福建新型鋁碳化硼生產(chǎn)過程

所研制的復(fù)合材料的特點(diǎn)是：B4C顆粒的平均粒度在亞微米范圍內(nèi)，形貌近似球形，均勻分布在鋁基體中并且與基體形成了良好的界面結(jié)合等。17vol %B4Cp/AI6061的屈服強(qiáng)度為415MPa，抗拉強(qiáng)度為470MPa，比常規(guī)粉末冶金法復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別提高69%和70%；23vol% B4Cp/Al2024復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度可達(dá)560MPa以上，彈性模量高達(dá)126GPa，這些性能數(shù)值已接近或達(dá)到國外先進(jìn)水平。本項(xiàng)目開發(fā)的復(fù)合材料制各技術(shù)成功地解決了顆粒分布均勻性和界面結(jié)合問題，可制備出高性能、高質(zhì)量的復(fù)合材料，采用該技術(shù)可制備和開發(fā)出結(jié)構(gòu)級(jí)、儀表級(jí)和光學(xué)級(jí)復(fù)合材料零部件，在航空、航天、**領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。杭州陶飛侖公司采用先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，可大批量生產(chǎn)高體分鋁碳化硼復(fù)合材料。福建新型鋁碳化硼生產(chǎn)過程

根據(jù)鋁基碳化硼中子吸收材料的應(yīng)用條件，參照國內(nèi)外需求單位的技術(shù)要求，規(guī)定了碳化硼顆粒均勻地分布在鋁合金基體中，無明顯孔洞、連通孔隙和碳化硼聚集。碳化硼顆粒和基體間截面清洗，無析出物。

根據(jù)鋁基碳化硼中子吸收材料的應(yīng)用條件，參照國內(nèi)外需求單位的技術(shù)要求，規(guī)定了表面不存在油污、雜質(zhì)、裂紋、氣孔、折迭、結(jié)疤等缺陷。以為表面狀態(tài)有噴丸和陽極化兩種工藝，所以規(guī)定“當(dāng)要求進(jìn)行表面處理（噴丸、陽極化等）時(shí)，訂貨合同中應(yīng)規(guī)定表面處理的相關(guān)要求”。 江西新型鋁碳化硼產(chǎn)業(yè)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。

在直升機(jī)上的應(yīng)用方面，英國航天金屬基復(fù)合材料公司采用高能球磨粉末冶金法制備除了高剛度、耐疲勞的碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，用該種材料制造的直升機(jī)旋翼系統(tǒng)連接用模鍛件，已成功地用于歐直公司生產(chǎn)的N4及EC-120新型直升機(jī)，其應(yīng)用效果：與鋁合金相比，構(gòu)件的剛度提高約30%，壽命提高約5%；與鈦合金相比，構(gòu)件重量下降約25%。

碳纖維是纖維狀的碳素材料，含碳量在90%以上，力學(xué)性能優(yōu)異，具有低密度、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、導(dǎo)電導(dǎo)熱性、電磁屏蔽性等優(yōu)良性能，被廣泛應(yīng)用于***及民用工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。碳纖維復(fù)合材料主要有碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料和碳-碳復(fù)合材料。

三、碳化硼（B4C）中子吸收材料B4C作為一種重要的快堆中子吸收材料，主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：√B4C中10B的中子吸收截面高，*次于Gd、Sm、Eu等稀土元素√吸收能譜寬√價(jià)格低、原料來源豐富√吸收中子后沒有強(qiáng)的γ射線二次輻射，從而廢料易于處理。所以，綜合考慮各種因素和成本，B4C材料成為快中子增殖堆中優(yōu)先的吸收材料。

四、B4C材料在核反應(yīng)堆中的具體應(yīng)用1、控制棒B4C控制棒（圖2），B4C熔點(diǎn)2450℃，密度2490kg/m3，不受酸和堿的侵蝕。在沸水堆中，常用B4C粉末包以不銹鋼制成十字型控制棒，而在快中子堆中，則常用B4C燒結(jié)塊包以不銹鋼做成棒組件。由于硼受輻照后產(chǎn)生氦，所以這種控制件要考慮棒的腫脹問題。 鋁碳化硼具備了鋁合金和碳化硼各自的特性。

核燃料可分為金屬型、陶瓷型和彌散型，外面敷以鋁合金、鎂合金、鋯合金以及不銹鋼等包殼材料。燃料芯塊的表面必須機(jī)械磨光，以保證與包殼材料的配合。核電站的反應(yīng)堆堆芯裝有100多個(gè)這樣的核燃料組件，總重量達(dá)幾十噸。B4C/A1復(fù)合材料具有良好的中子屏蔽性能、力學(xué)性能及穩(wěn)定性等，主要應(yīng)用于乏燃料車貯存格架、放射性**貯存容器等核輻射防護(hù)領(lǐng)域，是保護(hù)乏燃料“非臨界”安全的關(guān)鍵。目前，國內(nèi)使用的中子屏蔽用B4C/A1復(fù)合材料均為美國或加拿大進(jìn)口，其價(jià)格昂貴，且技術(shù)受限。該項(xiàng)目研制的B4C/A1中子吸收材料可滿足國內(nèi)日益增長的乏燃料貯存的需求。杭州陶飛侖可生產(chǎn)大尺寸鋁碳化硼復(fù)合材料，材料致密度高。湖北多功能鋁碳化硼

如美國DWA公司的B4C/Al產(chǎn)品已成功用于可活動(dòng)燃油檢查口蓋等器件上。福建新型鋁碳化硼生產(chǎn)過程

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，使其致密化過程非常困難。在熱壓燒結(jié)過程具有中致密化的三種連續(xù)機(jī)制。福建新型鋁碳化硼生產(chǎn)過程

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