CN112802619B - 一种高强钛基硼钨复合屏蔽材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强钛基硼钨复合屏蔽材料，由以下质量百分数的原料制备而成：硼和/或碳化硼0.5%~1.5%，钨20.0%~40.0%，余量为钛，高强钛基硼钨复合屏蔽材料的拉伸强度高于900MPa；本发明还公开了一种高强钛基硼钨复合屏蔽材料的制备方法，将原料粉末混合研磨，再经烧结和冷却，得到复合屏蔽材料。本发明原料含有的硼元素和钨元素实现对中子和伽马射线的屏蔽，以钛为基体材料与硼和碳化硼生成的碳化钛和硼化钛，提升了复合屏蔽材料的力学强度；本发明通过烧结工艺去除残余气体，促进碳化钛和硼化钛生成，制得的复合屏蔽材料具有优良的屏蔽性能和力学性能，适用于高强环境下的核辐射屏蔽。

Description

一种高强钛基硼钨复合屏蔽材料及其制备方法

技术领域

本发明属于金属基复合材料制备技术领域，具体涉及一种高强钛基硼钨复合屏蔽材料及其制备方法。

背景技术

随着核能的广泛应用，核燃料使用后产生的高放射性废料对环境和生物造成严重的威胁。为了避免放射性废料的生态污染，必须对其进行安全存贮和相关处理，目前用的最多的核屏蔽材料为铝基碳化硼、铅、混凝土、含硼聚乙烯等材料，功能比较单一，且材料强度、服役温度均较低。

钛及钛合金具有比强度高、重量轻、耐腐蚀性好等一系列优异性能，使其成为了轻量化结构材料的理想基体。利用其特点，本发明提出了一种高强钛基硼钨复合屏蔽材料，该材料即具有中子屏蔽性能又具有伽马射线屏蔽功能，同时强度较常规辐射屏蔽材料得到了极大提高，有望用于各种核设施及核燃料处理过程中的辐射屏蔽。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种高强钛基硼钨复合屏蔽材料。本发明制备原料中含有的硼元素和钨元素，在屏蔽中子的同时达到有效屏蔽伽马射线的效果，以钛作为基体材料，与硼或碳化硼反应生成碳化钛或硼化钛增强相，增强了钛基硼钨复合屏蔽材料的拉伸强度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高强钛基硼钨复合屏蔽材料，其特征在于，该高强钛基硼钨复合屏蔽材料由以下质量百分数的原料制备而成：硼和/或碳化硼0.5%~1.5%，钨20.0%~40.0%，余量为钛；所述高强钛基硼钨复合屏蔽材料的拉伸强度高于900MPa。

本发明的复合屏蔽材料，通过加入硼元素达到中子吸收的效果，通过加入钨元素达到屏蔽伽马射线的效果，同时，以钛作为基体材料，与硼或碳化硼反应生成碳化钛或硼化钛增强相，达到提升复合屏蔽材料拉伸强度性能的效果。因此，本发明制备出的高强钛基硼钨复合屏蔽材料具有良好的中子和伽马射线屏蔽性能，还具有显著的高强拉伸强度性能，耐腐蚀性和耐热性强，易加工，具有推广价值，适用于高强度环境下的核辐射屏蔽。

另外，本发明还提供了一种高强钛基硼钨复合屏蔽材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、按设计成分配比取硼粉末和/或碳化硼粉末、钨粉末及钛粉末混匀，得到混合粉末；

