KR20010075462A

KR20010075462A - 중성자 흡수성능을 구비한 알루미늄 복합재 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20010075462A
Application number: KR1020017004028A
Authority: KR
Inventors: 사까구찌야스히로; 사이다토미까네; 무라까미카즈오; 시부에카즈히사; 토끼자네나오끼; 타까하시타쯔미
Original assignee: 마스다 노부유키; 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2001-08-09
Also published as: WO2001009903A1; US6602314B1; KR100414958B1; EP1119006A4; EP1119006B1; DE60030834D1; EP1119006A1; DE60030834T2; ES2270858T3; ATE340407T1

Abstract

B 의 함유량을 높게 하여 중성자 흡수성능을 향상시키며, 더구나, 종래재와 비교하여 기계적성질이나 가공성의 면에서도 우수한, 중성자 흡수성능을 구비한 알루미늄 복합재를 제공한다. 중성자 흡수성능을 구비한 알루미늄 복합재는, A1 또는 Al 합금모상중에 중성자 흡수성능을 갖는 B 또는 B 화합물의 분말을 B 양으로서 1.5중량% 이상 9중량% 이하 함유하여, 가압소결된 것을 특징으로 하고있다.

Description

중성자 흡수성능을 구비한 알루미늄 복합재 및 그 제조방법{ALUMINUM COMPOSITE MATERIAL HAVING NEUTRON-ABSORBING ABILITY}

붕소 (B) 는 중성자의 흡수작용을 갖는 원소이지만, 실제로 상기 작용을 갖는 것은, 천연 B 중에 대략 20% 의 비율로 존재하는 동위체¹⁰B 뿐 인 것이 알려져 있다. 종래부터, 중성자의 흡수작용을 갖는 구조용 재료로서, Al 합금중에 B 를 첨가한 합금이 이용되고 있다.

이러한 합금을 제조하는 경우에는, 종래, 통상의 용해법이 채용되고 있고, B 첨가량의 증가에 따라서 액상선 (液相線) 온도가 급격히 상승하기 때문에, A1 합금중에 B 를 분말형상 또는 Al-B 합금의 형태로 첨가하는, Al 용탕중에 KBF₄등의 붕불화물의 형태로 첨가하여 Al-B 금속간화합물을 생성하는, 액상선온도 이하의 고체와 액체가 공존하는 영역에서 주조하는, 또는, 가압 (加壓) 주조법을 이용하는 등의 방법이 이용되고 있지만, 강도나 연성 등의 기계적 성질을 높이기 위해서 여러가지의 개량이 더해지고 있다. 이것들의 개량에 관해서는, 예컨대 일본 공개특허공보 소 59-501672, 공개특허공보 소 61-235523, 공개특허공보 소 62-70799, 공개특허공보 소 62-235437, 공개특허공보 소 62-243733, 공개특허공보 소 63-312943, 공개특허공보 평 1-312043, 공개특허공보 평 1-312044, 공개특허공보 평 9-165637 등, 많은 예를 들 수 있다.

이러한 용해법에 의한 Al-B 합금은, 중성자를 흡수하는 B 를 첨가하면, B 화합물로서 AlL₂및 AlB₁₂의 금속간 화합물이 존재하며, 특히, AlB₁₂가 많이 존재하면 가공성이 저하한다. 그러나, 이 AlB₁₂, 의 양을 제어하는 것은 기술적으로도 곤란하기 때문에, 실용재로서는 B 의 양을 1.5 중량% 까지 첨가하는 것이 한도이고, 따라서 중성자 흡수의 효과는 그다지 크지 않다.

또한, 중성자 흡수작용을 갖는 재료로서는, 상술한 용해법에 의한 Al-B 합금 외에도, 보랠 (Boral) 이라고 불리는 것이 있다. 이 보랠은, A1 모재에 30∼40 중량% 의 B₄C 를 배합한 분말을 샌드위치 형태로 하여 압연한 재료이다. 그러나, 이 보랠은, 인장강도가 40MPa 정도로 낮을 뿐만 아니라, 신장율도 1% 정도로 낮고, 또한, 성형가공이 곤란하기 때문에, 구조재로서는 이용되고 있지 않는 것이 현상황이다.

Al-B₄C 복합재의 한 제조법으로서, 분말야금법의 이용을 들 수 있다. Al 합금과 B₄C 를, 동일하게 분말의 상태로 균일하게 혼합한 후 고화성형하려고 하는 것이며, 상기한 용해에 따르는 트러블을 회피할 수 있는 것 외에, 매트릭스 조성을 보다 자유롭게 선택할 수 있는 등의 장점을 갖는다. 미국 특허 US5486223 및 그에 계속되는 동일발명자에 의한 일련의 발명에 있어서는, 분말야금법을 이용하여 강도특성에 우수한 Al-B₄C 복합재를 얻는 방법이 서술되어 있고, 그 중에서도 US5700962 는 중성자 차폐재료의 제작을 주안에 둔 것으로 되어 있다. 그러나, 이들의 발명에 있어서는, 매트릭스와의 결합성을 높이기 위해서 특정원소를 첨가한 특수한 B₄C 를 사용하는 바, 공정도 복잡하고, 공업레벨에서의 실용화에는 비용면에서 큰 문제가 있었다. 또한, 분말을 CIP 로 굳게 하였으나 다공질인 성형체를 가열·압출하기 때문에 가스의 휩쓸림이 발생하고, 매트릭스의 조성에 따라서는 빌릿 소결시에 625℃ 이상이라는 고온에 노출시킴으로써 특성이 현저하게 열화된다는 성능상의 염려사항도 많았다.

상술한 바와 같이, 용해법으로 제조한 Al 합금은, B 등의 중성자 흡수성능을 갖는 화합물을 첨가하는 양에 한계가 있기 때문에, 그 중성자 흡수효과는 작은 것이었다. 그 해결을 위해, 상술한 바와 같이 많은 발명이 이루어져 왔지만, 그것들의 실시에는, 내포하는 화합물상 (AlB₂, AlB₁₂외) 의 존재비 (存在比) 까지를 컨트롤한 모합금을 용해하는 매우 비싼 농축붕소를 사용하는 등, 생산비용을 대폭 상승시키는 전제조건이 많아, 공업레벨에서의 실용화는 곤란하였다. 또한, 조업면에 있어서도, 로내의 오염 (고 B 농도의 드로스를 제거하는 로 세정이 필요하게 되고, 투입한 플루오르화물 등이 잔류하여 오염되는, 등) 이나 높은 용해온도 (1200℃ 이상을 필요로 하는 것도 있음) 에 의한 로재 (爐材) 로의 대미지 등의 문제로부터, 통상의 Al 용 용해설비에서의 실시는 사실상 불가능에 가까웠다.

