天津新型铝碳化硼发展趋势
碳化硼(B4C)作为一种具有在自然界中*次于金刚石、立方氮化硼的超高硬度材料,还具有超高耐磨性能、高弹性模量、低密度(2.52g/cm3)、耐化学腐蚀、优异的吸收中子辐射、耐高温氧化性能等特点。以碳化硼为主要基体的复合材料或者碳化硼单相陶瓷材料,已经作为防弹陶瓷、水刀喷嘴、密封环、核反应堆中子吸收棒在****、核能及工业经济中得到广泛应用。其实,作为填充材料或者第二相添加剂,碳化硼以粉体形式,在更多的领域也得到了***的应用。铝碳化硼作为中子吸收构件已经在核工业得到了广泛应用。天津新型铝碳化硼发展趋势
所研制的复合材料的特点是:B4C颗粒的平均粒度在亚微米范围内,形貌近似球形,均匀分布在铝基体中并且与基体形成了良好的界面结合等。17vol %B4Cp/AI6061的屈服强度为415MPa,抗拉强度为470MPa,比常规粉末冶金法复合材料的屈服强度和抗拉强度分别提高69%和70%;23vol% B4Cp/Al2024复合材料的抗拉强度可达560MPa以上,弹性模量高达126GPa,这些性能数值已接近或达到国外先进水平。本项目开发的复合材料制各技术成功地解决了颗粒分布均匀性和界面结合问题,可制备出高性能、高质量的复合材料,采用该技术可制备和开发出结构级、仪表级和光学级复合材料零部件,在航空、航天、**领域具有广阔的应用前景。广东铝碳化硼生产厂家B4C/Al复合材料在航空航天、交通运输、核电及***领域有着广阔的应用前景。
碳化硼粉体少量(≤5-10%)的添加于碳化硅陶瓷,能够固溶到碳化硅晶格,产生晶格畸变,起到活化作用,**终达到帮助热压或者无压烧结致密化的效果。较大量(≥15-45%)的添加于重结晶碳化硅陶瓷,还能进一步起到提高碳化硅陶瓷防弹性能、强度及耐磨性能的效果。这是碳化硼粉体作为助剂**常见的应用形式之一。碳化硼/铝基复合材料还在核反应堆及核废料处理领域有着重要的应用。核燃料可分为金属型、陶瓷型和弥散型,外面敷以铝合金、镁合金、锆合金以及不锈钢等包壳材料。
中子吸收材料又称中子毒物材料,通过其含有的大的中子吸收截面物质(如硼、镉、钆等)吸收热中子,从而抑制核裂变链式反应,主要用于核燃料与乏燃料贮存和运输中,以保证贮运的次临界安全。碳化硼增强铝(B4C/Al)中子吸收材料是由B4C颗粒添加到铝基体中形成的一种新型铝基复合材料,因其硼含量高、密度低、热导率高等优点,近年来在国外已替代传统的硼不锈钢等中子吸收材料大量应用于核燃料/乏燃料高密度贮存和运输。我国由于核电商业化较晚,中子吸收材料研发明显滞后,B4C/Al中子吸收材料长期依赖进口,严重制约了我国核电自主化与走出去的发展战略。碳化硼-铝复合材料在中子防护装置、装甲材料和特殊用途防护方面得到了广泛应用。
2、防中子核电站用屏蔽组件B4C具有密度小、硬度高、强度高、耐磨损、耐高温、化学稳定性好等优点,将B4C粉体加入少量的助剂烧结为B4C块体和板材可以用于核反应堆的屏蔽组件。
目前,快中子反应堆普遍采用不同10B富集度的热压烧结B4C芯块作为中子吸收材料,如控制棒等,选用热压烧结天然 B4C芯块制造屏蔽组件。
3、添加B4C的防辐射聚乙烯板含硼聚乙烯板板是一种含有元素B4C增强的高分子聚乙烯(UHMWPE),元素B可以提供抵抗额外的中子辐射屏蔽作用。高分子聚乙烯基体是一种富氢材料,再结合B元素可以应用在核屏蔽领域中。富氢材料可以使中子衰减,而硼则易于吸收热能化中子。含硼聚乙烯板板可用于核电站防辐射源的屏蔽防辐射材料
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根据铝基碳化硼中子吸收材料的应用条件,参照国内外需求单位的技术要求,规定了碳化硼颗粒均匀地分布在铝合金基体中,无明显孔洞、连通孔隙和碳化硼聚集。碳化硼颗粒和基体间截面清洗,无析出物。
根据铝基碳化硼中子吸收材料的应用条件,参照国内外需求单位的技术要求,规定了表面不存在油污、杂质、裂纹、气孔、折迭、结疤等缺陷。以为表面状态有喷丸和阳极化两种工艺,所以规定“当要求进行表面处理(喷丸、阳极化等)时,订货合同中应规定表面处理的相关要求”。 天津新型铝碳化硼发展趋势
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