步骤二、将步骤一中得到的混合粉末进行混合研磨，得到复合粉末；

步骤三、将步骤二中得到的复合粉末填装在模具中，然后放置于放电等离子热压烧结炉中烧结，经冷却得到高强钛基硼钨复合屏蔽材料。

本发明将称取的硼粉末和/或碳化硼粉末，钨粉末和钛粉末的混合粉末进行混合研磨，得到复合粉末，经过放电等离子热压烧结，最后冷却得到高强钛基硼钨复合屏蔽材料。本发明通过放电等离子烧结，有利于去除组成粉末中的气体，提高复合屏蔽材料的组织均匀性，并有效破坏了粉末表层的氧化层，使各组分粉末直接形成有效连接，促进碳化钛和硼化钛的生成，在提高复合材料屏蔽性能的同时提高了其拉伸强度和耐热及耐腐蚀性能；本发明的烧结工艺程序均在放电等离子烧结设备中进行，操作工艺简单，步骤连续，减少了设备耗能，提高了制备效率和生产重复性。

上述的方法，其特征在于，步骤一中所述硼粉末和/或碳化硼粉末的质量纯度高于99.9%，粒径为3μm~5μm，所述钨粉末的质量纯度高于99.9%，粒径为3μm~5μm，所述钛粉末的质量纯度为99.9%，粒径为35μm~70μm。采用高纯度的原料从源头上保证了复合屏蔽材料的质量纯度，有利于增强复合屏蔽材料屏蔽中子和伽马射线的性能及力学性能；采用上述粒径的粉末作为原材料，有利于提升复合屏蔽材料的组织均匀性，进一步提高其中子和伽马射线的屏蔽性能。

上述的方法，其特征在于，步骤二中所述混合研磨采用的研磨介质为轴承钢珠，所述轴承钢珠与所述混合粉末的质量比为5:1。本发明采用研磨介质与混合粉末质量比为5:1，介质比重大，增强了研磨能力，提高了粉碎效率；轴承钢珠为球形研磨介质，受自身磨损小，同时，轴承钢珠机械强度高，抗压抗冲击能力高，化学性质稳定，有效降低了研磨介质对混合粉末的污染，降低对复合屏蔽材料质量纯度的影响；本发明根据研磨需要，采用不同直径的轴承钢珠，恢复和增强球磨机的研磨能力，降低生产成本，进一步提高混合研磨的研磨效果。

上述的方法，其特征在于，步骤二中所述混合研磨的具体过程为：采用行星球磨机在球磨速度为200r/min~300r/min的条件下，对所述混合粉末进行间歇式混合研磨，所述间歇式混合研磨的每次研磨时间和间歇时间均为10min，所述间歇式混合研磨的有效研磨时间为2h~3h。有效研磨时间为2h~3h是指间歇式混合研磨的每次研磨时间总和为2h~3h，不含间歇时间，采用上述间歇式混合研磨保证了原料粉末混合的均匀程度，避免了长时间连续球磨的发热氧化问题，使混合粉末得到合理冷却，同时减少了粉末冷焊团聚现象，有利于后期烧结工艺的进行。

上述的方法，其特征在于，步骤三中所述烧结的具体过程为：第一段，在20MPa的压力下，对模具中的复合粉末冷压处理2min，得到坯体；第二段，将所述坯体以50℃/min~100℃/min的加热速率加热至1000℃~1100℃，同时将压力逐渐升至40MPa~60MPa；第三段，在压力为40MPa~60MPa，温度为1000℃~1100℃的条件下，保温保压维持10min~20min。采用上述烧结工艺中第一段冷压处理得到的坯体，有效的去除了原材料粉末中的气体，减少了坯体中气体的存在，有利于改善复合屏蔽材料的质量，进一步增强了材料的屏蔽性能；烧结工艺第二段将坯体以50℃/min~100℃/min的加热速率加热，一方面保证了坯体热传导的均匀性，防止了体组织导热不均匀导致的屏蔽性能和机械性能降低，另一方面，避免了高温环境下的过烧现象，进一步提升了材料的力学强度；将烧结温度设置在1100℃~1100℃有利于破坏粉末表层的氧化层，使得各粉末之间形成有效的连接，同时促进碳化钛和硼化钛的生成，进一步提升了复合屏蔽材料中子和伽马射线的屏蔽性能，同时，生成的碳化钛和硼化钛提高了复合屏蔽材料的拉伸强度性能；以上烧结工艺程序均在放电等离子烧结设备中进行，操作工艺简单，步骤连续，减少了设备耗能，提高了制备效率和生产重复性。

