TW470971B - Aluminum composite with neutron absorption ability and its manufacture - Google Patents

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A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、發明說明（ 發明範圍 仅種’、有中子吸收能力之鋁複合材料及其製造方法i 系做爲例如使用完畢之核燃料 “::” 構造材料。 η、合夺或储減容器等之 發明背景 硼（B)雖然是具有中子吸收作用的元素，可是 揮該作用的是同位素ioR，並借壮 $犯夠發 f B，其僅佔天然硼元素的20%。以往 具有中子吸收作用的構造用材料， 成的合金。 係在銘合金中添加硼而 在製造這種合金時，以往經常採用溶解法，由賴著确 添加量的增加，液相線溫度會急遽上升，目此硼的添加方 式，係以粉末狀或銘·硼合金的形式，或以KBF4等的氟化硼 物形式加入鋁溶液中，藉此形成鋁_硼金屬間化合物，炊後 .以液相線溫度以下的固液共存區域進行鑄造，或是利用加 ，精造法等方法，但是爲了提升強度或延展性等的機械性 質，施以了種種的改良。關於這類改良，舉例來説，包 括.特開昭59- 501672、特開昭61-235523、特開昭62- 70799、特開昭 62- 235437、特開昭 62_ 243733、特開昭 63_ 3 12- 943、特開平1- 3 12043、特開平i_312044、及特開平 165637等。 以這類溶解法產生的鋁-硼合金，在添加吸收中性子的· 時，會產生AIB2及AlBu金屬間化合物的硼化合物，其中特 別是含有許多A1B η時，可加工性會惡化。可是在技術上， 很難控制該A1B u量’因此實用性的材料，最多只能添加丨.$ -4 Μ氏張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------- ----l· I I I 訂---------' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 470971 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（2 重量％的硼，所以中子吸收效果並不大。 另外，具有中子吸收作用的材料，除了以上述溶解法產 生的鋁-硼合金外，還有稱爲B〇ral的材料。該B〇ral，係將 30〜40重量％四硼化碳配方的粉末，以鋁母材夾住，而壓延 成的材料。可是該B〇ral，不僅抗拉強度只有4〇 Mpa，延伸 率也只有1%左右，加上很難進行成型加工，因此目前不適 於做爲構造材料。 鋁-四硼化碳複合材料的當前製造方法之一，有粉末冶鍊 法；其係將鋁合金及四硼化碳，雙雙以粉末狀態加以均勻 混合後，固化成型的一種製造方法。如此一來，不僅可以 避免上述溶解時的問題，並且具有可自由選擇基塊組成等 的優點。根據美國專利US 5486223及其發明人後續的一.連 串相關發明，内容敘述了如何利用粉末冶鍊法，產生強度 特性優良的銘·四观I化碳複合材料的方法，其中的US 5700962便是著重在中子遮蔽材料的製作。但是，在這些發 明當中，爲了提高與基塊的結合性，不僅需要使用添加了 特定元素的四化碳，工程也相當複雜，如要進行工業上 的實用化的話，會有成本過高的問題。另外，由於僅以CIP 將粉末固化成多孔成型體，係經過加熱及壓出，因此會含 有氣體的情況，位不同的基塊組成，當進行胚料燒結，暴 露在625°C以上的高溫時，其特性會顯著地老化等，會發生 許多性能上令人擔心的事情。 如上所述，以溶解法製造的鋁合金，僅能夠添加有限的 硼等具有中子吸能能力的化合物量，因此其中子吸收效果 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----- -----------------K----^-------— * 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

470971 五、發明說明（3 也較小。冑了解決這個問題，雖有上述許多的發明，可是 在實施上，必須進行包括：冑需控制内含化合物(德2、 A1B〖2等）比例的母合金進行溶解、或使用極爲昴貴的濃縮 Boral等，有許多會使生產成本大幅提升的前提條件，很難 進行工業等級的實用化。並且在作業上，由㈣内污染（有 ，要進行爐内清洗，以去除高硼濃度的溶渣；因爲加入的 氟化物殘留而造成污染等）及高熔解溫度（有時需要丨2〇〇。〇 以上）造成的爐材受損等問題，事實上幾乎不可能以—般的 鋁熔解設備進行。 另外，四硼化碳含量高達3〇〜4〇重量％等8〇^1，由於加工 性上有問題，因此無法使用做爲構造材料。 基於上述的背景，不僅希望能夠增加硼的含有量，以具 有高中子吸收能力，並且希望有一種具有中子吸收能力的 鋁複合材料及其製造方法，能夠具有優良的抗拉強度及延 展性等的機械性質，並且爲易於加工。 發明概述 本發明的课’係在於提供—種具有中子吸收能力的紹 複合材料及其製造方法，不僅可藉由增加硼含量而提升中 子吸收能力，並且具有優良的機械性質及加工性。 發明人等’有鑑於上述的情況，利用一艇市面上做爲研 磨材料或耐火材科販售的廉價四硼化碳，不僅創造一種低 成本的製造方法，可製造出具有必要的中子遮蔽能力及強 度特性的鋁基複合材料，同時也發現.了利用該製法能發揮 最大效果的合金組成成份（包括四硼化碳的添加量）。 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CN§)A4規格(210 X 297公釐） ---------------- ^ -----r I--訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 470971 Α7 Β7 玉、發明說明（4 ) 爲解決上述課題，本發明採用了以下的方法。 C請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明的具有中子吸收能力之鋁複合材料，其特徵係在 於紹或銘合金進行加壓燒結，使其含有的中予吸收能力的 蹦或硼化物量，換算成硼量，在1 · 5重量％以上9重量％以下 在此情沉中，鋁或鋁合金母相所含的中子吸收能力的硼 或硼化物量，換算成硼量，最好在2重量％以上5重量〇/。