또한, B₄C 의 함유량이 30∼40 중량% 로 높은 보랠은, 가공성에 문제가 있어 구조재로서는 사용할 수 없는 상황에 있다.

이러한 배경으로부터, B 의 함유량을 증가시켜 높은 중성자 흡수성능을 갖는 것은 물론이며, 인장강도나 신장율 등의 기계적 성질에도 우수하여, 가공이 용이하며 구조재로서 사용가능한 중성자 흡수성능을 구비한 알루미늄 복합재 및 그 제조방법이 요구되었다.

발명의 개시

그래서 본 발명은, B 의 함유량을 늘려 중성자 흡수성능을 향상시킬 수 있으며, 더구나, 기계적 성질이나 가공성의 면에서도 우수한, 중성자 흡수성능을 구비한 알루미늄 복합재 및 그 제조방법의 제공을 과제로 한다.

발명자들은, 상기한 바와 같은 현상에 감안하여, 연마재 또는 내화물재료로서 시중에서 염가에 유통되고 있는 통상의 B₄C 를 사용하여, 필요한 중성자 차폐성능과 강도특성을 밸런스 좋게 만족하는 A1 기 (基) 복합재료를 염가에 제조하는 방법을 창출하는 동시에, 이 방법이 최대의 효과를 발휘하는 합금조성 (B₄C 첨가량도 포함한다) 을 찾아낸 것이다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이하의 수단을 채용하였다.

본 발명의 중성자 흡수성능을 구비한 알루미늄 복합재는, Al 또는 Al 합금모상 (母相) 중에 중성자 흡수성능을 갖는 B 또는 B 화합물을 B 양으로서 1.5중량% 이상 9중량% 이하 함유하여, 가압소결 (加壓燒結) 한 것을 특징으로 하는 것이다.

이 경우, Al 또는 A1 합금 모상중에 함유하는 중성자 흡수성능을 갖는 B 또는 B 화합물은, B 양으로서 2중량% 이상 5중량% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

이러한 중성자 흡수성능을 구비한 알루미늄 복합재에 의하면, B 또는 B 화합물의 첨가량이 높고, 인장특성 등의 기계적 성질에도 뛰어난 알루미늄 복합재로 이루어진다. 또한, 그 제조비용도 염가로 억제할 수 있다.

본 발명의 중성자 흡수성능을 구비한 알루미늄 복합재의 제조방법은, A1 또는 Al 합금분말에 중성자 흡수성능을 갖는 B 또는 B 화합물의 분말을 B 양으로서 1.5중량% 이상 9중량% 이하 첨가 후, 가압소결하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이 경우, Al 또는 A1 합금분말로서는, 균일하고 미세한 조직을 갖는 급랭응고분말를 사용하는 것이 바람직하고, B 화합물분말로서는, 탄화붕소 (B₄C) 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 Al 또는 Al 합금분말의 평균입자직경을 5∼150㎛ 로 하고, 또한, 사용하는 B 화합물분말을 평균입자직경 1∼60㎛ 의 B₄C 입자로 하는 것이 바람직하다.

또한, 가압소결방법으로서는, 열간압출, 열간압연, 열간정수압 (靜水壓) 프레스 또는 핫프레스의 어느 하나 또는 조합하여 행할 수 있다.

이것들의 가압소결방법은, 모두 분말을 통내 (缶內) 에 봉입 (캐닝) 한 후,가열하에서 진공으로 함으로써 통내의 분말표면에 흡착한 가스성분 및 수분을 제거하고, 그 후에 통을 밀봉하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 이 캐닝된 분말을, 통내를 진공으로 유지한 채로 열간가공 한다.

또한, 상기 가압소결을 실시한 후에는, 필요에 응해서 적시열처리를 실시하는 것이 바람직하다.

이러한 중성자 흡수성능을 구비한 알루미늄 복합재의 제조방법에 의하면, 가압소결에 의한 분말야금법을 채용함으로써, B 또는 B 화합물의 첨가량을 늘렸다고 하여도, 인장특성 등의 기계적 성질에도 뛰어난 알루미늄 복합재를 제조할 수 있다. 따라서, 중성자 흡수성능을 향상시킬 수 있고, 또한, 가공성에도 뛰어난 알루미늄 복합재를 제공할 수 있다.

도면의 간단한 설명

도 1 은, 본 발명에 의한 중성자 흡수성능을 구비한 Al 복합재의 기계적성질에 관련되는 그래프로, 표 2 의 시료 F, G, I 에 대해서, 0.2% 내력 (MPa) 과 온도 (℃) 와의 관계를 나타내고 있다.

도 2 는, 본 발명에 의한 중성자 흡수성능을 구비한 A1 복합재의 기계적성질에 관련되는 그래프로, 표 2 의 시료 F, G, I 에 대해서, 인장강도 (MPa) 와 온도 (℃) 와의 관계를 나타내고 있다.

도 3 은, 본 발명에 의한 중성자 흡수성능을 구비한 A1 복합재의 기계적성질에 관련되는 그래프로, 순 Al 베이스 (표 2 의 시료 A∼E) 의 복합재에 대해서, 실온에 있어서의 B 첨가량의 영향을 나타내고 있다.

도 4 는, 본 발명에 의한 중성자 흡수성능을 구비한 Al 복합재의 기계적성질에 관련되는 그래프로, Al-6 Fe 베이스 (표 2 의 시료 H∼L) 의 복합재에 대해서, 실온에 있어서의 B 첨가량의 영향을 나타내고 있다.

도 5 는, 본 발명에 의한 중성자 흡수성능을 구비한 Al 복합재의 기계적성질에 관련되는 그래프로, Al-6 Fe 베이스 (표 2 의 시료 H∼L) 의 복합재에 대해서, 250℃ 에 있어서의 B 첨가량의 영향을 나타내고 있다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명에 관련되는 중성자 흡수성능을 구비한 알루미늄 복합재 및 그 제조방법의 1실시형태를 설명함과 동시에, 각 내용의 범위한정 이유에 대해서 설명한다.

본 발명에 있어서의 A1 복합재의 제조방법은, 아토마이즈법 등의 급랭응고법으로 작성한 Al 또는 Al 합금분말과, 중성자 흡수성능을 갖는 B 또는 B 화합물의 분말을 혼합하여, 가압소결하는 것이다. 여기서 첨가하는 B 양은, 1.5중량% 이상 9중량% 이하의 범위이다.