上述的方法，其特征在于，步骤三中所述烧结工艺在真空条件下进行。本发明的烧结工艺过程在真空条件下进行，有效减少了各粉末的氧化，降低了钛基硼钨复合屏蔽材料的氧含量，进一步增强了钛基硼钨复合屏蔽材料的屏蔽效果；同时，在真空环境中烧结来代替在惰性气体环境中烧结，有利于降低制备成本。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的高强钛基硼钨复合屏蔽材料，通过加入硼元素达到中子吸收的效果，通过加入钨元素达到屏蔽伽马射线的效果，同时，以钛作为基体材料，与硼或碳化硼反应生成碳化钛或硼化钛增强相，达到提升复合屏蔽材料拉伸强度性能的效果。因此，本发明制备出的复合屏蔽材料具有良好的中子和伽马射线屏蔽性能，拉伸强度高，耐腐蚀性和耐热性强，易于加工，具有推广价值，适用于高强度环境下的核辐射屏蔽。

2、本发明采用间歇式混合研磨保证了原料粉末混合的均匀程度，避免了长时间连续球磨的发热氧化问题，使混合粉末得到合理冷却，同时减少了粉末冷焊团聚现象，有利于后期烧结工艺的进行。

4、本发明烧结工艺采用的加热速率保证了坯体热传导的均匀性，防止了体组织导热不均匀导致的屏蔽性能和机械性能降低，同时，避免了高温环境下的过烧现象，进一步提升了材料的力学强度。

5、本发明烧结的三段程序均在放电等离子烧结设备中进行，操作工艺简单，步骤连续，减少了设备耗能，提高了制备效率和生产重复性。

6、本发明制备的高强钛基硼钨复合屏蔽材料，相比于钛其拉伸强度提高了174%~287%，相比传统铝基碳化硼/钨复合屏蔽材料拉伸强度提高了405%~612%，拉伸强度显著提高，适用于高强度环境下的辐射屏蔽。

下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的高强钛基硼钨复合屏蔽材料的金相图。

图2是图1中的A处放大图。

图3是本发明实施例2制备的高强钛基硼钨复合屏蔽材料的金相图。

图4是图3中的B处放大图。

图5是本发明实施例3制备的高强钛基硼钨复合屏蔽材料的扫描电镜图。

图6是本发明实施例1~3的高强钛基硼钨复合材料拉伸测试结果图。

图7是对比例1制备的铝基碳化硼/钨复合材料和钛的拉伸测试结果图。

具体实施方式

实施例1

本实施例的高强钛基硼钨复合屏蔽材料由以下质量百分数的原料制备而成：硼0.79%，钨32.45%，钛66.76%。

本实施例的高强钛基硼钨复合屏蔽材料制备过程包括以下步骤：

步骤一、准备质量纯度为99.93%，粒径为4μm的硼粉末，质量纯度为99.95%，粒径为3μm的钨粉末，质量纯度为99.94%，粒径为63μm的钛粉末，称取上述硼粉末1.58g、钨粉末64.90g及钛粉末133.52g，共计200g，混匀得到混合粉末；其中，混合粉末中各原料粉末的体积分数占比为：硼粉末2%，钨粉末10%，钛粉末88%。

步骤二、按照轴承钢珠与混合粉末5:1的质量比，称取1000g的轴承钢珠，其中直径为6mm的轴承钢珠500g，直径为4mm的轴承钢珠300g，直径为2mm的轴承钢珠200g；将第一步中称取的混合粉末及轴承钢珠一起倒入行星球磨机的球磨罐中，在球磨速度为200r/min条件下对混合粉末进行间歇式混合研磨，按照研磨10min，停止冷却10min的方式反复循环研磨，有效研磨3h，球磨结束后筛去轴承钢珠，得到复合粉末；

