Al-Si共晶合金B(yǎng)-,4-C中子吸收材料制備與耐蝕性的研究.pdf

1、Al-Si共晶合金具有中子吸收能力低，導(dǎo)熱系數(shù)高，耐蝕性好等特點(diǎn)，是一種理想的中子吸收基體材料。Al-Si共晶合金加工工藝與耐蝕性，直接影響到該合金作為中子吸收基體材料使用壽命與成本，必須加以研究。
　　 本文首先研究了粉末鍛造加工過程對(duì)B4C-Al-Si共晶合金彌散體物理性能及微觀結(jié)構(gòu)的影響；然后將制備出的塊狀試樣在不同溫度下置于不同pH值的弱酸（稀H2SO4）弱堿（稀NaOH）溶液中進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間腐蝕。從宏觀失重、微觀檢測(cè)、熱力

2、學(xué)計(jì)算三個(gè)方面分析了不同溫度、不同pH值及不同時(shí)間等條件下的腐蝕速度、類型和產(chǎn)物，研究了試樣在25℃和80℃時(shí)的耐蝕性及腐蝕機(jī)理。
　　 研究結(jié)果表明：燒結(jié)工藝使Al-Si共晶合金粉末顆粒之間發(fā)生了局部熔化與冶金結(jié)合，呈現(xiàn)出網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)連續(xù)體，其塑性大大提高，抗壓強(qiáng)度達(dá)到292MPa，但其相對(duì)密度未發(fā)生明顯變化，塊體材料中存在較多的孔隙。冷鍛工藝使顆粒發(fā)生塑性變形而相互嚙合，顆粒之間的間距減小，孔隙縮小，從而使材料相對(duì)密度高達(dá)97％

3、，抗壓強(qiáng)度達(dá)到了356MPa。
　　 腐蝕溫度和溶液pH值對(duì)B4C-Al-Si共晶合金彌散體試樣的耐蝕性有較大影響，經(jīng)過14天弱酸、弱堿溶液腐蝕后，各試樣在稀NaOH溶液中的失重比在稀H2SO4溶液中更多，在稀H2SO4溶液中發(fā)生了輕微點(diǎn)蝕。25℃時(shí)單個(gè)試樣的最高失重僅占試樣原始重量的2‰，故沒有出現(xiàn)明顯的失重和腐蝕缺陷，年腐蝕深度全部小于0.1mm/a，即說明該材料完全達(dá)到耐蝕標(biāo)準(zhǔn)；80℃時(shí)由于更多的熱能轉(zhuǎn)化為分子的動(dòng)能，反應(yīng)

4、速率隨著分子熱擴(kuò)散的加劇而加快，單個(gè)試樣的最高失重占試樣原始重量的3‰，故失重現(xiàn)象較25℃時(shí)明顯，除pH=9稀NaOH溶液腐蝕試樣的年腐蝕深度達(dá)到0.121mm/a外，其余試樣的年腐蝕深度都小于0.1mm/a，說明該材料基本達(dá)到耐蝕標(biāo)準(zhǔn)。微觀檢測(cè)和熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果表明：稀H2SO4腐蝕試樣表面的Al2O3薄膜很薄且很致密，雖然Al2O3薄膜與稀H2SO4溶液在熱力學(xué)上會(huì)發(fā)生反應(yīng)，但存在動(dòng)力學(xué)障礙，均勻腐蝕速率極慢，可以保護(hù)Al基體不被進(jìn)一