베이스로서 사용할 수 있는 Al 또는 Al 합금분말은, 순(純)알루미늄지금(地金) (JIS 1 xxx 계), Al-Cu 계 알루미늄합금 (JIS 2 xxx 계), Al-Mg 계 알루미늄합금 (JIS 5 xxx 계), Al-Mg-Si 계 알루미늄합금 (JIS 6 xxx 계), Al-Zn-Mg 계 알루미늄합금 (JIS 7 xxx 계), Al-Fe 계 알루미늄합금 (Fe 함유율이 1∼10중량%) 의 외에도, 예컨대 Al-Mn 계 알루미늄합금 (JIS 3 xxx 계) 등이 있다, 강도, 연성, 가공성, 내열성 등 필요로 하는 특성에 응해서 선택할 수 있으며, 특별히 한정되는 것이 아니다.

이것들의 Al 또는 A1 합금으로서는, 균일하고 미세한 조직을 가지는 급랭응고분말을 사용한다. 이 급랭응고분말을 얻기 위한 급랭응고법으로서는, 단롤법, 쌍롤법, 에어아토마이즈나 가스아토마이즈 등의 아토마이즈법이라고 하는 주지기술을 채용할 수 있다. 이러한 급랭응고법에 의해서 얻어진 A1 합금분말은, 적절한 평균입자직경으로 5∼150㎛ 의 분말을 사용한다.

그 이유는, 평균입자직경이 5㎛ 미만에서는 미세분말 이기 때문에 각 입자가 응집하므로, 결국 큰 입자의 괴(塊)로 되는 것과 아토마이즈법에 의한 제조의 한계 (미세한 분말만을 나누어 취할 필요가 있어, 분말제조수율이 극단적으로 악화하여, 비용을 급증시킨다) 때문이고, 평균입자직경이 150㎛ 을 넘으면 급랭응고가 없어지는 등의 아토마이즈법에 의한 제조의 한계와, 미세한 첨가입자와의 균일혼합이 곤란하게 된다는 문제 때문이다. 가장 바람직한 평균입자직경은 50∼120㎛ 이다.

급랭응고의 급랭속도는, 10²℃/sec 이상, 바람직하게는 10³℃/sec 이상이다.

한편, 상기 A1 또는 A1 합금분말과 혼합하는 B 또는 B 화합물은, 특히 고속중성자의 흡수성능이 크다는 특징을 갖고 있다. 또, 본 발명에서 사용가능한 적절한 B 화합물로서는, B₄C, B₂O₃등이 있다. 그 중에서도 B₄C 는, 단위양당의 B 함유량이 많아 소량의 첨가로 큰 중성자 흡수성능을 얻을 수 있는 것 외에, 대단히 높은 경도를 갖는 등 구조재로의 첨가입자로서 특히 적절하다.

이러한 B 또는 B 화합물의 첨가량은, B 양으로서 중량%로 1.5 이상 9 이하,적절하게는 중량% 로 2 이상 5 이하로 한다. 이 이유는, 이하와 같다.

알루미늄합금 (및 알루미늄기 복합재) 을 원자력분야에서의 구조재, 보다 구체적으로는 사용한 핵연료의 저장·수송용 용기의 구조재로서 사용하는 것을 생각한 경우, 그 부재두께는 필연적으로 5mm 에서 30mm 정도로 된다. 이것은, 상기 범위를 넘은 두께가 두꺼운 재료에서는 경량인 알루미늄합금을 사용하는 의미가 엷어지고, 한편, 구조재에 요구되는 신뢰성을 확보하기 위해서는, 상식적인 알루미늄합금의 강도를 상정하면 극단적인 박육화가 곤란한 것은 분명하기 때문이다. 환언하면, 이러한 용도에 사용하는 알루미늄합금의 중성자 차폐성능은, 상기의 범위의 두께에 있어서 필요 충분한 값이면 되고, 일부의 선행발명에 서술된 바와 같은 극단적으로 다량의 B나 B₄C 의 첨가는, 가공성의 악화나 연성의 저하를 초래할 뿐이다.

발명자들의 실험에 의하면, 시장에 염가로 유통되는 통상의 B₄C 를 B 원(原)으로서 사용한 경우, 목적으로 하는 용도에 알맞은 특성을 얻을 수 있는 것은, B₄C 첨가량이 2∼12중량%, B 양 환산으로 1.5∼9중량% 의 경우뿐이다. B₄C 양이 이것을 하회하면, 필요한 중성자 흡수성능이 얻어지지 않고, 한편, 상기 범위를 넘어 첨가된 경우에는, 압출 등의 성형 시에 깨짐 등이 발생하여 제작이 곤란할 뿐만 아니라, 얻어진 재료도 연성이 낮아, 구조재로서 요구되는 신뢰성을 확보할 수 없다.

또한, B 또는 B 화합물의 분말은, 적절하게는 평균입자직경이 1㎛∼60㎛ 의 것을 사용한다. 이유는, 평균입자직경이 1㎛ 미만에서는 미세분말 이기 때문에 각 입자가 응집하므로, 결국 큰 입자의 괴로 되어 균일한 분산이 얻어지지 않게 되는것과 수율이 극단적으로 나쁘게 되기 때문이고, 60㎛ 을 넘으면, 그것들이 이물로 되어 재료강도나 압출성을 저하시킬 뿐만 아니라, 더욱이 재료의 절삭가공성도 악화하기 때문이다.

상술한 Al 또는 Al 합금분말과 B 또는 B 화합물의 분말을 혼합한 후에는, 가압소결을 실시하여 Al 합금복합재를 제조한다. 가압소결의 제조법으로서는, 열간압출, 열간압연, 열간정수압프레스 (HIP) 또는 핫프레스의 어느 하나 또는 조합하여 채용하여도 된다.

또, 가압소결시에 있어서의 적절한 가열온도는 350℃∼550℃ 이다.

또한, 본 발명의 특징의 하나는, 혼합한 분말을 가압소결하기 전에, Al 합금제의 통내에 봉입하여 진공가열하여 탈가스를 실시하는 것에 있다. 이 공정을 생략하면, 최종적으로 얻어지는 재료중의 가스양이 많아져, 소기의 기계적성질을 얻을 수 없거나, 열처리시에 표면에 블리스터가 발생하기도 한다. 진공가열탈가스에 적절한 온도범위는 350℃∼550℃ 이고, 하한치 이하에서는 충분한 탈가스 효과가 얻어지지 않고, 상한 이상의 고온에 노출되면, 재질에 따라서 그 특성열화가 현저하게 된다.