步骤三、在真空条件下，将步骤二中得到的复合粉末填装在模具中，在放电等离子热压烧结炉中进行烧结，烧结的具体过程为：第一段，在20MPa的压力下，对模具中的复合粉末进行2min冷压处理，得到坯体；第二段，以50℃/min的加热速率将坯体加热至1000℃，同时将压力从20MPa逐渐升至60MPa；第三段，在压力为60MPa，温度为1000℃的条件下保温保压维持20min，然后随炉冷却，得到高强钛基硼钨复合屏蔽材料。

图1是本实施例的高强钛基硼钨复合屏蔽材料的金相图，图2是图1中A处的放大图，从图1和图2可以看出，本实施例制备的高强钛基硼钨复合屏蔽材料合金组织分布均匀，无空隙，各相的界面结合状况良好。

实施例2

本实施例的高强钛基硼钨复合屏蔽材料由以下质量百分数的原料制备而成：碳化硼0.84%，钨32.43%，钛66.73%。

本实施例的高强钛基硼钨复合屏蔽材料制备过程包括以下步骤：

步骤一、准备质量纯度为99.95%，粒径为5μm的碳化硼粉末，质量纯度为99.95%，粒径为4μm的钨粉末，质量纯度为99.94%，粒径为35μm的钛粉末，称取上述碳化硼粉末1.68g、钨粉末64.86g以及钛粉末133.46g，共计200g，混匀得到混合粉末；其中，混合粉末中各原料粉末的体积分数占比为：碳化硼粉末2%，钨粉末10%，钛粉末88%。

步骤二、按照轴承钢珠与混合粉末5:1的质量比，称取1000g的轴承钢珠，其中直径为6mm的轴承钢珠500g，直径为4mm的轴承钢珠300g，直径为2mm的轴承钢珠200g；将第一步中称取的混合粉末及轴承钢珠一起倒入行星球磨机的球磨罐中，在球磨速度为300r/min条件下对混合粉末进行间歇式混合研磨，按照研磨10min，停止冷却10min的方式反复循环研磨，有效研磨2h，球磨结束后筛去轴承钢珠，得到复合粉末；

步骤三、在真空条件下，将步骤二中得到的复合粉末填装在模具中，在放电等离子热压烧结炉中进行烧结，烧结的具体过程为：第一段，在20MPa的压力下，对模具中的复合粉末进行2min冷压处理，得到坯体；第二段，以100℃/min的加热速率将坯体加热至1100℃，同时将压力从20MPa逐渐升至40MPa；第三段，在压力为40MPa，温度为1100℃的条件下保温保压维持10min，然后随炉冷却，得到高强钛基硼钨复合屏蔽材料。

图3是本实施例的高强钛基硼钨复合屏蔽材料的金相图，图4是图3中B处放大图，从图3和图4可以看出，本实施例制备的高强钛基硼钨复合屏蔽材料各组分分布均匀，无空隙，各相的界面结合状况良好。

对比例1

本对比例的铝基碳化硼/钨复合屏蔽材料由以下体积百分数的原料制备而成：碳化硼2%，钨10%，铝88%，换算成质量百分数为：碳化硼1.15%，钨44.24%，铝54.61%。

本对比例的制备过程与实施例2的制备过程不同之处在于：制备原料中的钛粉末为铝粉末。

实施例3

本实施例的高强钛基硼钨复合屏蔽材料由以下质量百分数的原料制备而成：硼0.40%，碳化硼0.42%，钨32.44%，钛66.74%。

本实施例的高强钛基硼钨复合屏蔽材料制备过程包括以下步骤：

步骤一、准备质量纯度为99.93%，粒径为3μm的硼粉末，质量纯度为99.95%，粒径为5μm的碳化硼粉末，质量纯度为99.95%，粒径为5μm的钨粉末，质量纯度为99.94%，粒径为70μm的钛粉末，称取上述硼粉末0.8g、碳化硼粉末0.84g、钨粉末64.88g以及钛粉末133.48g，共计200g，混匀得到混合粉末；其中，混合粉末中各原料粉末的体积分数占比为：硼粉末1%，碳化硼粉末1%，钨粉末10%，钛粉末88%。