以 下。 這種具有中子吸收能力的鋁複合材料，係含有高的硼或 硼化合物添加量，並且具有優良的抗拉特性等機械性質的 鋁複合材料。並且，也能保持廉價的製造成本。 本發明的具有中子吸收能力之鋁複合材料的製造方法， 其特徵係在鋁或鋁合金粉末内，將具有中子吸收能力硼或 石朋化合物粉末，以B量來計，添加1. 5重量％以上9重量％以 下的f ’然後進行加恩燒結。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在此情況中，所使用的鋁或鋁合金粉末，最好使用均勻 且具有細微組織等急冷凝固粉末，而硼化合物粉末方面， 取好使用碳化(四棚化竣）顆粒。並且，前述的鋁或鋁合 金私末等的平均粒徑取好在5〜15 0 μιη，而使用的硼化物粉 末等平均粒徑最好是1〜60 μηι的四删化碳顆粒。 另外’在加壓燒結的方法上，可由熱壓出、熱恩延、熱 靜水壓壓縮或熱壓縮中，選擇一種或多種組合來進行。 這些加壓燒結方法的特徵，皆是將粉末封入罐内後，在 加熱下進行眞空吸引，去除附著在罐内粉末表面的氣體及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐〉 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 •---*-—--———- 五、發明說明（5 ) 水份，然後密封該罐筒。然後，這些經過封存的粉末，將 在罐内保持眞空的情況下，進行熱加工。 並且’在進行上述的加壓燒結後’視需要最好能夠施以 適當的熱處理。 根據這種具有中子吸收能力的鋁複合材料的製造方法， 由於採用了加壓燒結的粉末冶鍊法，因此即使增加硼或, 化合物的添加量，仍然能夠製造出具有優良的抗拉特性等 機械性質的鋁複合材料。因此，得以提升中子吸收能力， 並且提供一種具有優良加工性的鋁複合材料。 圖示描述 圖1有關具有中子吸收性能之铭複合材料的機械性質圖 表，其係顯示表2的試料F、G、I之〇· 2%耐力（MPa)與溫度 (°C )之間的關係。 圖2有關具有中子吸收性能之銘複合材料的機械性質圖 表，其係顯示表2的試料F、G、I之抗拉強度（MPa)與溫度 (°C)之間的關係。 圖3有關具有中子吸收性能之鋁複合材料的機械性質圖 表，其係顯示純鋁基（表2的試料A〜E)的複合材料，在室溫 下的硼添加量的影響。 圖4有關具有中子吸收性能之鋁複合材料的機械性質圖 表’其係顯示IS - 6鐵基（表2的試料Η〜L)的複合材料，在室 溫下的硼添加量的影響。 圖5有關具有中子吸收性能之鋁複合材料的機械性質圖 表’其係顯示銘-6鐵基（表2的試料Η〜L)的複合材料，在250 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） •--------------V 襄---------訂--------r 線 {請先閱讀背面之>i音？事項再填寫本頁) A7 --—--~___ 五、發明說明（6 ) c下的添加量的影響。 實施本發明的最佳方式 以下，將説明本發明的具有中予吸收能力之鋁複合材料 及其製造方法的實施方式，同時敘述各内容中範圍限制的 理由。 本發明的紹複合材料製造方法，係將以喷霧法等的急冷 旋法產生的铭或鋁合金粉末，與具有中子吸收能力的硼或 化物粉末混合，並進行加壓燒結者。在此的硼添加量， 爲1 · 5重量％以上9重量％以下的範圍内。 做爲基材的铭或金合金粉末，可採用包括：純鋁礦（Jis Ixxx類）、鋁-銅類鋁合金（jIS 2XXX類）、鋁-鎂類鋁合金（jis 5xxx類）、鋁-鎂-矽類鋁合金（jIS 6χχχ類）、鋁_鋅_鎂類紹 合金（JIS 7χχχ類）、及鋁—鐵類鋁合金（鐵含量卜⑺重量％) 等，另外還有例如鋁-錳類鋁合金（JIS 3χχχ類）等，可依所 需的強度、延展性、加工性、耐熱性等的特性進行選擇， 並無特別的限定。 這些鋁或鋁合金，將採用具有均勻且細微組織的急冷凝 固粉末。用以產生該急冷凝固粉末的急冷凝固法，可採用 包括：單軋輥法、雙軋輥法、及空氣式或瓦斯式等的喷霧 法等一般技術。藉由這類急冷凝固法得到的I呂合金粉末， 以使用平均粒徑在5〜150 μπι的粉末爲適。 其理由，係在於5 μιη以下的細微粉末會造成各粒子的凝 聚，結果反而形成較大的顆粒，並且.也因爲是喷務法在製 造上的限制（由於必須僅需要細微的粉末，因此粉末製造的 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 裂---—„----訂—------Γβ 經濟部智慧財產局員工消費令作社印製 470971 A7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（7 ) 良率會極端地惡化，造成成本的激增）之故；當平均粒裡史 過1 5 Ο μπι時，會遭遇無法急冷凝固等的噴霧法上的限制、 及難與添加的細微顆粒均勻混合的問題，因此最佳的平均 粒徑在50〜120 μηι。 急冷凝固的急冷速度，係採102O/sec以上，並且以1〇>c /sec以上爲佳。 另一方面，與上述的铭或鋁合金粉末混合的硼或化合 物，具有較佳的中子吸收能力之特徵。另外，適於本發明 的硼化合物，有四硼化碳、三氧化二硼等。其中的四测化 碳，由於每單位量的硼含量較高，僅需少量添加便可得到 較大的中子吸收能力，並且由於具有非常高的硬度等原 因，因此是特別適合做爲構造材料用的添加顆粒。 這類的硼或硼化合物的添加量，以硼量來計的重量％， 係在1 · 5以上9以下，並以2以上5以下爲佳，其理由如下。 對於鋁合金，如果以應用在原子能領域的構造材料來加 以考量，具體而言，即做爲使用完畢核燃料的貯藏及輸送 用容器之構造材料時，其材料的厚度必然會在5 mm到3〇 mm之間左右；如果厚度超過這個範圍，使沒有必要特別採 用輕量的銘材，另一方面，爲了確保該構造材料的可靠 性’根據常識上的鋁合金強度，明顯很難做進一步的薄壁 化。換言之，這類用途的鋁合金的中子遮蔽能力，只要能 夠在上述的厚度範圍内達成即可，因此如先前發明所述之 添加極端大量的硼或硼化合物，只會使加工性惡化及延展 性降低。 