用于辐射屏蔽的材料制造技术

本发明专利技术提供辐射屏蔽铅合金的配方，具体地，本发明专利技术提供一种以铅合金为主要原材料的多层异形嵌合结构辐射屏蔽材料，充分利用不同元素射线的协同防护效应，射线最终都是通过光电效应作用过程被物质材料吸收的，因此当射线粒子经过多次散射后，能量降低到核外电子能级差范围时，光电效应截面显著增加，称作吸收限，因为各元素具有不同的射线能量范围吸收限，将不同的功能元素合理组合，使射线吸收材料具有较宽射线能量范围的吸收限，射线吸收材料发生光电效应作用截面显著增加，从而射线防护材料的屏蔽性能得到显著增强，有效克服了铅的二次韧致辐射，增强了辐射屏蔽材料的可塑性和韧性。

Formula of radiation shielding lead alloy

The present invention provides a formula for radiation shielding lead alloy. In particular, the present invention provides a multi-layer heteromorphic chimeric radiation shielding material with lead alloy as the main raw material, which makes full use of the synergistic protective effect of different element rays, and the rays are ultimately absorbed by the material through the photoelectric effect process. When the energy of X-ray particles decreases to the range of electron level difference outside the nucleus after multiple scattering, the cross section of photoelectric effect increases remarkably, which is called the absorption limit. Because each element has different absorption limits in the energy range of X-ray, different functional elements are reasonably combined to make the X-ray absorbing materials have a wider absorption limit in the energy range of X-ray. As a result, the shielding performance of the radiation shielding materials is enhanced significantly, and the ductility and toughness of the radiation shielding materials are enhanced.