가압소결 후에는, 필요에 응해서 열처리를 실시한다. 예컨대 Al-Mg-Si 계의 A1 합금분말을 베이스로서 사용한 경우에는 JIS 의 T6 처리를, Al-Cu 계의 Al 합금분말을 베이스로서 사용한 경우도 같이 T6 처리를 실시하지만, 순 Al이나 Al-Fe 계 Al 합금 등의 분말을 베이스로서 사용한 경우에는 열처리는 불필요하고, 이 경우는 JIS 의 T1 처리에 해당한다.

이러한 제조방법에 의해, Al 또는 A1 합금모상중에, 중성자 흡수성능을 갖는 B 또는 B 화합물을 B 양으로서 1.5중량% 이상 9중량% 이하 함유하여, 가압소결된 알루미늄 복합재를 얻을 수 있다.

또, B 또는 B 화합물은 고속중성자 흡수성능에 우수한 것이 알려지고 있지만, 필요에 응해서 저속중성자 흡수성능에 뛰어난 Gd 또는 Gd 화합물을 적시 첨가하여 함유시킨 복합재로 하여도 된다.

실시예

이하에, 구체적인 실험예를 나타내어 상세하게 설명한다. 이 실험에서는, 분말야금법에 의해 Al-B₄C 입자 복합재를 제조하여, 그 기계적성질을 조사하였다.

<사용재료>

(1) 베이스로 되는 알루미늄 또는 알루미늄합금분말로서, 하기의 4종류를 사용하였다.

베이스 ①: 순도 99.7% 의 순 Al 지금을 사용하여, 에어·아토마이즈법에 의해 분말을 얻었다. 이것을, 여러 입도 (粒度) 로 분급하여 사용하였다. 이후,「순 Al」라고 한다.

베이스 ②: 표준조성 (중량%) 이 Al-0.6 Si-0.25 Cu-1.0 Mg-0.25 Cr (JIS 6061) 의 A1합금을 사용하여, N₂가스·아토마이즈법에 의해 분말을 얻었다. 이것을 150㎛ 이하 (평균 95㎛) 로 분급하여 사용하였다.

이후, 「6061 Al (Al-Mg-Si 계)」라고 한다.

베이스 ③: 표준조성 (중량%) 이 Al-6.3 Cu-0.3 Mn-0.06 Ti-0.1 V-0.18 Zr (JIS 2219) 의 A1 합금을 사용하여, N₂가스·아토마이즈법에 의해 분말을 얻었다. 이것을 150㎛ 이하 (평균 95㎛) 로 분급하여 사용하였다.

이후,「2219 Al (Al-Cu 계)」라고 한다.

베이스 ④: 표준조성 (중량%) 이 Al-6 Fe 의 Al-Fe 계 A1 합금을 사용하여, N₂가스·아토마이즈법에 의해 분말을 얻었다. 이것을 150㎛ 이하 (평균 95㎛) 로 분급하여 사용하였다.

이후,「Fe 계 Al」이라고 한다.

(2) 첨가입자로서, 표 1 에 나타내는 시판의 B₄C 를 사용하였다.

표 1

실시예 1

<사용분말>

여기에서는, 250㎛ 이하로 분급한 순 Al 분말 (평균 118㎛) 과, 150㎛ 이하로 분급한 6061 A1, 2219 A1, Fe 계 A1 의 각 분말 (평균 95㎛) 을 사용하였다. 또한, 첨가입자로서는, 평균입자직경 23㎛ 의 금속첨가용 B₄C 를 사용하였다.

<시료작성>

(1) 빌릿제작

제 1 단계로서, 크로스로터리믹서를 사용하여, 상기 분말 및 첨가입자를 10∼15 분 혼합하였다.

또, 이 실험에서는 12 종류의 시료를 작성하였지만, 베이스 (①∼④) 와 첨가입자 (B 의 중량%을 계산한 값으로 표시) 와의 조합은, 표 2 에 나타내는 바와 같다.

표 2

제 2 단계로서, 베이스분말 및 첨가입자의 혼합물을 통에 봉입하여 캐닝을 실시하였다. 여기서 사용한 통의 수단은, 하기와 같다.

재질: JIS 6063 (알루미늄합금 이음매 없는 관에 동일 재질의 바닥판을 전체둘레 용접)

지름: 90 mm

통두께: 2 mm

제 3 단계로서, 진공가열탈가스를 실시하였다. 이 공정에서는, 캐닝된 분말혼합물을 480℃ 까지 승온하여, 통내부를 1 Torr 이하까지 진공하여 2h 유지하였다. 이 탈가스공정을 실시한 것으로 통내의 분말표면에 흡착한 가스성분 및 수분이 제거되어, 압출용 소재 (이하 빌릿 이라고 한다) 의 제작이 완료한다.

(2) 압출

이 공정에서는, 상기 순서로 제작된 빌릿을 500ton 의 압출기를 사용하여 열간에서 압출한다. 이 경우의 온도는 430℃ 이고, 압출비를 약 12 로하여 하기에 나타내는 평판상의 압출형상으로 성형하였다.

[압출형상 (단면)]

폭 : 48 mm

두께: 12 mm

(3) 열처리 (T6 처리)

이 실험에서는, 압출성형 후, 표 2 에 나타낸 시료 F 및 시료 G 에 대해서만 열처리를 실시하였다.

시료 F 의 열처리로서는, 530℃ 에서 2시간의 고용화열처리를 한 후 수냉하고, 추가로 175℃ 에서 8시간의 시효처리를 하고 나서 공냉하였다.

또한, 시료 G 의 열처리는, 530℃ 에서 2시간의 고용화열처리를 한 후 수냉하고, 추가로 190℃ 에서 26시간의 시효처리를 하고 나서 공냉하였다.

이 열처리를 거쳐, 시료의 제작은 종료한다.

또한, 다른 시료에 관해서는, 열간에서의 압출가공으로부터 냉각후 자연시효시키는 T1 처리를 실시하였다.

<평가>

상술한 각 공정을 거쳐서 제작된 시료 A∼L 에 관해서, 하기에 나타내는 요령으로 평가하였다.

또한, 시료 F, G 에 관해서는, 상술한 열처리를 실시한 T6 재를 이용하여 평가를 하고, 다른 시료 (A∼E, H∼L) 에 관해서는, 열처리 없이 T1 재를 이용하여 평가를 하였다.

