含硼锆合金可燃毒物中空芯块的制备方法
专利名称:含硼锆合金可燃毒物中空芯块的制备方法
技术领域：
本发明属于核材料制造工艺，具体涉及含硼锆合金可燃毒物芯块的制备方法。
背景技术：
目前制备的碳化硼锆合金可燃毒物均为实心芯块，如:1963年4月，BM1-1627中 “Effect of high boron burnups on B4C and ZrB2 dispersions in Al2O3 andZircaloy-2”介绍了以Zr-2粉与碳化硼粉为原料，用热挤压的方法制备碳化硼锆合金可燃毒物实心芯块。又如:((Trans.Jap.1nst.Metals))第14卷第6期，504 — 510页的“Hotswage fabrication of Zircaloy-2 rod containing B4C” 介绍了用热模锻的方法制备碳化硼锆合金可燃毒物实心芯块制备方法。再如:专利号为98124660.5的中国专利“碳化硼锆合金可燃毒物芯块的制备方法”介绍了用橡胶模半等静压法成型，高真空炉中脱氢烧结制备碳化硼锆合金可燃毒物实心芯块的方法。
碳化硼锆合金可燃毒物实心芯块原材料利用率较低，而且由于可燃毒物吸收中子截面较大，存在较强的自屏效应，这样在反应堆周期末有一定的硼残留，会引起反应堆在周期末反应性不足。如:《原子能科学技术》1998年I月第32卷第I期“几种新型可燃毒物的特性以及在我国的应用前景”中认为，具有WABA(Wet Annular Burnable Absorber)结构的可燃毒物中子吸收性能好，硼残留量低，WABA结构的可燃毒物使用薄壁中空芯块，在相同的工况下硼燃烧更完全，硼残留量少，这样可减少由硼残留而引起的反应性“惩罚”，从而延长燃料在反应堆中的运行时间。
为了减少可燃毒物在反应堆后期的硼残余量，减少反应性“惩罚”，增加燃料燃耗，需制备出含硼锆合金可燃毒物中空芯块，使芯块的致密度，开口孔率等指标达到含硼锆合金在反应堆中使用的相关技术要求。
经检索，含硼锆合金可燃毒物中空芯块制备方法未见报道。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种符合含硼锆合金可燃毒物相关技术要求的含硼锆合金可燃毒物中空芯块的制备方法。
本发明的技术方案如下:
一种含硼锆合金可燃毒物中空芯块的制备方法，包括将氢化锆-2粉与碳化硼粉混合的混料工艺、将氢化锆-2与碳化硼混料压制成中空芯块坯体工艺、将该中空芯块坯体脱氢烧结及将中空芯块坯体机加工各工艺，步骤如下:
步骤一混料工艺:将称量好的氢化锆-2粉与碳化硼粉混合，然后将粉料放入混料器中混合；其中碳化硼的粒径〈5 μ m，质量分数为0.5 2%，余量为氢化锆-2粉；混料时间为3(Tl20min ；
步骤二钢模压制成型工艺:把混匀的氢化锆-2粉与碳化硼粉料装入带芯杆的钢模中压制成中空芯块坯体；其中将粉料压制成中空芯块坯体的成型压力为20(T600MPa ；步骤三脱氢烧结工艺:把压制成的中空芯块坯体放入高真空烧结炉中进行脱氢烧结，在真空度低于0.1Pa时升温，在800°C 850°c下保温脱氢，直到烧结炉膛的真空度下降到0.1Pa以下，再升温到1100°C 1400°C，保温6(T240min，保温结束后中空芯块坯体随炉冷却；
步骤四芯块加工工艺:将冷却后的中空芯块坯体进行机加工，制成硼含量为0.4^1.6wt%的含硼锆合金可燃毒物中空芯块成品。
其附加特征在于:
所述步骤四中的含硼锆合金可燃毒物中空芯块成品，其外径为1(T10.3mm、高度为10 30臟、壁厚为I 1.5mm，致密度为95 97.8%T.D，开口孔率为0.6 2%。
本发明的效果在于:与碳化硼锆合金可燃毒物实心芯块相比，可燃毒物中空芯块可减少反应堆周期后期的硼残余量，增加燃料燃耗。本发明的方法通过减小超硬材料粒径及控制用量，如碳化硼的粒径〈5 μ m、质量分数为0.5 2%，解决了含超硬材料粉料难于用钢模成型的技术难题，大幅度提高了含超硬颗料坯体的成型精度和原材料的利用率，与用橡胶模成型制备实心碳化硼锆合金可燃毒物芯块相比，原材料氢化锆的用量降低60%以上。采用本发明方法制备出的含硼锆合金可燃毒物中空芯块的壁厚小于2mm，其致密度达到95%T.D以上，开口孔率小于2%，符合含硼锆合金在反应堆中使用的相关技术要求。
