北京通用鋁碳化硼一體化

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2021-11-18

由于粉料在加熱加壓進(jìn)行時(shí)處于熱塑性狀態(tài),所以有利于顆粒擴(kuò)散和傳質(zhì)過(guò)程的進(jìn)行,能有效降低燒結(jié)溫度,減少燒結(jié)時(shí)間,因而可獲得致密度高、氣孔小而少、晶粒細(xì)小和力學(xué)性能良好的碳化硼陶瓷制品。通常熱壓燒結(jié)條件為:真空或惰性氣氛壓力20~40MPa,溫度2200~2300 ℃,保溫時(shí)間0.5~2h。碳化硼是共價(jià)鍵很強(qiáng)的化合物,在高溫下燒結(jié)擴(kuò)散速率慢,物質(zhì)流動(dòng)發(fā)生較少,使其致密化過(guò)程非常困難。在熱壓燒結(jié)過(guò)程具有中致密化的三種連續(xù)機(jī)制。鋁碳化硼主要作為一種燃料貯存格架用中子吸收材料。北京通用鋁碳化硼一體化

因此,碳化硼陶瓷的燒結(jié)工藝要盡量利用反應(yīng)過(guò)程中的化學(xué)驅(qū)動(dòng)力、微裂紋增韌等作用來(lái)達(dá)到既能降低碳化硼的燒結(jié)溫度又能提高制品的綜合性能的效果。陶瓷致密度越高,陶瓷晶粒越細(xì),陶瓷整體的硬度就越高。而要想提高陶瓷材料的斷裂韌性,可以從細(xì)化晶粒、提高結(jié)構(gòu)均勻性、減少缺陷尺寸等方面入手,其增韌機(jī)制有相變?cè)鲰g、纖維補(bǔ)強(qiáng)增韌、顆粒彌散增韌。撞擊產(chǎn)生后,在拉伸載荷作用下,斷裂首先發(fā)生在非均質(zhì)處如孔隙和晶界上。因此,為使微觀應(yīng)力集中降低到**小程度,防彈陶瓷應(yīng)當(dāng)是孔隙率低(達(dá)理論密度值的99%)和細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量陶瓷。江蘇質(zhì)量鋁碳化硼制定鋁基碳化硼中子吸收材料是鋁合金為基體,碳化硼陶瓷為增強(qiáng)相的復(fù)合材料。

碳化硼(B4C)作為一種具有在自然界中*次于金剛石、立方氮化硼的超高硬度材料,還具有超高耐磨性能、高彈性模量、低密度(2.52g/cm3)、耐化學(xué)腐蝕、優(yōu)異的吸收中子輻射、耐高溫氧化性能等特點(diǎn)。以碳化硼為主要基體的復(fù)合材料或者碳化硼單相陶瓷材料,已經(jīng)作為防彈陶瓷、水刀噴嘴、密封環(huán)、核反應(yīng)堆中子吸收棒在****、核能及工業(yè)經(jīng)濟(jì)中得到廣泛應(yīng)用。其實(shí),作為填充材料或者第二相添加劑,碳化硼以粉體形式,在更多的領(lǐng)域也得到了***的應(yīng)用。

在熱壓燒結(jié)過(guò)程中致密化的三種連續(xù)機(jī)制:

粒子重排,開(kāi)口氣孔率降低,閉口氣孔率保持不變(溫度范圍:1800~1950℃);塑性流動(dòng),導(dǎo)致開(kāi)口氣孔率的關(guān)閉,而不會(huì)對(duì)閉口氣孔產(chǎn)生***影響(1950~2100℃);熱壓結(jié)束時(shí)的體積擴(kuò)散和氣孔消除(2100~2200℃)。

此外,為了降低燒結(jié)溫度和表面能、提高碳化硼陶瓷的綜合性能,必須加入添加劑來(lái)促進(jìn)碳化硼的熱壓燒結(jié)。添加劑包括燒結(jié)助劑或第二相反應(yīng)燒結(jié),在高溫高壓條件下,可以促進(jìn)燒結(jié),控制晶粒長(zhǎng)大,提高力學(xué)性能,獲得高致密度、高性能的碳化硼陶瓷產(chǎn)品。 杭州陶飛侖生產(chǎn)的鋁碳化硼復(fù)合材料中碳化硼含量高達(dá)75%。

烏克蘭切爾諾貝利核電站準(zhǔn)備建造乏燃料**貯存設(shè)施:在奧爾維爾核電站,Holtec公司向?yàn)蹩颂m**團(tuán)介紹了攪拌摩擦焊接燃料籃(高溫蛻晶物質(zhì)),一種鋁碳化硼金屬基復(fù)合材料。焊縫不會(huì)像傳統(tǒng)焊接那樣發(fā)生扭曲。Holtec公司在1月份首先公布了快速退役燃料籃設(shè)計(jì),并介紹,燃料籃的導(dǎo)熱性是傳統(tǒng)不銹鋼燃料籃的10倍,縮短了在干貯存設(shè)備儲(chǔ)存之前乏燃料所需要的冷卻時(shí)間----從7年縮至2年半。公司稱,這一性能將使已關(guān)閉的電廠在反應(yīng)堆關(guān)閉后66個(gè)月之內(nèi)恢復(fù)到電廠運(yùn)行前狀態(tài)。B4C/Al復(fù)合材料也可作為結(jié)構(gòu)材料,因其較低的密度和較高的強(qiáng)度,可應(yīng)用于飛機(jī)的各類構(gòu)件中。北京通用鋁碳化硼一體化

鋁碳化硼主要應(yīng)用于核電站乏燃料的儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。北京通用鋁碳化硼一體化

中子吸收材料又稱中子毒物材料,通過(guò)其含有的大的中子吸收截面物質(zhì)(如硼、鎘、釓等)吸收熱中子,從而抑制核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng),主要用于核燃料與乏燃料貯存和運(yùn)輸中,以保證貯運(yùn)的次臨界安全。碳化硼增強(qiáng)鋁(B4C/Al)中子吸收材料是由B4C顆粒添加到鋁基體中形成的一種新型鋁基復(fù)合材料,因其硼含量高、密度低、熱導(dǎo)率高等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)在國(guó)外已替代傳統(tǒng)的硼不銹鋼等中子吸收材料大量應(yīng)用于核燃料/乏燃料高密度貯存和運(yùn)輸。我國(guó)由于核電商業(yè)化較晚,中子吸收材料研發(fā)明顯滯后,B4C/Al中子吸收材料長(zhǎng)期依賴進(jìn)口,嚴(yán)重制約了我國(guó)核電自主化與走出去的發(fā)展戰(zhàn)略。北京通用鋁碳化硼一體化

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