太紙張尺度適用中國國宠德進Λ』_ -10- 10 2 (% 裕 规 α* η ϊ/ ο Ν \ r r - ▼ ι 釐 公 97 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝-----；----訂---------錄 470971 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（8 根據發明人等的實驗，以市售一般廉價的四硼化碳，做 爲硼等添加來源時，如欲得到最適於目的用途的特性的 話，四硼化碳的添加量在2〜12重量％之間，即僅需相當於 硼當量的1 · 5〜9重量。/。。如果四硼化碳的添加量低於這個範 圍的話’將無法得到所需的中子吸收能力，另一方面，如 果添加量超過此範圍時，不僅易於在壓出等時發生龜裂而 難以進行製造’而且得到的材料的延展性低，無法確保做 爲構造材料的可靠性。 另外，硼或硼化合物的粉末，以使用平均粒徑在1 μίη〜6〇 μπι的粉末爲適。其理由，係在於1 μηι以下的細微粉末會造 成各粒子的藏聚，結果反而形成較大的顆粒所無法均勻分 忒，使彳于良率極地惡化；當超過6 〇 μη時，這些粉末反而 會成異物’不僅降低材.料強度及壓出性，而且也會惡化 這些材料的切削加工性。 上述鋁或鋁合金粉末及硼或硼化合物粉末混合後，施以 加壓燒結來製造鋁合金複合材料。加壓燒結的方法上，可 由熱壓出、熱壓延、熱靜水壓壓縮（ΗΙρ)或熱壓縮（h〇t press)中，選擇一種或多種組合來進行。 並且，加壓燒結時的加熱溫度，以35〇Ό〜55〇Τ爲佳。 另外二本發明的特徵之一，係在於對混合粉末進行加壓 燒結（刖’會封入鋁合金製的罐内，筹齋由眞空加熱來去除 二體。如果省略這項工程，最終得到的材料，#因爲含氣 里過多’發生包括：無法達到預期的機械性質、及熱處理 時的表面龜裂等情形。A空加熱脱氣的溫度範圍以航 -----^-------^-----^----訂-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

4709?! 五、發明說明（ ~550C爲肖m度低於此範圍的話’將無法充份地進 行脱氣；如果溫度高於此範圍時，會使某些材質特性明顯 惡化。 加I燒結後，視f麵進行熱處理。例如，採用链冬 石夕類的4呂合金粉末爲基材時，需施以JIS的T6處理，而採用 鋁-銅類的鋁合金粉末爲基材時，也需施以118的丁6處理。 可是採用鋁或鋁-鐵類鋁合金等粉末爲基材時，則不需要施 熱處理，此情況係相當於採行Jis的T1處理。 藉由這類製造方法，可得到在鋁或鋁合金的中間相中， 含有硼當量含量在1,5重量。/。以上9重量％以下之具有中子 吸收能力的硼或硼化合物，經由加壓燒結而成的鋁複合材 料。 另外’雖然已知棚或；5朋化合物具有優良的中子吸收能 力’可是視情況需要’也可添加適量具有優良的低速中子 吸收能力的釓或釓化合物，用以形成的複合材料。 實施例 以下，將以具體的實驗例子來進行詳細的説明。在本實 驗中，係利用粉末冶鍊法製造出A、B、C的三種顆粒複合 材料，以調查其機械性質。 <使用材料> (1)基材係鋁或鋁合金粉末，採用了下列4種 基材①：純度99. 7%的純鋁金屬，藉由空氣式噴霧法製成 粉末。然後，將粉末分級成各種粒度來使用。 以下，稱此爲「純鋁」。 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂----------- 經濟部智慧財產局員Μ消費合作社印製 470971 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 名稱（種別） 平均粒徑 ① 金屬添加用 23 μηι ② 金屬添加用 0.8 μηι ③ 研磨用#800 9 μιη ④ 研磨用#280 59 μπι ⑤ 研磨用#250 72 μηι A7 B7 五、發明說明（1Q) 基材②：標準成份（重量％)爲鋁-〇· 6矽-0,25銅-1.0鎂-0.25鉻（JIS 6061)的鋁合金，利用氮氣式噴霧法 製成粉末。然後，對此粉末進行150 μηι以下（平 均9 5 μπι)分級來使用。 以下，稱此爲「6061鋁（鋁-鎂-矽類）」。 基材③··標準成份（重量。爲鋁-63銅_〇3錳-〇〇6鈦_〇1 釩-0_ 18锆（JIS 2219)的鋁合金，利用氮氣式喷霧 法製成粉末。然後，對此粉末進行150 μηι以下 (平均95 μιη)分級來使用。 以下，稱此爲「22 19鋁（鋁-銅類）」。 基材④：標準成份（重量％)爲鋁-6鐵的鋁-鐵類鋁合金， 利用氮氣式喷霧法製成粉末.。然後，對此粉末進 行150 μηι以下（平均95 μπι)分級來使用。 以下，稱此爲「鐵類鋁」。 (2)添加粒子方面，係使用如表1所示的市售四删化碳 __ 表1 實施例1 <使用粉末> 在此，使用了分級成250 μιη以下的純鋁粉末（平均11 8 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----I------- ^-----K----訂---------^ (請先閱讀背面之注意事頊再填寫本頁) 470971 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ____— B7 ___ 五、發明說明（11 ) μιη)，以及分級成150 μτη的6061鋁、2219鋁、鐵系鋁等各粉 末（平均95 μιη)。至於添加粒子，係採用平均粒徑爲23 μηι 的金屬添加用四硼化碳。 <試料製作> (1)胚料製作 在弟1階段中’利用橫式滚筒檟;拌機（cross rotary mixer)，進行上述粉末與添加粒子混合約1 〇〜15分鐘。 另外，在本實驗中製作了 12種的試料，根據基材（①〜④） 與添加粒子（硼重量％當量的計算値）的組合，其内容係如 表2所示。 表2 試料 編號 混合粉末 熱處理 備註 基材 四硼化碳添加量 (硼當量重量％) A 純鋁 0 無(T1) 對照合金 B 純鋁 2.3 無(T1) 發明合金 C 純鋁 4.7 無(丁 1) 發明合金 D 純鋁 9.0 無(T1) 發明合金 E 純鋁 11.3 無(T1) 對照合金 F 6 0 61 銘 2.3 有（丁6) 發明合金 G 2219 鋁 2.3 有(T6) 發明合金 Η 鐵類銘 0 無(T1) 對照合金 I 鐵類鋁 2.3 無(T1) 發明合金 J 鐵類鋁 4.7 無(T1) 發明合金 K 鐵類銘 9.0 無(T1) 發明合金 L 鐵類銘 11.3 無（T1) 對照合金 -14 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝-----：----訂--------- |姑, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 470971 A7 r-—___ B7 五、發明說明（12 ) 在第2階段中，則是將基材粉末與添加粒子的混合物，封 入罐内進行封存。