【技术实现步骤摘要】
辐射屏蔽铅合金的配方
本专利技术涉及合金材料领域，尤其涉及辐射屏蔽铅合金的配方。
技术介绍
随着科学技术的发展，核工况环境多样化，辐射防护材料的研究制备成为科研领域最为重要的课题之一。当前用于抗核辐射生物屏蔽的材料和制品主要有以下几类：一类是以普通工业用铅为主，滚压或浇注成型的无间隙金属块状铅板、铅砖、铅皮混凝土等，实践证明这一类产品尽管抗核辐射效果较佳，但搭建屏蔽系统时使用量大、搭建难度大、工作效率低、生产废料多、潜在毒性大；且铅板制品适形性差，不易弯折，不适合用作特形设备的屏蔽；第二类是以铅粉为主，橡胶、聚乙烯发泡等作为基料混和复合而成的柔性制品和涂料、胶粘剂等，这一类制品虽具有一定的柔性，但由于铅粉颗粒易积聚，难以在基料中混和均匀，故屏蔽性能不均匀；第三类是以无间隙金属块状铅皮作为内心，内外层包覆交联发泡材料和合成橡胶绵纶材料制品，这一类产品铅当量低，影响屏蔽效果，给工作人员带来被辐射的危险。抗核辐射生物屏蔽制品除要具有较高的屏蔽效果外，还必须具备良好的物理力学性能，传统的屏蔽材料以铅、钨合金较为常见，其具有良好的中子和γ射线屏蔽特性，但是材料脆性较大；一些新型的聚合物基、重金属基屏蔽材料普遍柔韧性较差；而高比重合金、铅玻璃、硼铝合金等材料同样存在脆性大的缺陷，硼铝合金易在晶界处形成富硼的硼化物，増加了材料的脆性，使得硼铝合金韧性降低。本专利技术提供一种辐射屏蔽铅合金的配方，采用新型工艺和方法，将铅或铅盐通过物理-化学方法与其他材料进行掺杂处理，制备出轻量化、易加工、韧性高的屏蔽辐射材料。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供。本专利技术是以如下技术方案实现的：辐射屏蔽铅合金的配方，所述配方包括铅、钨、硼、铝。进一步地，所述辐射屏蔽铅合金的配方用于制作辐射屏蔽材料，所述辐射屏蔽材料为多层异形嵌合结构，第一层为成型性能优异的第一铅合金金属层，第二层为高强韧的第二铅合金金属层，第三层为耐高温环氧树脂，第四层为稀土高分子材料。进一步地，所述第一铅合金金属层含有铅、钨、硼、铝、钛、铜、镍、钼，具体地，所述的第一铅合金金属层的组成组份的重量百分比如下：钨0.5％～1.2%，优选地，为0.8%；硼0.1%～1%，优选地，为0.3%；铝0.013%～0.027%，优选地，为0.021%；钛0.009%～0.016%，优选地，为0.011%；铜0.1%～0.23%，优选地，为0.18%；镍0.08%～0.13%，优选地，为0.14%；钼0.006%～0.019%，优选地，为0.012%；还原铅为余量，所述各组份的组成重量百分比之和为100％。进一步地，所述第二铅合金金属层包括：铅、铬、锰、锑、钨，具体地，所述的第二铅合金金属层的组成组份的重量百分比如下：铬1.7％～5.3%，优选地，为3.2%；锰1%～1.34%，优选地，为1.21%；锑0.005%～0.009%，优选地，为0.008%；钨0.1％～0.24%，优选地，为0.17%；还原铅为余量，所述各组份的组成重量百分比之和为100％。进一步地，所述第一铅合金金属层与第二铅合金金属层之间存在成分呈梯度变化的过渡层，所述过渡层中硼元素含量从第一层向第二层呈降低趋势，钨元素含量从第二层向第一层呈升高趋势。进一步地，所述辐射屏蔽铅合金由高密度智能喷射沉积枪制备，所述高密度智能喷射沉积枪包括气体传送管，一级进料口，搅拌器，惰性气体发生器，感应加热炉，熔融金属传送管，惰性气体保护罩，喷枪基座，第一喷枪，第二喷枪，压力发生器，石墨坩埚，温度传感器，二级进料口，智能控制器，沉积枪本体以及搅拌室。进一步地，所述一级进料口位于沉积枪本体顶部，共两个，贯通的连接于二级进料口，所述二级进料口位于沉积枪本体内部，贯通的连接于石墨坩埚，所述沉积枪本体内部设置有两个石墨坩埚，所述石墨坩埚底部连接有熔融金属传送管，所述熔融金属传送管下方连接有喷枪基座，所述喷枪基座上连接有第一喷枪和第二喷枪，所述喷枪底座分为两个腔室，所述第一喷枪和第二喷枪分别连接于一个腔室上，所述熔融金属传送管、喷枪基座、第一喷枪和第二喷枪外设置有惰性气体保护罩，所述惰性气体保护罩与气体传送管连通，由惰性气体发生器传送气体至惰性气体保护罩。进一步地，所述惰性气体发生器、温度传感器、感应加热炉、喷枪基座、压力发生器与智能控制器信号连接并受智能控制器控制，所述压力发生器与气体传送管相连，用于产生高压惰性气体。进一步地，所述高密度智能喷射沉积枪下方设置有三维智能运动平台，用于控制产品的移动轨迹。进一步地，所述稀土高分子材料为3(2,2',6,6'-4-甲基-3,5-庚二酮)钐。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本专利技术提供一种以铅合金为主要原材料的多层异形嵌合结构辐射屏蔽材料，充分利用不同元素射线的协同防护效应，射线最终都是通过光电效应作用过程被物质材料吸收的，因此当射线粒子经过多次散射后，能量降低到核外电子能级差范围时，光电效应截面显著增加，称作吸收限，因为各元素具有不同的射线能量范围吸收限，将不同的功能元素合理组合，使射线吸收材料具有较宽射线能量范围的吸收限，射线吸收材料发生光电效应作用截面显著增加，从而射线防护材料的屏蔽性能得到显著增强，有效克服了铅的二次韧致辐射，增强了辐射屏蔽材料的可塑性和韧性，扩大了抗辐射谱，本专利技术提供的辐射屏蔽材料能有效屏蔽X/γ射线和中子辐射，具备优异的耐热、耐腐蚀性，本专利技术的辐射屏蔽材料单位体积量轻，适用于开发核退役过程中乏燃料的移动装置。本专利技术采用的喷射成型方式能够制造多层异形嵌合结构辐射屏蔽材料，不仅限于板状结构，还包括弧形板等异形结构。结合焊接技术，可满足多种特种屏蔽设备的结构需求。附图说明图1为本专利技术所述高密度智能喷射沉积枪结构示意图。图中：1-气体传送管；2-一级进料口；3-搅拌器；4-惰性气体发生器；5-感应加热炉；6-熔融金属传送管；7-惰性气体保护罩；8-喷枪基座；9-第一喷枪；10-第二喷枪；11-压力发生器；12-石墨坩埚；13-温度传感器；14-二级进料口；15-智能控制器；16-沉积枪本体；17-搅拌室。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术作进一步地详细描述。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的设备、原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规商业途径购买得到的设备、原料、试剂。实施例1：本专利技术提供辐射屏蔽铅合金的配方，具体地，本专利技术所述铅合金用于制作一种性能优异的辐射屏蔽材料，所述辐射屏蔽材料为多层异形嵌合结构，第一层是成型性能优异的第一铅合金金属层，所述第一铅合金金属层含有铅、钨、硼、铝、钛、铜、镍、钼，具体地，所述的第一铅合金金属层的组成组份本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.辐射屏蔽铅合金的配方，其特征在于，所述配方包括铅、钨、硼、铝。