步骤二、按照轴承钢珠与混合粉末5:1的质量比，称取1000g的轴承钢珠，其中直径为6mm的轴承钢珠500g，直径为4mm的轴承钢珠300g，直径为2mm轴承钢珠的200g；将第一步中称取的混合粉末及轴承钢珠一起倒入行星球磨机的球磨罐中，在球磨速度为250r/min条件下对混合粉末进行间歇式混合研磨，按照研磨10min，停止冷却10min的方式反复循环研磨，有效研磨2.5h，球磨结束后筛去轴承钢珠，得到复合粉末；

步骤三、在真空条件下，将步骤二中得到的复合粉末填装在模具中，在放电等离子热压烧结炉中进行烧结，烧结的具体过程为：第一段，在20MPa的压力下，对模具中的复合粉末进行2min冷压处理，得到坯体；第二段，以75℃/min的加热速率将坯体加热至1050℃，同时将压力从20MPa逐渐升至50MPa；第三段，在压力为50MPa，温度为1050℃的条件下保温保压维持15min，然后随炉冷却，得到高强钛基硼钨复合屏蔽材料。

图5是本实施例制备的高强钛基硼钨复合屏蔽材料的扫描电镜图，图中黑色箭头为相应的元素及新形成的碳化钛和硼化钛增强相。从图5可以看出，本实施例制备的高强钛基硼钨复合屏蔽材料各组分分布均匀，可见碳化钛和硼化钛。

实施例4

本实施例的高强钛基硼钨复合屏蔽材料由以下质量百分数的原料制备而成：碳化硼0.50%，钨40.0%，钛59.5%。

本实施例的高强钛基硼钨复合屏蔽材料制备过程包括以下步骤：

步骤一、准备质量纯度为99.95%，粒径为5μm的碳化硼粉末，质量纯度为99.95%，粒径为4μm的钨粉末，质量纯度为99.94%，粒径为35μm的钛粉末，称取上述碳化硼粉末1.0g、钨粉末80.0g以及钛粉末119.0g，共计200g，混匀得到混合粉末；其中，混合粉末中各原料粉末的体积分数占比为：碳化硼粉末1.28%，钨粉末13.41%，钛粉末85.31%。

步骤二、按照轴承钢珠与混合粉末5:1的质量比，称取1000g的轴承钢珠，其中直径为6mm的轴承钢珠500g，直径为4mm的轴承钢珠300g，直径为2mm轴承钢珠的200g；将第一步中称取的混合粉末及轴承钢珠一起倒入行星球磨机的球磨罐中，在球磨速度为300r/min条件下对混合粉末进行间歇式混合研磨，按照研磨10min，停止冷却10min的方式反复循环研磨，有效研磨2h，球磨结束后筛去轴承钢珠，得到复合粉末；

步骤三、在真空条件下，将步骤二中得到的复合粉末填装在模具中，在放电等离子热压烧结炉中进行烧结，烧结的具体过程为：第一段，在20MPa的压力下，对模具中的复合粉末进行2min冷压处理，得到坯体；第二段，以100℃/min的加热速率将坯体加热至1100℃，同时将压力从20MPa逐渐升至40MPa；第三段，在压力为40MPa，温度为1100℃的条件下保温保压维持10min，然后随炉冷却，得到高强钛基硼钨复合屏蔽材料。

实施例5

本实施例的高强钛基硼钨复合屏蔽材料由以下质量百分数的原料制备而成：硼1.50%，钨20.0%，钛78.5%。

本实施例的高强钛基硼钨复合屏蔽材料制备过程包括以下步骤：

步骤一、准备质量纯度为99.93%，粒径为4μm的硼粉末，质量纯度为99.95%，粒径为3μm的钨粉末，质量纯度为99.94%，粒径为63μm的钛粉末，称取上述硼粉末3.0g、钨粉末40.0g以及钛粉末157.0g，共计200g，混匀得到混合粉末；其中，混合粉末中各原料粉末的体积分数占比为：硼粉末3.35%，钨粉末5.43%，钛粉末91.22%。