(1) 마이크로조직관찰

전시료 A∼L 에 관해서, 압출재 중앙부의 L 단면 (압출방향에 평행), T 단면 (압출방향과 직각) 에서 실시하였다.

이 결과, 모든 시료에 대해서도 균일하고 미세한 조직으로 되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

(2) 인장시험

이 인장시험은, 상온 및 250℃ 의 두 온도조건으로 실시하였다.

상온에서의 인장시험은, 전시료 A∼L 에 관해서 각각 시험편의 수 n 을 2 (n= 2)로서 실시하고, 또한, 250℃ 에서의 인장시험은, 시료 A 및 C∼E 를 제외한 8종류의 시료에 관해서 각각 n-2 로서 실시하였다.

또, 모든 인장시험에 있어서도, 평행부의 직경 6mm 의 환봉시험편을 사용하여 시험을 하였지만, 250℃ 의 인장시험의 경우는, 이 시험편을 250℃ 에서 100시간 유지한 후, 시험을 실시하였다.

이 시험결과를 표 3 에 나타낸다.

표 3

표 3 의 실험결과를 보면, 0.2% 내력에 관해서는, 실온에서는 56MPa (시료 A)∼291MPa (시료 G) 의 범위에 있고, 250℃ 의 고온에서는 32MPa (시료 B)∼134MPa (시료 G) 의 범위에 있다.

또한, 인장강도에 관해서는, 실온에서는 105MPa (시료 A)∼426MPa (시료 G) 의 범위에 있고, 250℃ 의 고온에서는 48MPa (시료 B)∼185MPa (시료 G) 의 범위에 있고, 실온시는 원래보다 고온시에 있어서도, 실온에 있어서의 보랠의 인장강도41MPa (표 4 참조) 보다 우수하다는 것을 알 수 있다.

계속해서, 파단신장율에 대하여 살펴보면, 실온에서는 5% (시료 L)∼60% (시료 H) 의 범위에 있고, 250℃ 의 고온에서는 10% (시료 L)∼36% (시료 B) 의 범위에 있고, 어느 온도조건에 있어서도 보랠의 신장율 1.2% (표 4 참조) 보다 뛰어난 결과를 나타내고 있다.

도 1 및 도 2 는, 인장특성에 대한 온도의 영향을 나타낸 그래프이고, 양 그래프 모두, 표 3 에 나타낸 시험결과로부터 시료 F, G, I (모두 B 양 2.3중량%) 의 수치를 플롯한 것이다. 이 그래프를 보면, 시료 G 가 0.2% 내력 및 인장강도 모두 가장 높은 값을 나타내고 있지만, 경사가 비교적 큰 것으로부터 온도상승에 의한 영향을 받기 쉽다는 것을 알 수 있다.

또한, 시료 I 는, 0.2% 내력 및 인장강도 모두 실온에서는 3 시료중에서 가장 낮은 값으로 되어있지만, 온도상승에 따르는 경사는 가장 작다. 이 때문에, 250℃ 의 고온에서는 시료 F 와 역전하고 있고, 즉, 3 시료중에서는 온도의 영향이 가장 작은 것을 나타내고 있다.

또, 시료 F 는, 특히 0.2% 내력의 경사가 커지고 있고, 온도상승의 영향을 받기 쉬운 것을 나타내고 있다.

계속해서, 도 3∼도 5 의 그래프에는, B 첨가량 (중량%) 이 인장시험결과에 미치는 영향을 나타내고 있다.

도 3 은, 순 Al 베이스의 시료 A∼E 에 관해서, 실온의 온도조건에서, 0.2% 내력 (MPa), 인장강도 (MPa), 및 파단신장율 (%) 의 값 (표 3 참조) 을 각각 플롯하여 나타낸 것이다. 이 그래프를 보면, B 첨가량이 증가함에 따라서, 가는 파선으로 나타낸 0.2% 내력 (MPa) 및 실선으로 나타낸 인장강도 (MPa) 가 크게 되고, 반대로, 파선으로 나타낸 파단신장율 (%) 은 작게 되는 것을 알 수 있다.

도 4 는, Fe 계 Al (Al-6 Fe) 베이스의 시료 H∼L 에 관해서, 실온의 온도조건에서, 0.2% 내력 (MPa), 인장강도 (MPa), 및 파단신장율 (%) 의 값 (표 3 참조) 을 각각 플롯하여 나타낸 것이다. 이 그래프를 보면, B 첨가량이 증가함에 따라서, 가는 파선으로 나타낸 0.2% 내력 (MPa) 및 실선으로 나타낸 인장강도 (MPa) 가 도 3 과 동일하게 커지고 있다. 그러나, 파선으로 나타낸 파단신장율 (%) 에 관해서는, B 를 2.3중량% 첨가함으로써 무첨가 시와 비교하여 급격하게 저하하지만, 2.3중량% 으로부터 4.7중량% 까지 B 양을 증가시켜도 그 저하 양은 작은 것을 알 수 있다.

도 5 는, 도 4 와 같은 Fe 계 Al (Al-6 Fe) 베이스의 시료 H∼L에 관해서, 온도조건을 250℃ 의 고온에서, 0.2% 내력 (MPa), 인장강도 (MPa), 및 파단신장율 (%) 의 값 (표 3 참조) 을 각각 플롯하여 나타낸 것이다. 이 그래프를 보면, B 첨가량이 증가함에 따라서, 가는 파선으로 나타낸 0.2% 내력 (MPa) 및 실선으로 나타낸 인장강도 (MPa) 가 도 3 및 도 4 와 동일하게 커지고 있다. 또한, 파선으로 나타낸 파단신장율 (%) 에 관해서는, B 를 2.3중량% 첨가함으로써 무첨가 시와 비교하여 급격하게 저하하는 도 4 의 현상이 해소되어, 전체적으로 수치는 낮지만, 도 3 에 나타낸 것과 동일하게 B 양의 증가에 따라서 느슨하게 저하하는 경향을 나타내고 있다.

이상 3개의 그래프 (도 3∼도 5) 로부터 확인할 수 있는 것은, 매트릭스의 조성에 관계없이, B₄C 입자의 첨가량이 B 검산으로 9% 를 넘으면, 0.2% 내력이 거의 향상하지 않아, 파단신장율이 급격하게 저하하고, 그에 따라 인장강도도 더욱 저하한다는 공통의 경향이다. 어느 재료도 예컨대 보랠보다는 높은 신장을 나타내고는 (표 4 참조) 있지만, 예컨대 현실적으로 원자로나 사용한 핵연료용 용기의 구조재로서 사용하는 것을 상정한 경우, 신뢰성의 점에서 상온 신장율 10% 이상은 최저한 필요한 값이고, 이것을 만족할 수 있는 B₄C 첨가량은 B 검산으로 9% 이하라고 결론할 수 있다.