具体实施方式
本发明的方法是以氢化锆-2粉和碳化硼粉为原料，采用钢模压制成型，在真空烧结炉中脱氢，烧结制备出含硼锆合金可燃毒物中空芯块。
本发明的方法具体 步骤如下:
步骤一混料:将称量好的氢化锆-2粉与碳化硼粉混合，然后将粉料放入混料器中混合；其中碳化硼的粒径〈5 μ m,质量分数为0.5 2%，，余量为氢化锆-2粉；混料时间为3(Tl20min ；
步骤二钢模压制成型:把混匀的氢化锆-2与碳化硼粉料装入带芯杆的钢模中压制成中空芯块坯体；将粉料压制成中空芯块坯体的成型压力为20(T600MPa ；
步骤三脱氢烧结:把压制成型的氢化锆-2与碳化硼混料中空芯块坯体放入高真空烧结炉中脱氢烧结，在真空度小于0.1Pa时升温，在800°C 850°C下保温脱氢，直到炉膛真空度下降到0.1Pa以下，再升温到1100°C 1400°C，保温6(T240min，保温结束后中空芯块坯体随炉冷却；
步骤四芯块加工:对冷却后的中空芯块坯体进行机加工，制成外径为1(T10.3mm、高度为l(T30mm、厚度为1 1.5mm，硼含量为0.Γ .6wt%的含硼锆合金可燃毒物中空芯块成品；芯块致密度为95 97.8%T.D，开口孔率为0.6 2%。
下面结合实施例对本发明的方法作进一步描述:
实施例1
步骤一混料:将称量好的氢化锆-2粉与碳化硼粉混合，然后将粉料放入混料器中混合；其中碳化硼的粒径〈5 μ m,质量分数为0.5%,余量为氢化错_2粉；混料时间为30min ；步骤二钢模压制成型:把混匀的氢化锆-2与碳化硼粉料装入带芯杆的钢模中压制成中空芯块坯体，将粉料压制成中空芯块坯体的成型压力为500MPa ；步骤三脱氢烧结:把压制成型的氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体放入高真空烧结炉中脱氢烧结，在真空度小于0.1Pa时升温，在800°C下保温脱氢，直到炉膛真空度下降到
0.1Pa以下，再升温到1300°C，保温60min，保温结束后中空芯块坯体随炉冷却；
步骤四芯块加工:对冷却后的中空芯块坯体进行机加工，制成外径为10mm、高度30mm、壁厚1.5mm、硼含量0.4wt%的含硼锆合金可燃毒物中空芯块成品；芯块的致密度为97.8%T.D,开口孔率为 0.6%ο
实施例2
步骤一混料:将称量好的氢化锆-2粉与碳化硼粉混合，然后将粉料放入混料器中混合；其中碳化硼的粒径〈5 μ m,质量分数为1%,,余量为氢化错-2粉；混料时间为60min ；步骤二钢模压制成型:把混匀的氢化锆-2与碳化硼粉料装入带芯杆的钢模中压制成中空芯块坯体，将氢化锆-2与碳化硼混合粉料压制成中空芯块坯体的成型压力为400MPa ；步骤三脱氢烧结:把压制成型的氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体放入高真空烧结炉中脱氢烧结，在真空度小于0.1Pa时升温，在850°C下保温脱氢，直到炉膛真空度下降到
0.1Pa以下，再升温到1250°C，保温120min，保温结束后中空芯块坯体随炉冷却；
步骤四芯块加工:对冷却后的中空芯块坯体进行机加工,制成外径为10_、高度为30mm、壁厚为1.2mm、硼含量为0.8wt%的含硼锆合金可燃毒物中空芯块成品；中空芯块的致密度为97%T.D，开口孔率为0.9%。
实施例3
步骤一混料:将称量好的氢化锆-2粉与碳化硼粉混合，然后将粉料放入混料器中混合；其中碳化硼的粒径〈5 μ m,质量分数为1%,,余量为氢化错-2粉；混料时间为90min ；步骤二压制成型:把混匀的氢化锆-2与碳化硼粉`料装入带芯杆的钢模中压制成中空芯块坯体，将氢化锆-2与碳化硼粉料压制成中空芯块坯体的成型压力为200MPa ；
步骤三脱氢烧结:把压制成型的氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体放入高真空烧结炉中脱氢烧结，在真空度小于0.1Pa时升温，在850°C下保温，直到炉膛真空度下降到0.1Pa以下，再升温到1300°C，保温240min，保温结束后中空芯块坯体随炉冷却；
