,真空度为0.13Pa。
采用本实施例方法制备得到的UAl2+Al弥散芯坯,铀含量超过了56.9wt%。
Claims (8)
1.一种铀铝合金靶件芯坯制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1,UAl2粉末与铝粉准备;
步骤1.1,UAl2粉末准备,将UAl2铸锭机械破碎后进行球磨,对球磨后的UAl2粉末进行筛分,筛分后的UAl2粉末粒度全部小于130~150μm,其中小于40μm的大于80~90%;
步骤1.2,铝粉准备,将铝粉烘干后过筛,过筛后的铝粉粒度全部小于等于150μm,其中粒度小于等于50μm的大于80~90%,活性铝大于98%;
步骤1.3,粉末混合,将UAl2粉末与铝粉按质量比UAl2:Al=3:1~10:1进行配比,然后在混料机中混合30~90min,转速为30~40r/min;
步骤2,UAl2+Al弥散芯坯成型;
采用等高压制方法成型,保证成型后芯坯的孔隙率在5~7%之间,芯坯密度在4~6g/cm3之间;
步骤3,UAl2+Al弥散芯坯烧结;
芯坯采用真空烧结,烧结温度控制在450~500℃,保温时间为2~6h。
2.如权利要求1所述的一种铀铝合金靶件芯坯制备方法,其特征在于:步骤1.1,采用振幅式分筛机对球磨后的UAl2粉末进行分级筛分。
3.如权利要求2所述的一种铀铝合金靶件芯坯制备方法,其特征在于:步骤1.3,所述的混料机为三维混料机。
4.如权利要求3所述的一种铀铝合金靶件芯坯制备方法,其特征在于:步骤1.1,筛分后的UAl2粉末粒度全部小于130μm,其中小于40μm的大于90%。
5.如权利要求4所述的一种铀铝合金靶件芯坯制备方法,其特征在于:步骤1.3,将UAl2粉末与铝粉按质量比UAl2:Al=3.48:1进行配比,粉末总重量为133.89g。
6.如权利要求5所述的一种铀铝合金靶件芯坯制备方法,其特征在于:步骤1.3,在三维混料机中混合60min,转速为34r/min。
7.如权利要求6所述的一种铀铝合金靶件芯坯制备方法,其特征在于:步骤2,成型后芯坯尺寸为68.4mm×48.6mm×8.8mm,成型后芯坯中的孔隙率为6%,生坯密度为4.58g/cm3。
8.如权利要求7所述的一种铀铝合金靶件芯坯制备方法,其特征在于:步骤3,烧结温度为480℃,保温时间为2h,真空度为0.13Pa。
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