B 양이 적은 것에 관해서는, 강도, 연성의 면에서의 문제는 인정되지 않지만, 첨가량의 하한치는, 필요로 되는 중성자 흡수성능으로부터 자연히 정해지는 것이고, 상술한 바와 같이 그 값은 B 검산으로 1.5중량% 이다.

상술한 표 3 의 시험결과중, 시료 B, C, F, G, I, J (모두 B 양 2.3 또는 4.7중량%) 의 6종류에 관해서, 그 B 양 (중량%), 인장강도 (MPa), 및 신장율 (%) 을 하기의 표 4 에 발췌하여 나타내며, 용해법에 의한 종래품의 각 값과 비교한다. 또, 표 4 에 나타내는 인장강도 및 신장율은 실온에서의 값이다.

표 4

최초로 B 첨가량에 관해서 비교하면, 본 발명품에서는 2.3 또는 4.7중량% 의 첨가가 이루어지고 있고, 0.9중량% 의 각 Al 합금보다 B 첨가량이 큰 만큼 높은 중성자 흡수성능을 갖는 복합재인 것을 알 수 있다. 또한, 보랠의 B 첨가량은 27.3중량% 로 대단히 높은 값으로 되어 있지만, 후술하는 인장강도 및 신장율의 값이 매우 낮은 것이기 때문에, 가공성에 빈약하다는 것을 알 수 있다.

다음으로, 인장강도를 비교하면, 본 발명품에서는 B 양 2.3중량% 의 순 Al 복합재 (시료 B) 가 가장 낮은 112MPa 로 되어 있고, 종래품에서는 Al-Mn 계 합금의 150MPa 가 가장 낮은 값으로 되어 있다. 그러나, 이 시료 B 는, 종래품과 비교하여 B 첨가량이 높기 때문에 중성자 흡수성능에 뛰어나고, 또한, 신장율도 종래품에서 최대 20% 보다 대폭 높은 값을 나타내고 있기 때문에, 가공성의 면에서도 실용에 견딜 수 있는 것이다. 특히, 보랠과 비교한 경우에는, 인장강도나 신장율의 특성이 매우 높기 때문에, 가공성의 면에서 우수하다는 것을 알 수 있다.

또, 베이스를 A1 합금으로 한정한 경우, 인장강도가 최저치로 되는 것은, B 양 4.7중량% 의 Al-Fe 계 복합재 (시료 J) 이고, 그 값은 270MPa 로 된다.

또한, 본 발명품에서 가장 인장강도가 우수한 것은 B 양 2.3중량% 의 Al-Cu 계 복합재 (시료 G) 이고, 그 값은 429MPa 로 되어있다. 이에 반하여, 종래품에서 가장 인장강도가 우수한 것은 Al-Zn-Mg 계 합금의 500MPa 이지만, 이 경우의 신장율은 11% 로, 표 4 중에 나타낸 본 발명품의 최저치인 18% 보다 낮다. 이 경향, 즉 인장강도에 비해서는 신장율이 낮다 (11∼20%) 라는 경향은 종래품인 B 첨가 알루미늄합금에 공통하고 있고, B 함유량도 감안하면, 전체적으로 본 발명품의 신장율 (18∼49%) 과 비교하여 낮은 것으로 되어 있다고 말할 수 있다.

이번은, 표 4 에 근거하여, 동일계의 알루미늄 복합재 (본 발명품) 와 알루미늄합금 (종래품) 을 비교하여 본다.

처음에, Al-Mg-Si 계 복합재 (시료 F) 와 Al-Mg-Si 계 합금을 비교하면, B 양, 인장강도 및 신장율의 어느 면에서도 본 발명품이 뛰어난 값을 나타내고 있다.즉, B 양은 2.3중량% 에 대하여 0.9중량%, 인장강도는 307MPa 에 대하여 270MPa, 그리고, 신장율은 49% 에 대하여 12% 로 되어 있고, 어느 값도 본 발명품이 높게 되어 있다.

계속해서, Al-Cu 계 복합재 (시료 G) 와 Al-Cu 계 합금을 비교하면, 이 경우에 있어서도 B 양, 인장강도 및 신장의 어느 면에서도 본 발명품이 뛰어난 값을 나타내고 있다. 즉, B 양은 2.3중량% 에 대하여 0.9중량%, 인장강도는 429MPa 에 대하여 370MPa, 그리고, 신장율은 27% 에 대하여 15% 로 되어 있고, 어느 값도 본 발명품이 높게 되어 있다.

이와 같이, 본 발명의 알루미늄 복합재는, 높은 B 양을 첨가할 수 있고, 더구나, 인장강도나 신장율 등의 인장특성에도 우수하기 때문에, 높은 가공성을 얻을 수 있다.

특히, 사용한 핵연료의 수송용기나 저장용기 등의 구조부재로서 이용하는 것을 생각하면, 250℃ 에 있어서 인장강도 98MPa, 신장율 10% 이상이라는 기계적성질을 갖는 것이 바람직하지만, 250℃ 의 시험결과로부터, 베이스로서 순 Al 분말 이외의 알루미늄합금분말을 사용함으로써, 거의 달성 가능한 것을 확인할 수 있었다.

실시예 2

<분말분급>

에어아토마이즈로 제작한 JIS 6N01 조성의 분말을, 여러 사이즈의 체(篩)로 분급하였다. 사용한 사이즈와, 각각의 경우 에 있어서의「사하(篩下)」의 평균입자직경, 분급수율을 표 5 에 나타낸다.

표 5

입도분포 합금조성이나 아토마이즈조건으로 약간 변동할 가능성이 있지만, 체사이즈를 작게 함으로써 분급수율이 급격하게 저하하는 것을 확인할 수 있다. 공업레벨에서의 사용을 전제로 하면, 수율이 1자리수로 되는 45㎛ 이하의 분말은 비현실적이라고 판단하지 않을 수 없다.

<시료작성>

표 5 에 나타낸 각 입도의 6N01 분말과, 표 1 에 나타낸 5 종류의 B₄C 입자를, 표 6 에 나타내는 조합으로 혼합하였다. B₄C 의 첨가량은 모두 3중량% (B 검산으로 2.3중량%), 혼합시간은 실시예 1 과 동일하게 10∼15분으로 하였다.

