【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种利用slm技术制备中子、伽马射线双屏蔽吸收复合材料的方法，属于金属基复合材料技术制备领域。
技术介绍
1、随着我国核电事业的迅猛发展，乏燃料的卸载量正逐年增加，对于乏燃料的存储也成为了我国当前亟需解决的难题。所卸载的这些乏燃料仍然具有较强的放射性，会产生大量的放射性辐射，如α射线、β射线、γ射线、中子辐射等。由于α射线和β射线穿透能力低，易被吸收，使用厚度极小的材料就可以完全阻挡，屏蔽起来较为容易；而中子辐射呈电中性，具有很强的穿透性，γ射线具有电离的性质，对活体细胞和组织有害。因此，在这些辐射中对人体和环境危害最为严重的是中子辐射和γ射线。氧化钆在吸收中子的同时还会放射出二次伽马射线，所以较传统、单一的屏蔽材料，很难较为理想地实现所要求的结构功能一体化，故研发出一种中子、伽马射线吸收性能好、结构功能一体化设计的双屏蔽吸收材料是迫切亟需的。
2、核辐射屏蔽材料的出现及应用已有很多年，当前，用于中子吸收材料有高硼钢、含硼聚乙烯、b4c/al、镉板等；用于伽马射线屏蔽材料有铁基材料、含铅树脂、混凝土等。由于高硼钢含硼量较低，无法实现较好的中子屏蔽，且硼在钢中易产生脆性连续网状的硼化物，使得材料的韧性显著降低；含硼聚乙烯具有良好的慢化中子和吸收中子的能力，但是耐热性和抗辐照性能差，无法长时间服役于乏燃料存储与运输这种严苛的环境中；b4c/al中碳化硼的含量较高，使得复合材料的力学性能变差；金属镉有毒，并且具有二次伽马射线。铁基材料耐腐蚀性和机械性能差，比重大；含铅树脂中铅有毒，对人体有害；混凝土体积庞大难
技术实现思路
1、为解决传统制备方法与单一功能填料所存在的缺点与不足，以及针对乏燃料处理对功能结构一体化设计的中子、伽马射线双屏蔽材料的需求，本专利技术旨在提供一种新型中子、伽马射线双屏蔽复合材料的设计及制备方法。该复合材料在满足乏燃料处理时中子、伽马射线双屏蔽功能的同时，还通过采用slm技术，使得该材料加工成本低，具有良好的力学性能，满足结构功能一体化设计的需求。
2、本专利技术所述的一种中子、伽马射线双屏蔽吸收复合材料，该复合材料由以下质量百分数原料制备而成：
3、w∶15.00wt.%，gd2o3∶5.00wt.%，alsi10mg∶80.00wt.%。
4、该复合材料能够实现中子、伽马射线双屏蔽的要求。
5、本专利技术所述的一种slm技术制备中子、伽马射线双屏蔽吸收复合材料的方法，包括以下步骤：
6、 （1）按设计成份配比选取颗粒度15~45μm的alsi10mg粉、3~5μm的w粉和8~10μm的gd2o3粉末为原料；
7、 （2）将alsi10mg粉、w粉与gd2o3粉一同置于氩气保护气体下全方位球磨机中进行均匀混合，制备出gd2o3/w/alsi10mg混合粉末；
8、 （3）将得到的混合粉末在真空干燥箱干燥2~5h，得到预处理后的gd2o3/w/alsi10mg混合粉末；
9、 （4）对预处理后的混合粉末与铝合金基板预热，预热温度为200℃，之后空冷至60℃；
10、 （5）以混合粉末作为选区激光熔化成形的原材料，将混合粉末装入slm成形设备的供粉缸中；
11、 （6）用铝合金清洗剂对铝合金基板进行清洗，然后用99%的无水乙醇对基板进行擦拭，烘干；
12、 （7）将构建好的零部件三维模型按照铺粉层厚度进行切片分层处理，然后将获得每层的二位轮廓信息传输到计算机中；
13、 （8）slm成形时，首先自动铺粉系统按照铺粉层厚度将供粉缸的混合粉依次铺到成型缸的基板上，高能激光束对混合粉扫描，然后重复铺粉、激光扫描的步骤，直至供粉缸的混合粉全部铺到成型缸中成形完毕，从而制备出如图2所示颗粒弥散均匀，界面连接良好的gd2o3/w/alsi10mg复合材料。