步骤二、按照轴承钢珠与混合粉末5:1的质量比，称取1000g的轴承钢珠，其中直径为6mm的轴承钢珠500g，直径为4mm的轴承钢珠300g，直径为2mm轴承钢珠的200g；将第一步中称取的混合粉末及轴承钢珠一起倒入行星球磨机的球磨罐中，在球磨速度为200r/min条件下对混合粉末进行间歇式混合研磨，按照研磨10min，停止冷却10min的方式反复循环研磨，有效研磨3h，球磨结束后筛去轴承钢珠，得到复合粉末；

步骤三、在真空条件下，将步骤二中得到的复合粉末填装在模具中，在放电等离子热压烧结炉中进行烧结，烧结的具体过程为：第一段，在20MPa的压力下，对模具中的复合粉末进行2min冷压处理，得到坯体；第二段，以50℃/min的加热速率将坯体加热至1000℃，同时将压力从20MPa逐渐升至60MPa；第三段，在压力为60MPa，温度为1000℃的条件下保温保压维持20min，然后随炉冷却，得到高强钛基硼钨复合屏蔽材料。

对实施例1~实施例5制备的高强钛基硼钨复合屏蔽材料和对比例1制备的铝基碳化硼/钨复合屏蔽材料及钛进行拉伸强度测试，在室温条件下，使用UTM5105X(SH-350)型电子万能试验机进行拉伸强度测试，结果如表1所示。

通过表1的数据计算可得，本发明实施例1~实施例5制备的高强钛基硼钨复合屏蔽材料较钛的拉伸强度提高了174%~287%，相比对比例1制备的铝基碳化硼钨复合屏蔽材料拉伸强度提高了405%~612%。

其中，对比例1制备原料中的碳化硼粉末的体积占比和钨粉末的体积占比与实施例2相同，将实施例2中的钛粉末更换为铝粉末，并使铝粉末和钛粉末的体积占比相同，最终制备的对比例1的铝基碳化硼/钨复合屏蔽材料的拉伸强度为195MPa，而实施例2制备的高强钛基硼钨复合屏蔽材料拉伸强度达1147MPa，相较对比例1制备的铝基碳化硼/钨复合屏蔽材料的拉伸强度提高了488%，说明以钛作为基体材料，与碳化硼生成了碳化钛和硼化钛增强相，显著增强了钛基硼钨复合材料的拉伸强度。

图6为本实施例1~实施例3制备的高强钛基硼钨复合屏蔽材料的拉伸测试结果图，图7为钛和铝基碳化硼/钨复合屏蔽材料的拉伸测试结果图。从表1、图6和图7可以看出，本发明的高强钛基硼钨复合屏蔽材料拉伸强度显著高于钛和铝基碳化硼/钨增强材料，适用于高度环境下的辐射屏蔽，例如在核设施及核燃料处理过程中使用本发明的钛基硼钨复合屏蔽材料。

从表1和图6还可以看出，实施例3制备的复合屏蔽材料的拉伸强度和延伸率介于实施例1和实施例2制备复合屏蔽材料之间，实施例1的复合屏蔽材料的拉伸强度和延伸率相对最高，实施例2的复合屏蔽材料的拉伸强度和延伸率相对最低，其中，实施例1中钛粉末和硼粉末生成了硼化钛增强相，实施例2中的钛粉末和碳化硼粉末同时生成了硼化钛和碳化钛增强相，实施例3中的钛粉末、硼粉末和碳化硼粉末生成了硼化钛和碳化钛增强相，其中生成的硼化钛增强相多于碳化钛，表明硼化钛相比于碳化钛对本发明的钛基硼钨复合屏蔽材料的拉伸强度提升效果更佳，从实施例5制备的复合屏蔽材料的拉伸强度来看，适量的增加硼元素含量在一定程度上会增加本发明钛基硼钨复合屏蔽材料的拉伸强度；同时，表明采用本发明的制备方法可以生成硼化钛和碳化钛增强相，无需单独添加硼化钛等增强相，可达到显著提高本发明钛基硼钨复合屏蔽材料拉伸强度的效果。