【技术特征摘要】
1.辐射屏蔽铅合金的配方，其特征在于，所述配方包括铅、钨、硼、铝。2.根据权利要求1所述的辐射屏蔽铅合金的配方，其特征在于，所述辐射屏蔽铅合金的配方用于制作辐射屏蔽材料，所述辐射屏蔽材料为多层异形嵌合结构，第一层为成型性能优异的第一铅合金金属层，第二层为高强韧的第二铅合金金属层，第三层为耐高温环氧树脂，第四层为稀土高分子材料。3.根据权利要求2所述的辐射屏蔽铅合金的配方，其特征在于，所述第一铅合金金属层含有铅、钨、硼、铝、钛、铜、镍、钼，具体地，所述的第一铅合金金属层的组成组份的重量百分比如下：钨0.5％～1.2%，优选地，为0.8%；硼0.1%～1%，优选地，为0.3%；铝0.013%～0.027%，优选地，为0.021%；钛0.009%～0.016%，优选地，为0.011%；铜0.1%～0.23%，优选地，为0.18%；镍0.08%～0.13%，优选地，为0.14%；钼0.006%～0.019%，优选地，为0.012%；还原铅为余量，所述各组份的组成重量百分比之和为100％。4.根据权利要求3所述的辐射屏蔽铅合金的配方，其特征在于，所述第二铅合金金属层包括：铅、铬、锰、锑、钨，具体地，所述的第二铅合金金属层的组成组份的重量百分比如下：铬1.7％～5.3%，优选地，为3.2%；锰1%～1.34%，优选地，为1.21%；锑0.005%～0.009%，优选地，为0.008%；钨0.1％～0.24%，优选地，为0.17%；还原铅为余量，所述各组份的组成重量百分比之和为100％。5.根据权利要求4所述的辐射屏蔽铅合金的配方，其特征在于，所述第一铅合金金属层与第二铅合金金属层之间存在成分呈梯度变化的过渡层，所述过渡层中硼元素含量从...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宏宇，岳仁亮，徐俊波，刘汉顺，韩平飞，陈洪生，金政光，谢弘莉，
申请(专利权)人：江苏中海华核电材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32