在此使用的筒罐規格如下所示。 材質_· JIS 6063 (在鋁合金無縫管上，以全圓周焊接方 式’將相同材質的底板焊接上去） 直徑：90 mm 罐厚：2 mm 在第3階段中，實施眞空加熱脱氣。在此工程中，將封存 的粉末混合物，加溫至48〇1，並對罐内進行1 Torr以下的 興S吸引’保持在此一狀態2小時。藉由此一脱氣工程，將 可去除吹附在粉末表面的氣體成份及水份，完成壓出用原 材料（以下稱爲“胚料”）的製作。 U)壓出 在此工程中，以5〇〇噸的壓出成型機，對上述的胚料進行 熱壓出。此時的溫度爲430°C，壓出比約在12，並且壓出形 狀爲如下所示的平板狀： [壓出形狀（截面寬：48 mm 厚：12mm (3)熱處理（T6處理） 在此實驗中，壓出成型後，僅對表2中的試料F及試料G進 行熱處理。 試料F的熱處理，係以530°C進行2小時的固溶化熱處理 後，進行水冷，然後以175Ό進行8小時的時效處理後，加 以空冷。 至於試料G的熱處理，係以53(TC進行2小時的固溶化熱處 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） f請先閱讀背面之；SN思事項再填寫本頁) 裝 訂--------：_1 470971 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 X 消 費 合 作 社 印 製 A7 五、發明說明（13 ) 理後，進行水冷，然後以19{rc 加以空冷。 進订26小時的時效處理後， 經過此熱處理後，完成試料的製作。 另外，其他試料方面，則是施以τι處理 如工’並進行冷卻後’使其自然時效的處理签出 <評估> . 經由上述各工程製作的詖料 評估。 科A〜L，係以如下的要領實施 另外，試料F及G方面，伟以命y γ u』 r , 你以κ她了上述熱處理的丁6材央 進行評估。其他試料方面（Α〜Ε，，則在, ^ 、匕HL)，則係以未經飫處理 的T1材來進行評估。 …、&理 (1) 微組織的觀察 對A〜L的所有試料，在壓出材料中央部的二截面（盘壓出 万向平行）、T截面（與壓出方向垂直）上實施。 結果，發現所有的試料皆形成均勾且細微的組織。 (2) 抗拉試驗 /在此抗拉試驗中，分別以常溫&25〇Ό的兩項溫度條件進 行0 常溫下的抗拉試驗中，對於所有試料A〜L，各試驗樣本 數η皆設爲2 (n=2)來進行：另外在25(rc的抗拉試驗中，除 了試料A及C〜E以外的8種試料，皆以2來實施。 另外，在所有的抗拉試驗中，皆採用平行部份的直徑爲$ mm的圓柱試驗樣本，可是在25(rc的抗拉試驗中，這些試 驗樣本皆事先置於25(TC環境1〇〇小時後，才進行實驗。 ___ ____~ 16 ** 本紙張尺度適财關家標準（CNS)A4規格（2W X 297公爱 --------------裳-----^---^訂·-------· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 470971 A7 五、發明說明（14 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 實驗結果如表3所示

------------* ^---—^----^--------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 根據表3的實驗結果，0. 2%耐力的範圍 MPa (試料A)〜291 MPa (試料G) ; 250°C的高溫下 MPa (試料B)〜134 MPa (試料 G)。 (試料 至於抗拉強度的範圍：在室溫下，係105 -17- 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐） 470971 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（15 ) )426 MPa ( 4料G) ; 250°C的高溫下，係48 MPa (試料 B) J 85 MPa ( 4料G)。可以看出不僅是在室溫，即使是在 门/孤也伩於室溫下的Boral的抗拉強度4 1 MPa (參照表 接下來’就斷裂延伸率的範圍：在室溫下，係5% (試料 L) 60/〇 ( 4料H) ; 25〇〇c的高溫下，係(試料q〜％% (4料B)。不論何種條件溫度下，都優於B〇ral的丨· 2% (參 照表4)。 圖1及圖2，係顯示溫度對抗拉特性影響的圖表，兩圖表 白疋根據表3的試驗結果，以其中的試料F、G、j (硼量皆 爲2· 3重量％)數據繪製而成。根據這些圖表，試料〇具有最 高的〇·2%耐力及抗拉強度數據，可是由於其斜率較大，可 以看出易受到溫度上升的影響。 武料1在室溫下’具有3者中最低的0. 2%耐力及抗拉強度 數據，可是其斜率爲最小，因此能夠在25〇〇c的高溫時超過 4料F，即顯示其爲3者中，最不易受到溫度上升影響者。 另外在4料F方面，0. 2%耐力的斜率特別大，可以看出易 受到溫度上升的影響。 接著在圖3〜圖5的圖表中，係顯示硼添加量（重量。/〇)對抗 拉試驗結果的影響。 圖3中，則是根據純鋁基材的試料a〜e，在溫度條件爲室 溫下的0.2%耐力（MPa)、抗拉強度（MPa)、及斷裂延伸率 (/〇)的値（參照表3) ’繪製成的圖表。根據本圖，隨著硼添 加量的增加’以細虚線代表的〇· 2。/。耐力（Mpa)及以實線代 18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） H' n n It n n D ..1 n n n. ' · n If n n n »f I · n la n n n If n I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4709?! 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（16 ) 表的抗拉強度（MPa)會變大，相反地，以虛線代表的斷裂延 伸率（％ )則變小。 