对实施例1~实施例5制备的厚度为30mm的高强钛基硼钨复合屏蔽材料进行了中子和伽马射线的屏蔽性能测试，其中，中子为0.025eV热中子，光子为钴60辐射的1.33MeV光子，该高能光子属于一种伽马射线，基于蒙特卡洛中子输运程序的计算方法，结果如表2所示。

从表2可以看出，本发明制备的高强钛基硼钨复合屏蔽材料在厚度为30mm时，对中子的屏蔽效率达到了29.4%~70.2%，对伽马射线的屏蔽效率达到了54.7%~61.0%，即本发明的复合屏蔽材料同时具备中子和伽马射线屏蔽性能，本发明的高强钛基硼钨复合屏蔽材料根据实际需要，增加高强钛基硼钨复合屏蔽材料的厚度，来提高中子和伽马射线的屏蔽性能。

综上，本发明制备的高强钛基硼钨复合屏蔽材料具备中子和伽马射线的屏蔽性能，特别是具有显著的高强拉伸强度性能，适用于高强度环境下的核辐射屏蔽。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种高强钛基硼钨复合屏蔽材料，其特征在于，该高强钛基硼钨复合屏蔽材料由以下质量百分数的原料制备而成：硼和/或碳化硼0.5%~1.5%，钨20.0%~40.0%，余量为钛；所述高强钛基硼钨复合屏蔽材料的拉伸强度高于900MPa，该高强钛基硼钨复合屏蔽材料由以下方法制备取得：

步骤一、按设计成分配比取硼粉末和/或碳化硼粉末、钨粉末及钛粉末混匀，得到混合粉末；

步骤二、将步骤一中得到的混合粉末进行混合研磨，得到复合粉末，所述混合研磨的具体过程为：采用行星球磨机在球磨速度为200r/min~300r/min的条件下，对所述混合粉末进行间歇式混合研磨，所述间歇式混合研磨的每次研磨时间和间歇时间均为10min，所述间歇式混合研磨的有效研磨时间为2h~3h；

步骤三、将步骤二中得到的复合粉末填装在模具中，然后放置于放电等离子热压烧结炉中烧结，经冷却得到高强钛基硼钨复合屏蔽材料。

2.根据权利要求1所述的一种高强钛基硼钨复合屏蔽材料，其特征在于，步骤一中所述硼粉末和/或碳化硼粉末的质量纯度高于99.9%，粒径为3μm~5μm，所述钨粉末的质量纯度高于99.9%，粒径为3μm~5μm，所述钛粉末的质量纯度为99.9%，粒径为35μm~70μm。

3.根据权利要求1所述的一种高强钛基硼钨复合屏蔽材料，其特征在于，步骤二中所述混合研磨采用的研磨介质为轴承钢珠，所述研磨介质与所述混合粉末的质量比为5:1。

4.根据权利要求1所述的一种高强钛基硼钨复合屏蔽材料，其特征在于，步骤三中所述烧结的具体过程为：第一段，在20MPa的压力下，对模具中的复合粉末冷压处理2min，得到坯体；第二段，将所述坯体以50℃/min~100℃/min的加热速率加热至1000℃~1100℃，同时将压力逐渐升至40MPa~60MPa；第三段，在压力为40MPa~60MPa，温度为1000℃~1100℃的条件下，保温保压维持10min~20min。

5.根据权利要求1所述的一种高强钛基硼钨复合屏蔽材料，其特征在于，步骤三中所述烧结工艺在真空条件下进行。

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