14、本专利技术利用slm技术，因其具备快速成型的能力，生产效率大幅提高；利用激光束的精确控制，可实现零件的高精度和高质量制造，制备出复杂形状结构的零件，并且slm成型过程冷却速度极快，易形成细晶组织，有利于提高制备材料的力学性能。
15、之后对新型gd2o3/w/alsi10mg中子、伽马射线双屏蔽吸收复合材料的色泽、形貌、微观组织、显微硬度、中子吸收率进行检测、分析、表征；
16、用中子、伽马射线注量率仪进行中子、伽马射线吸收率检测分析；
17、用电子显微镜和扫描电镜进行金相组织、微观组织形貌分析；
18、用显微硬度仪进行显微硬度分析；
19、用万能试验拉伸机进行抗弯、抗拉强度分析。
20、进一步的，所述步骤（2）中球磨过程的球料比为3:1，球磨转速为：200rp；球磨时间为4h；
21、进一步的，所述步骤（8）中采用条带式扫描策略，相邻两层扫描线夹角为 67°，激光波长：1060～1080nm，激光光斑尺寸d＝50μm，扫描速度v＝500~2500mm/s，扫描间距为20~80μm，激光扫功率为：100~500w，层厚为30μm。
22、本专利技术采用选区激光熔化（slm）技术，通过熔化、成形制成致密度较好的对中子、伽马射线双吸收的复合材料，该复合材料的致密度可达98％以上，中子屏蔽率可达99％，伽马射线衰减系数满足伽马射线屏蔽的要求。除此之外该复合材料还具有良好的力学性能。
23、本专利技术的优点为：
24、本专利技术与
技术介绍
相比具有明显的先进性，是针对核电站乏燃料储存运输中中子辐射、伽马射线屏蔽保护的需求，制备出中子、伽马射线双屏蔽吸收的复合材料，采用铝合金粉末、钨粉和氧化钆粉末混合，经选区激光熔化（slm）技术，制成的中子、伽马射线双屏蔽复合材料，不仅提高了热中子、伽马射线的屏蔽性能，而且gd2o3/w/alsi10mg复合材料的力学性能也明显提高。并且复合材料的致密度达到98%以上。采用15.00wt.%的w粉末,5.00wt.%的gd2o3粉末， 80.00wt.%的alsi10mg粉末制备的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种中子、伽马射线双屏蔽吸收复合材料，其特征在于，该复合材料由以下质量百分数原料制备而成：
2.一种SLM技术制备中子、伽马射线双屏蔽吸收复合材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的一种SLM技术制备中子、伽马射线双屏蔽吸收复合材料的方法，其特征在于，所述步骤（2）中球磨过程的球料比为3:1，球磨转速为：200rp；球磨时间为4h。
4.如权利要求2或3所述的一种SLM技术制备中子、伽马射线双屏蔽吸收复合材料的方法，其特征在于，所述步骤（8）中采用条带式扫描策略，相邻两层扫描线夹角为 67°，激光波长：1060～1080nm，激光光斑尺寸D＝50μm，扫描速度V＝500~2500mm/s，扫描间距为20~80μm；激光扫功率为：100~500W，层厚为30μm。
【技术特征摘要】
1.一种中子、伽马射线双屏蔽吸收复合材料，其特征在于，该复合材料由以下质量百分数原料制备而成：
2.一种slm技术制备中子、伽马射线双屏蔽吸收复合材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的一种slm技术制备中子、伽马射线双屏蔽吸收复合材料的方法，其特征在于，所述步骤（2）中球磨过程的球料比为3:1，球磨转速为：200r...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，白荣，郝富荣，周可秋，郭风云，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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