圖4，則是根據鐵類铭（铭-6鐵）基材的試料Η〜L，在溫度 條件爲室溫下的〇· 2%耐力（MPa)、抗拉強度（MPa)、及斷裂 延伸率（％ )的値（參照表3)，繪製成的圖表。根據本圖，隨 著硼添加量的增加，以細虚線代表的0.2%耐力（MPa)及以 貫線代表的抗拉強度（MP a)，會如圖3 —般地變大。但是， 以虛線代表的斷裂延伸率（％)方面，當添加2· 3重量％的测 量時，相較於沒有添加時，會呈現急劇的下滑，可是由2. 3 重量％增加至4.7%重量％時，其下滑量會較小。 圖5 ’係如圖4以鐵類銘（銘《 6鐵）爲基材的試料Η〜L爲對 象，而溫度條件爲250Ό的高溫，將0.2%耐力（MPa)、抗拉 強度（MPa)、及斷裂延伸率（％ )的値（參照表3)，繪製成圖 表。根據本圖，隨著硼添加量的增加，以細虛線代表的 0.2%耐力（MPa)及以實線代表的抗拉強度（MPa)，會如圖3 及圖4 一般地變大。另外，以虛線代表的斷裂延伸率（％ )方 面，當添加2· 3重量％的硼量時，相較於沒有添加時，不在 顯示如圖4一般的急劇下滑，整體的數據雖然偏低，可是如 圖3所示一般，呈現隨著硼量的增加而緩慢下滑的趨勢。 由以上3個圖表（圖3〜圖5)可以確認的是，不論是何種基 塊的成份，當四硼化碳的添加量超過9%的硼當量時，非但 0,2%耐力沒有改善，而且斷裂延伸率項目會急遽地下滑， 並導致抗拉強度下滑等的共同傾向。所有的材料，相較於 例如Boral ,皆有更高的延展性（參照表4)，可是在例如現實 -19 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21(Γχ 297公髮"7 --------------- * -----^---I ^------I Ί I ^ , , (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 470971 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（17 ) 的原子爐或使用完畢核燃料用的容器應用上，做爲其構造 材料，基於可靠性的觀點，常溫延展性至少要在10。/。以 上’因此能夠滿足這項要求的四砸I化碳添加量，結論爲· 當量的9%以下。 當硼量較少時，雖然在強度及延展性上，不會帶來任何 問題’可是添加量的下限係取決於所需的中予吸收能力， 如前述内容，該下限値爲硼當量的1, 5重量％。 根據上述的表3的試驗結果，對於試料b、c、F、G、I、J (硼量皆爲2 · 3或4 · 7重量％ )的6種，將其硼量（重量％ )、抗 拉強度（MPa)、及延展性（％)予以摘錄，彙整成表4，藉此 比較利用溶解法的各項數値。其中，表4所示的抗拉強度及 延展性，皆係室溫下的數據。 表4 材質 硼量 (重量％) 抗拉強度 (MPa) 延^5^ (%^ 純鋁複合材料(No.B) 2.3 112 3 9 本 純鋁複合材料(No.C) 4.7 114 —---- 33 發 鋁-鎂-矽類複合材料(No.F) 2.3 307 --- 49 明 紹-銅類複合材料(N 〇. G) 2.3 429 ——~. 27 鋁-鐵類複合材料(No.I) 2.3 271 ---~— 21 鋁-鐵類複合材料(No.J) 4.7 270 ώ I ——--- 18 鋁-鎂類合金 0.9 245 2〇 以 在呂-鎮-珍類合金 oT^J 270 —^~--- 12 往 紹-辞-鐵類合金 0.9 500 -------- 11 鋁-銅類合金 一 …· 0.9 370 上1 --— 15 鋁-錳類合金 0.9 150 — 11 Boral 27.3 41 -- 1.2 首先來比較硼添加量，本發明的材料係添加2.3或4 7重量 -20 ----------- I! i----l·---訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) f < ) Ϊ k i ί - I i 470971 A7 -_____ B7 五、發明說明（18 ) % ’相較於僅含"重量％的各銘合金，可以得知本發明皆 :具有高中子吸收能力的複合材料。另外，Boram硼添加 :爲非常高的27.3重量％ ’可是如後所述，其抗拉強度及延 展性的數據極低，可看出可加工性相當缺乏。 接下來比較抗拉強度，本發明的材料中，以硼量爲2· 3重 量0/◦的純鋁複合材料（試料B)，呈現最低的112Mpa，以往 材料則是以鋁-錳類合金的150 MPa爲最低。但是，該試料 B，由於含硼量較高，因此具有比以往材料還佳的中子吸收 此力，並且在延展性上，也大幅高於以往材料的，因 此也具有貫用的加工性。特別是與B〇rai比較時，具有相當 高的抗拉強度及延展特性，可知具有相當優良的加工性。 並且，如果基材限定爲鋁合金時，抗拉強度最低的是硼 量爲4.7重量ya的鋁_鐵類複合材料（試料J)(試料J)，其値爲 270 MPa 〇 另外，本發明材料中，抗拉強度最佳的是硼量爲2. 3重量 %的銘-銅類複合材料（試料G)，其値爲429 MPa。相對於 此，在以往材料中，抗拉強度最佳的是鋁-鋅-鎂類合金的 500 MPa，可是其延展性爲11%，低於表4的本發明材料之 最低値1 8%。這樣的傾向，即相較於抗拉強度，延展性偏 低（11 %〜20% )的傾向，係以往的硼添加鋁合金的共通特 性，而且即使考量到硼含有量，相較於整體本發明材料的 延展性（18〜49%)，仍屬偏低。 接下來’以表4爲根據，進行同類的链複合材料（本發明 材料）與紹合金（以往材料）間的比較。 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裳 i ----·.---—訂------— Ί*,^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 470971 A7