혼합이 완료한 분말은, 실시예 1 과 동일한 수순으로 통봉입, 진공가열탈가스, 압출을 행하여, 단면형상 48mm x 12mm 의 압출재를 얻었다. 열처리는 실시하지 않았다.

표 6

<평가>

(1) 마이크로 조직관찰

각 압출재의 두부, 중간부, 미(尾)부, 각각의 단면중앙부, 외주부 (계 6 개소) 에 있어서, L 단면 (압출방향과 평행) 마이크로조직의 화상해석을 하여, B₄C 입자에 관해서 그 국소적인 응집의 유무와, 전체적인 분포의 균일성을 조사하였다.

구체적으로는, 각 관찰위치에 있어서 B₄C 입자의 면적율 측정을 5시야 (1시야는 1 mm x lmm) 씩 행한 (B₄C 의 비중이 약 2.51 인 것으로부터, 순 Al 의 비중을2.7로하고, Al 합금중에 있어서의 B₄C 의 중량% 는, Vo1.% x 2.51/2.7 로 개산 (槪算) 할 수 있다. 한편, 단면에 있어서의 B₄C 의 면적율은, Vo1% 에 거의 동일하다고 간주할 수 있다. 따라서, 여기에서는 B₄C 의 면적율의 표준치를 3% x 2.7/2.51 = 2.8% 로 하였다.)

단일시야 중의 B₄C 면적율이 표준치의 2배 (즉 5.6%) 에 달하는 것이 1점이라도 있는 경우에는「응집 유(있음)」, 각 위치에 있어서의 5시야의 면적율의 평균이 기준치 + / - 0.5% (즉 2.3∼3.3% 의 범위) 를 벗어난 경우에는「분포불균일」이라고 판단하였다. 그 결과를, 표 7 에 나타낸다.

표 7

본 발명의 합금에 있어서는, 모두 양호한 B₄C 의 분포가 얻어진 것에 반하여, 평균 0.8㎛ 로 미세한 B₄C 입자를 사용한 비교합금 No.13, No.15 에서는 국부적인 응집이 발생하였다. 또한, 평균 5㎛ 의 미세 Al 합금분말에 동 72㎛ 의 조대(粗大) B₄C 를 첨가한 No.14 에서는, 압출재 내의 각 위치사이에서, 입자의 분포에 불균일이 발생하였다.

(2) 상온 인장시험

제작한 각 압출재를, 상온에서 인장시험 하였다. 시험편 형상은, 실시예 1 과 동일한, 평행부직경 6mm 의 환봉시험편이다. 결과를 표 8 에 나타낸다.

합부 (合否) 여부의 기준치를 실시예 1에서 서술한 바와 같이「파단신장율 10% 이상」으로 하면, 본 발명합금은 모두 이것을 만족하고 있는 것을 알 수 있다. 이에 반하여 평균 72㎛ 라는 조대 B₄C 를 첨가한 비교재 No.14 나 No.16, 그 위에 모재분말의 평균입자직경이 162㎛ 로 큰 No.17 및 No.18 에서는 연성의 저하가 현저하고, 상기 기준을 만족할 수 없었다.

이상의 결과를 종합하면, B₄C 의 응집 등이 없는 균일한 조직 (즉 균일한 중성자 흡수성능) 과 구조재로서의 신뢰성확보에 필요한 연성을 겸비한 재료를 얻기 위해서는, 모재분말 입자직경 및 첨가입자의 입자직경을, 본 발명의 범위 내로 제어하는 것이 필요 불가결하다는 것을 확인할 수 있다.

표 8

실시예 3

<시료작성>

표 9 에 나타내는 조성과 공정으로써 빌릿을 제작하여, 430℃ 에서 압출하였다. 여기에서 사용한 순 Al 및 Al-6 Fe 합금분말은, 실시예 1 에서 사용한 것과 동일하고, 전자는 250㎛ 이하 (평균 118㎛) 로 분급한 에어아토마이즈분말, 후자는 150㎛ 이하 (평균 95㎛) 로 분급한 N₂가스아토마이즈분말이다. 또한, 사용한 B₄C 입자는, 평균 23㎛ 의 것이다.

각 조성에 배합한 분말은, 크로스로터리믹서로 20분간 혼합하였다. 그 후 공정 A∼E 에서는, 실시예 1, 2 와 동일한 수순으로 통봉입·진공가열탈가스를 하여 빌릿으로 하여, 압출 하였다. 이때 진공탈가스의 온도를 A 에서는 350℃, B 에서는 480℃, C 에서는 550℃, D 에서는 300℃, E 에서는 600℃ 로 하고, 압출은 모두 430℃에서 행하였다. 압출형상은, 실시예 1 과 동일하게 48mm x 12mm 이다.

공정 F 에서는, 혼합한 분말을 4∼5 Torr 로 감압한 200℃ 의 로안에서 2시간 가열 후, 대기중에서 고무형으로 충전하여 CIP (냉간정수압 압축) 성형하였다. 얻어진 성형체는 밀도 약 75% (공공(空孔)율 25%) 이고, 이것을 대기중에서 430℃ 까지 가열하여, 압출하였다. 압출형상은 48mm x 12mm 이다.

공정 G 에서는, 혼합한 분말을 그대로 CIP 성형하여, 대기중에서 430℃ 로 가열하여 압출하였다. 압출형상은 48mm x 12mm 로 하였다.

표 9

<평가>

각 압출재에 관해서, 압출부 표면의 관찰, 길이방향에서의 상온 인장시험, 수소가스량 측정을 실시하였다. 가스양 측정은, LIS A06 에 준거하여, 진공용융추출 - 질량분석법으로 행하였다.

결과를 표 10 에 나타낸다. 본 발명의 청구범위 내인 공정 A∼C 를 이용하여 제작한 재료에서는, 압출재 표면성형상이나 기계적성질, 수소가스양 모두 양호한 결과가 얻어진 것에 반하여, 비교합금에서는 이하 같은 문제가 발생하였다.

탈가스를 본 발명의 범위보다도 낮은 온도로 실시한 공정 D 에서는, 제거할 수 없던 분말표면의 수소가 압출시에 방출되어, 압출재 표피의 바로 아래에 기포가 발생하는, 소위「블리스터」불량의 원인으로 되었다.

Al-Fe 계 합금의 고강도는 급랭응고 효과로 금속간 화합물입자가 미세·균일하게 분산하여 실현되는 것이지만, 극단적으로 높은 온도로 탈가스를 실시한 공정 E 에서는, 이것들의 화합물이 조대화하여, 강도 및 연성의 급격한 저하를 야기하였다.

