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

一种铀铝合金靶件芯坯制备方法
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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