五、發明說明（19 ) 首先，進行鋁-鎂-矽類複合材料（試料F)與鋁_鎂-矽類合 金的比較，無論是在硼量、抗拉強度及延展性等所有方 面，本發明材料皆呈現較佳的數據。即，硼量是2·3重量： 對0·9重量％，抗拉強度是307 MPa對27〇Mpa，而延展性是° 49%對12% :本發明材料的每一項數據都較高。 接下來，進行鋁-銅類複合材料（試料G)與鋁·銅類合金的 比較，一樣無論是在硼量、抗拉強度及延展性等所有方 面，本發明材料皆呈現較佳的數據。即，硼量是2· 3重量％ 對0.9重量％，抗拉強度是429 MPa.37〇 Mpa，而延展性是 27%對15% :本發明材料的每一項數據都較高。 如此一般，本發明的鋁複合材料，不僅得以添加版高的 觸量，並且在抗拉強度及延展性等的抗拉特性相當優良， 因此具有相當高的加工性。 特別是，如果考量做爲使用完畢核燃料的運送容器或貯 藏谷器等的構造材料時，該材料最好在25〇。(；下，能具有 98MPa、延展性1〇%以上的機械性質。而根據25〇。〇的試驗 結果’確認只要基材採用純鋁粉末以外的鋁合金粉末，便 可大致達成上述要求。 實施例2 <粉末分級> 對以2氣式嘴霧法製造的jIS6N〇i成份的粉末，實施了種 種尺寸的篩選分級。表5所示的内容，係包栝：使用篩網規 格、各情況的「篩下j平均粒徑及分級良率。 ‘ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 n n n HI If n 訂--------：A- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 470971 五 _I_______._ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 發明說明（20 ) 表5 篩網尺寸 (μπι) 355 篩下的平均粒徑 ----[μπι) —_____-—- 分級良率（°/〇) ^---- 99__ 250 -------- ~_J40 88___ 180 --—---- ___120 60 —一 105 -----_ —____52 21 45 5 32 — 3 粒度分布雖然可能因爲合金成份及喷霧條件而有變動’ 可是能夠確認當篩網尺寸愈小，分級的良率會急遽的下 滑。如果前提是應用於工業用途的話，良率僅爲個位數的 45 μπι以下粉末，可以看出根本沒有實用價値。 <試料製作> 將表5所示的各粒度6Ν01粉末，與表1所示的5種四硼化碳 顆粒，依表6所示的組合進行混合。四硼化碳的添加量皆爲 3重量％(硼當量的2.3重量％)，混合時間則設定成與實施例 一樣的10〜15分鐘。 混合完成的粉末，施以如同實施例1的罐筒封存、眞空加 熱脱氣、及壓出工程，產生截面積48 mmx 12 mm的2出 材。未施行熱處理。 -23-本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

470971 五、發明說明（21 )

(1)微組織的觀察 對各壓出成型材料的頭部、中間部、尾部的 及其圍部（共計6處），進行L截面（與壓出方向平行）的微組 織易份解析，對於是否有四硼化碳顆粒局部凝处、 均整體性地勻分布等進行調查。 、、° 疋古 具體而Τ，在各觀察位置上，將四硼化碳顆粒的面積 測疋，分成5個視野（！個視野i mm χ i mm)進行（四硼化碳 的比重約爲2. 5 1，而純鋁的比重視爲2· 7，則鋁合金中的四 硼化碳重量％，可以體積·％ X 25丨/27來概略計算出來。另 ' H ϋ- »^1 n n n n n n . A n fR n n ί ϋ J"4 n 1^1 n n· n n n I 、 >v (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -24 - 470971 A7 Β7 五、發明說明（22 ) 〇方面，截面上的四硼化碳面積率，可視同忽略等於體積 /〇。因此，將四硼化碳的面積率的標準値，設定爲X 2·7/2·51 = 2,8%)。 “田單一視野中，如果有任何一點的四硼化碳面積率，遠 行標準値的2倍（即5.6%)時，則判定爲「有凝結」；、而各位 置的5個領域面積率的平均，如果不在基準値+Λ0·5% (即 2·、3〜3.3%的範園）時，則判定爲「分布不均勻」。結果如表 7所示。 -- 表？ 使用的6Μ01粉末 編 號 平均粒徑（μπ^ 使用的四硼化碳 平均粒徑（μηι) 四硼化碳 2 I 4 | 5 2± U ΤΓ 100 100 9 23 59 9 23 59 9 凝結 i”、 無 盔 無 均勻性 均勻 均勻 均勻 均勻 均勻 均勻 均勻 發明合金 發明合金 發明合金 發 發明合會 發 發明合金 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

To ΓΓ η ΊΤ Ί7 ΊΊ Τβ ττ Ti 23 100 149 丄4 9 Ta9 HZnz 757 T49" ΤόΤ Τβ2 59 無 均勻 均勻 發明合金 發明合金 ------------ ^----K----^--------· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 9 23 ΤΓ TJ ~Ί~2 TJ ΎΓ 丁 "$9~ 血 均勻 發明合金 ζικ 無 均勻 飞勻 5均τ 均勻 均勻 均勻 均勻 相對於本發明的合金皆具有良好的四硼化碳分布 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） 發明合金 發明合i Wm,合 ¥ Wm¥i 編號 Α7 Β7

470971 五、發明說明（23 ) 13及編號1 5的採用平均〇· 8 μηι的細微四硼化碳顆粒之對照 合金，則產生了局部性的凝結。並且，在平均5 μπι的細微 鋁合金粉末中，添加了平均72 (^瓜的粗大四硼化碳之编號 14 ’在其壓出材料的每個位置上，皆有顆粒分布不 情況發生。 ~ (2)常溫抗拉試驗 製作的各壓出材料，在常溫下進行了抗拉試驗。試驗樣 本形狀，係與實施例1相同，採平行部直徑爲6爪瓜的圓柱試 驗樣本。結果如表8所示。 如同實施例1所示，如果將合格與否的標準値，設定爲 「斷裂延伸率i0%以上」時，可以看出本發明的材料皆合 格。相對於此，包括··添加了平均72 μη1的粗大四硼化碳之 編唬14及16、基材粉末的平均粒徑爲相當大的162 的編 號17及編號18，其延展性明顯地下滑，無法滿足上述的要 求。 综合以上的結果，確認爲了產生沒有四硼化碳凝結、組 織均勻、具有做爲構造材料的很可靠性及必要延展性的材 料將基材粉末粒徑及添加粒子的粒徑，控制在本發明的 範園内，係不可或缺的條件。 C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝 ----;----訂---------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