통에 봉입하지 않고 탈가스를 한 공정 F 에서는, 압출까지 공기에 노출되는 공정을 피할 수 없는 바, 그 탈가스 온도도 매우 낮기 때문에, 수소가스양은「탈가스 없음(無)」에 가까고, 압출재 표면에 블리스터가 발생한 것 외에, 강도·연성도 낮은 값으로 되었다.

탈가스를 하지 않은 공정 G 에서는, 수소가스의 잔류가 매우 많아 블리스터가 발생하는 외에, 강도·연성도 낮은 값으로 되었다.

이상으로부터, 어느 매트릭스합금을 이용한 경우에도 양호한 특성을 갖는 Al 합금복합재를 제작하기 위해서는, 본 발명에서 말한 제조방법을 이용하는 것이 필요 불가결한 것이 확인되었다.

표 10

실시예 4

에어아토마이즈로 제작하여, 250㎛ 이하로 분급한 순 A1 분말에, 평균입자직경23㎛ 의 B₄C 입자를 3중량% (B 검산으로 2.3중량%) 첨가하여, 실시예 1, 2 와 동일방법으로써 단면형상 48mm x 12mm 의 압출재를 제작하였다. 얻어진 압출재의 인장특성은, 내력 62MPa, 인장강도 112MPa, 파단신장율 39% 이었다.

고주파 용해로로 용해한 99.7% 순도의 순 Al 용탕중에 3중량% 의 B₄C 를 알루미늄박에 에워싸 투입하여, 즉시 잘 교반하여 복합재의 제작을 시도하였지만, B₄C 입자는 젖음성이 매우 나뻐, 대부분이 탕(湯)면상에 부상하였다. 따라서, 용탕교반법 에 의한 Al-B₄C 복합재의 제작은 곤란하다고 판단되었다.

99.7% 순도의 순 A1 지금과 순 B 를, B 양이 2.3중량% 로 되도록 배합하여, 고주파용해로로 용해하여 지름 90mm 의 빌릿에 주조하여 압출하였다. 압출형상 48mm x 12mm 로 하였다. B 의 융점이 2092℃ 로 매우 높아, 통상의 Al 합금용 설비로서는 취급이 곤란하다고 판단되었다 (Al-B 의 중간합금을 사용하여도, 정도의 차가 있어, 문제는 동일하다). 또한, 얻어진 압출재는 신장율이 3.1% 로 낮아, 구조재로서의 사용은 곤란하다고 판단되었다.

이상의 결과에 의해, 고농도의 B 를 함유하며, 더구나 고강도 또한 고연성의 재료를 얻기 위해서는, 본 발명에서 서술한 바와 같이, 분말법에 의한 복합재 제작이 가장 적당하다는 것을 확인할 수 있다.

산업상의 이용가능성

상술한 본 발명의 중성자 흡수성능을 구비한 Al 복합재의 제조방법에 의하면, 이하의 효과를 얻는다.

알루미늄 또는 알루미늄합금분말에 중성자 흡수성능을 갖는 B 또는 B 화합물의 분말을 첨가하여 혼합한 후, 가압소결하는 분말야금법을 이용하여 제조한 알루미늄 복합재는, 종래의 용해법에 비교하여 다량 (1.5∼9중량%) 의 B 또는 B 화합물을 첨가하는 것이 가능하게 된다.

이 때문에, B 첨가량의 증가에 의해서 특히 고속중성자의 흡수성능을 향상시킬 수 있으며, 더구나, 실온에 있어서의 인장강도가 112∼426MPa 로 높은 것에 더하여, 신장율이 13∼50% 로 대단히 우수한 알루미늄 복합재를 제공할 수 있다. 또한, 이 알루미늄 복합재는, 250℃ 의 고온시에 있어서도, 인장강도가 48∼185MPa, 신장율이 12∼36% 라는 특성을 갖는다. 즉, 본 발명을 이용함으로써, 높은 중성자 흡수성능을 갖을 뿐만 아니라, 강도와 연성의 밸런스에도 뛰어난, 구조부재로서 적절한 알루미늄 복합재를 얻을 수 있다.

또, 저속중성자 흡수성능에 뛰어난 Gd 또는 Gd 화합물을 적시 추가하여 첨가함으로써, 상술의 각 특성에 더하여, 저속중성자의 흡수성능도 부여할 수 있다.

본 발명은, 예컨대 사용이 끝난 핵연료의 수송용기나 저장용기 등의 구조재료로서 유용한, 중성자 흡수성능을 구비한 알루미늄 (Al) 복합재 및 그 제조방법에 관련하는 것이다.

Claims

Al 또는 A1 합금모상중에, 중성자 흡수성능을 갖는 B 또는 B 화합물을 B 양으로서 1.5중량% 이상 9중량% 이하 함유하여, 가압소결한 중성자 흡수성능을 구비한 알루미늄 복합재.
Al 또는 A1 합금분말에 중성자 흡수성능을 갖는 B 또는 B 화합물의 분말을 B 량으로서 1.5중량% 이상 9 중량% 이하 첨가 후, 가압소결하는 중성자 흡수성능을 구비한 알루미늄 복합재의 제조방법.
제 2 항에 있어서, 상기 Al 또는 A1 합금분말이 급랭응고분말인 중성자 흡수성능을 구비한 알루미늄 복합재의 제조방법.
제 2 항에 있어서, 상기 B 화합물분말로서, 탄화붕소 (B₄C) 입자를 사용하는 중성자 흡수성능을 구비한 알루미늄 복합재의 제조방법.
제 2 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 Al 또는 A1 합금분말의 평균입자직경이 5∼150㎛ 이고, 또한 사용하는 B 화합물분말이 평균입자직경 1∼60㎛ 의 B₄C 입자인 중성자 흡수성능을 구비한 알루미늄 복합재의 제조방법.
제 2 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 가압소결이, 열간압출, 열간압연, 열간정수압프레스 또는 핫프레스의 1종 또는 2종 이상의 조합으로 실행되는 중성자 흡수성능을 구비한 알루미늄 복합재의 제조방법.
제 2 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 분말을 수용하는 통내를 350℃∼550℃ 의 가열하에서 진공탈가스한 후에 통을 밀봉한 후, 내부를 진공으로 유지한 상태에서 가압소결하는 중성자 흡수성능을 구비한 알루미늄 복합재의 제조방법.
제 2 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 가압소결 후에 열처리를 실시하는 중성자 흡수성능을 구비한 알루미늄 복합재의 제조방법.