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，導熱系數(shù)高，耐蝕性好等特點，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B4C-Al-Si共晶合金彌散體物理性能及微觀結構的影響；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）溶液中進行長時間腐蝕。從宏觀失重、微觀檢測、熱力

2、學計算三個方面分析了不同溫度、不同pH值及不同時間等條件下的腐蝕速度、類型和產物，研究了試樣在25℃和80℃時的耐蝕性及腐蝕機理。
　　 研究結果表明：燒結工藝使Al-Si共晶合金粉末顆粒之間發(fā)生了局部熔化與冶金結合，呈現(xiàn)出網狀結構連續(xù)體，其塑性大大提高，抗壓強度達到292MPa，但其相對密度未發(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，從而使材料相對密度高達97％

3、，抗壓強度達到了356MPa。
　　 腐蝕溫度和溶液pH值對B4C-Al-Si共晶合金彌散體試樣的耐蝕性有較大影響，經過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)生了輕微點蝕。25℃時單個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到耐蝕標準；80℃時由于更多的熱能轉化為分子的動能，反應

4、速率隨著分子熱擴散的加劇而加快，單個試樣的最高失重占試樣原始重量的3‰，故失重現(xiàn)象較25℃時明顯，除pH=9稀NaOH溶液腐蝕試樣的年腐蝕深度達到0.121mm/a外，其余試樣的年腐蝕深度都小于0.1mm/a，說明該材料基本達到耐蝕標準。微觀檢測和熱力學計算結果表明：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溶液在熱力學上會發(fā)生反應，但存在動力學障礙，均勻腐蝕速率極慢，可以保護Al基體不被進一