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B 五、發明說明（24 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表8 編 號 使用的6M01粉末 平均粒徑（μπι) 使用的四硼化碳 平均粒徑（μιη) 試驗結果 0,2耐力 (MPa) 抗拉強 度 (MPa) 斷裂延 伸率 (%) 1 5 9 83 151 16 發明 合金 2 5 23 80 143 13 發明 合金 3 5 59 73 129 11 發明 合金 4 21 9 ' 81 153 22 發明 合金 5 21 23 79 150 19 發明 合金 6 21 59 71 132 14 發明 合金 7 100 9 75 148 21 發明 合金 8 100 23 76 149 15 發明 合金 9 100 59 76 141 14 發明 合金 10 149 9 70 143 14 發明 合金 11 149 23 68 134 12 發明 合金 12 149 59 62 131 11 發明 合金 13 5 0.8 87 157 21 對照 合金 ------------一裝-----„----訂 ---------' — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 470971 A7 B7 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 五、發明說明（25 編 號 使用的6Μ01粉末 平均粒徑（μιη) 使用的四硼化碳 平均粒徑（μιη) 試驗結果 ____- ___一 0.2耐力 (MPa) 抗拉強 度 (MPa) 斷裂延 伸率 (%) __ 14 5 72 72 123 7 對照 合金 15 149 0.8 75 147 11 ' 對照 16 149 72 56 129 8 對照 合金 一一 17 162 9 70 142 9 對照 合金 κ 一-^ 18 162 59 63 125 7 對照 合立 實施例3 <試料製作> 根據表9所示的成份及製程進行胚料的製作，並進行430 °C的壓出成型。 陡中使用的純鋁及鋁-6鐵合金粉末，係與實施例1相同， 前者爲分級成250 μπι以下（平均118 μπι)的空氣式噴霧粉 末’後者爲分級成150 μπι以下（平均95 μιη)的氮氣式喷霧粉 末。並且，使用的四硼化碳顆粒爲平均23 #瓜者。 依各成份#1製的粉末’係以橫式滚筒揽拌器進行2〇分鐘 的混合。並在隨後的A〜E製程中，係採與實施例1及2相同 的步驟’施以罐筒封存、眞空加熱脱氣而製成胚料，然後 進行壓出。其中的眞空脱氣工程中，A採35(rC、b採480 C、C採550°C、D採300T：、£採600°C，至於壓出工程，則 (請先03讀背面之床意事頊舟填寫本黃) 裝·---K----訂-------- -28 470971 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 I----------- 裝-----^—--訂-------1、^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明說明（26 全採43 0Ό。壓出成型的形狀，係與實施例！相同，採48 min x 12 mm 〇 製程F中，係將混合的粉末置於減壓至4〜5 Torr的20(TC淡 中’進行2小時的加熱後，在大氣中，充填至橡膠模具内， 以cip (冷靜水壓壓縮）成型。得到的成型體密度約75% (空 孔率25%)，接著在大氣中進行430。(：的加熱，並進行壓 出。壓出成型的形狀爲48 mm X 12 mm。 製程G中，則是直接對混合粉末進丁 cip成型，在大氣中 進行430°C加熱後，加以壓出。壓出成型的形狀爲48 mm X 12 mm ° 使用粉末 ^硼化碳添加量 (重量％) 製程 備考 純鋁 (< 250 μηι) 3 Α (350Ό脱氣） 發明合金 3 B (48(TC脱氣） 發明合金 3 C (550°C脱氣） 發明合金 銘-6鐵 (<150 μιη) 3 A (350°C脱氣） 發明合金 3 B (480°C脱氣） 發明合金 3 C (550°C脱氣） 發明合金 純鋁 (< 250 μιη) 3 D (30(TC脱氣） 對照合金 3 F (未封罐，脱氣） 對照合金 3 G (未封罐） 對照合金 館-6鐵 (<150 μηι) 3 D (300°C脱氣） 對照合金 3 E (600°C脱氣） 對照合金 <評估> 對於各壓出材料，實施了包括：壓出表面的觀察、長邊 方向上的常溫抗拉試驗、及氫氣量測定··其中的氣體量測 29-^紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） A7 470971 ^__ ____B7___ 五、發明說明（27 ) 定，係根據LIS A06，以眞空溶融萃取_質量分析法進行。 結果如表10所示。以本發明申請範圍内之製程A〜c所製 作的材料，在壓出表面的觀察、長邊方向上的常溫抗拉試 驗、及氫氣量測定上，皆得到良好的結果，相對於此，對 照合金則發生了以下的問題。 以本發明的申請範圍還低的溫度，進行脱氣的製程D中， 附著在粉末表面未能去除的氫氣，在進行壓出時釋放出 來’而在壓出材料表皮下形成氣泡，造成所謂「隆起」缺 陷的原因。 鋁-鐵類合金的高強度，係源自於急冷凝固效果，使得金 屬間化合物粒子細微、均勻地分散所致，可是在以極端高 溫進行脱氣的製程E中，因爲使這些化合物粗大化，造成強 度及延展性急遽地下滑。 未加以封罐而進行脱氣的製程F中，由於在進行壓出工程 以前，皆暴露在空氣中，加上脱氣溫度極低，因此其氫氣 量相當於「未脱氣」的情況’不僅在壓出材料表面產生隆 起，而且強度及延展性也都呈現偏低的値。 未進行脱氣的製程G中，由於氫氣的殘餘量非常地多，因 此不僅產生許多隆起’而且強度及延展性也都呈現偏低的 综合以上内容，不論使用何種基塊合金，確認如果要農 生具有良好特性的鋁合金複合材料的話，運用本發明所述 的製造方法是不可或缺的條件。 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2101297公釐） •.-----I------- · I ---^---I -----— 丨 1_ ~ 户 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明（28 ) 表10 基材 —>— 製程 壓出材 料表面 抗拉 氫氣量 (cc/%) 備註 耐力 (MPa) 抗拉強度 (MPa) 延伸 (%) 純鉋 A (350°C脱氣） 良好 58 105 21 9.0 發明 合金 B (48(TC脱氣） 良好 62 112 39 3.1 發明 合金 —-^ C (550°C脱氣） 良好 63 114 41 2.9 發明 合金 銘《 A (350°C脱氣） 良好 201 279 10 8.8 發明 合金 B (480°C脱氣） 良好 199 281 13 3.0 發明 合金 C (550°C脱氣） 良好 195 282 15 2.9 發明 合金 純i呂 D (300°C脱氣） 隆起 49 88 11 17.1 對照 合金 F (未封罐，脱氣) 隆起 43 79 17 31.0 對照 合金 G (未脱氣） 隆起 41 7 8 7 39.2 對照 合金 鋁-6鐵 D (30(TC脱氣） 隆起 224 291 8 16.8 對照 合金 E (600°C脱氣） 良好 91 127 7 2.9 對照 合金 實施例4 以空氣式喷霧法製作、分級成250 以下的純鋁粉末 中，添加平均粒徑23 μπι的四·化碳3重量％ (換算成硼，相 當於2·3重量％)，以與實施例1及2相同的方法，製作出截面 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝----Κ----訂-------- 470971 A7 B7 五 '發明說明（29 ) 形狀爲48 mm X 12 mm的壓出材料。得到的歷^出材料的抗拉 特性·耐力62 MPa、抗扭強度112 MPa、斷裂延伸率3 9%。 嘗試將3重量％的四硼化碳以銅箔包覆後，丟入在以高頻 溶解爐中熔解的純度9.9.7之純鋁熔液中，並且立即進行徹 底的攪拌。結果，由於四硼化碳的浸潤性極差，大部份浮 在 '丨谷液上面。因此，斷定難以溶液;|覺拌法，製作出銘_四硼 化碳複合材料。 利用99.7%純度的鋁與純硼，調整成硼量爲2. 3重量。/〇， 並以高頻熔解爐進行熔解，鑄造出直徑9〇 mm的胚料，並進 行壓出工程。壓出形狀爲48 mm X 12 mm。由於硼的融點爲 極咼的2 0 9 2 C，因此斷定無法利用一般的紹合金設備來進 行處理（即使利用銘-的中間合金，雖然在程度上有別， 可疋仍會產生相同的問題）。並且，所得的壓出材料之延展 性僅爲3 _ 1 %，斷定不適於做爲構造材料。 根據上述的結果，爲了得到含有高濃度的硼，並且具有 高強度及高延展性的材料時，確認如本發明所述的内容， 以粉末法進行複合材料製作，最爲恰當。 產業應用的可行性 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據本發明的具備中子吸收能力的鋁複合材料的製造方 法，將可達成以下的效果。 在鋁或鋁合金粉末中，添加具有中子吸收能力的硼或硼 化合物，並加以混合後，經由加壓燒結方式的粉末冶鍊 法’製作出來的鋁複合材料，相較於利用以往的溶解法， 能夠添加更多（1. 5〜9重量％)的硼或硼化合物。 -32- 本紙張尺度適用中國目家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐) 470971 A7 """ . — - B7 _____________ _ 五、發明說明（30 ) 因此，藉由硝添加量的增加，能夠提升特別是高速中子 的吸收能力，並且形成室溫下的抗拉強度可達相當高的 112〜426 MPa、延展性可達η〜5〇%的極優良鋁複合材料。 1並且，該鋁複合材料，.即使是在250°C的高溫，仍具有抗拉 強度48〜185 MPa、延展性12〜36%的特性。即，藉由本發明 的利用，能形成一種鋁複合材料，其係不僅具有相當高的 中子吸收能力，而且在強度及延展性間取得了良好ϋ， 適於做爲構造材料的複合材料。 除了上述的特性以外，也可藉由適量添加具有镘良的低 速中子吸收能力的亂或釓化合物，賦予低速中子吸收能 力。 « 11.---------I 裝-----„----訂--------*,^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Claims (1)

1. 470971 第89115144號專利申請案 έΡ Ά丄 中文申請專利範圍修正本(9〇年11月） 漂I〜.，二 六、申請專利範園 1· 一種具有中子吸收能力的鋁複合材料，其鋁或鋁合金中 間相中’所含的具有中子吸收能力的硼或硼化物量，換 算成测量’相當於在1.5重量0/。以上9重量％以下者。 2· 一種具有中子吸收能力的鋁複合材料的製造方法，其係 在銘或鋁合金粉末中，添加具有中子吸收能力的硼或硼 化物’約1· 5重量％以上9重量％以下的硼當量後，進行 加壓燒結，製造出具有中子吸收能力的鋁複合材料者。 3.如申請專利範圍第2項之具有中子吸收能力的鋁複合材 料的製造方法’其中的銘或銘合金粉末是急冷凝固粉 者。 4·如申請專利範圍第2或3項之具有中子吸收能力的鋁複合 材料的製造方法’其中的顺化合物粉末，係採用四硼化 碳粒子者。 5.如申請專利範圍第2項或第3項之具有中子吸收能力的鋁 複合材料的製造方法，其中的鋁或鋁合金粉末的平均粒 徑為5〜150 μπι，並且，其硼化合物粉末是平均粒徑為 1〜60 μ m的四爛化碳粒子者。 6·如申請專利範圍第2項或第3項之具有中子吸收能力的鋁 複合材料的製造方法，其中的加壓燒結的方法，係由熱 壓出、熱壓延、熱靜水壓壓縮或熱壓縮中的一種或多種 組合而成者。 7·如申請專利範圍第2項或第3項之具有中子吸收能力的鋁 複合材料的製造方法，其中對置於罐内的粉末，進行加 熱至350°C〜550°C的真空脫氣後，將罐筒密封，隨後在 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 470971 8 8 8 8 A BCD 六、申請專利範圍 内部保持真空的情況下，進行加壓燒結者。 8.如申請專利範圍第2項或第3項之具有中子吸收能力的鋁 複合材料的製造方法，其中在前述的加壓燒結後5施以 熱處理者。 裝 訂 A 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)