步骤四芯块加工:对冷却后的氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体进行机加工，制成外径为10.3mm、高度为10mm、壁厚为1.5mm、硼含量为0.8wt%的含硼锆合金可燃毒物中空芯块成品；芯块的致密度为96%T.D，开口孔率为1%。
实施例4
步骤一混料:将称量好的氢化锆-2粉与碳化硼粉混合，然后将粉料放入混料器中混合；其中碳化硼的粒径〈5 μ m,质量分数为2%,,余量为氢化错_2粉；混料时间为120min ；步骤二压制成型:把混匀的氢化锆-2与碳化硼粉料装入带芯杆的钢模中压制成中空芯块坯体，将氢化锆-2与碳化硼粉料压制成中空芯块坯体的成型压力为600MPa ；
步骤三脱氢烧结:把压制成型的氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体放入高真空烧结炉中脱氢烧结，在真空度小于0.1Pa时升温，在850°C下保温，直到炉膛真空度下降到0.1Pa以下，再升温到1400°C，保温120min，保温结束后中空芯块坯体随炉冷却；
步骤四芯块加工:将冷却后的氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体进行机加工，制成外径为10.3mm、高度为20mm、壁厚为1.5mm、硼含量为1.6wt%的含硼锆合金可燃毒物中空芯块成品；芯块的致密度为95%T.D，开口孔率为2%。[0016]实施例5
步骤一混料:将称量好的氢化锆-2粉与碳化硼粉混合，然后将粉料放入混料器中混合；其中碳化硼的粒径〈5 μ m,质量分数为0.5%,,余量为氢化错_2粉；混料时间为30min ；步骤二压制成型:把混匀的氢化锆-2与碳化硼粉料装入带芯杆的钢模中压制成中空芯块坯体，将氢化锆-2与碳化硼粉料压制成中空芯块坯体的成型压力为600MPa ；
步骤三脱氢烧结:把压制成型的氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体放入高真空烧结炉中脱氢烧结，在真空度小于0.1Pa时升温，在850°C下保温，直到炉膛真空度下降到0.1Pa以下，再升温到1100°C，保温240min，保温结束后氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体随炉冷却；
步骤四芯块加工:将冷却后的氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体进行机加工，制成外径为10mm、高度为20mm、壁厚为1mm·、硼含量为0.4wt%的含硼锆合金可燃毒物中空芯块成品；芯块的致密度为95.5%T.D，开口孔率为1.7%。
权利要求
1.一种含硼锆合金可燃毒物中空芯块的制备方法，包括将氢化锆-2粉与碳化硼粉混合的混料工艺、将氢化锆-2粉与碳化硼混料压制成中空芯块坯体工艺、将该中空芯块坯体脱氢烧结及将中空芯块坯体机加工各工艺，具体步骤如下: 步骤一混料工艺:将称量好的氢化锆-2粉与碳化硼粉混合，然后将粉料放入混料器中混合；其中碳化硼的粒径〈5 μ m，质量分数为0.5 2%，余量为氢化锆-2粉；混料时间为3(Tl20min ； 步骤二钢模压制成型工艺:把混匀的氢化锆-2与碳化硼粉料装入带芯杆的钢模中压制成氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体；其中将氢化锆-2与碳化硼混合粉料压制成中空芯块坯体的成型压力为20(T600MPa ； 步骤三脱氢烧结工艺:把压制成型的氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体放入高真空烧结炉中脱氢烧结，在真空度小于0.1Pa时升温，在800°C 850°C下保温脱氢，直到炉膛真空度下降到0.1Pa以下，再升温到1100°C 1400°C，保温6(T240min，保温结束后氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体随炉冷却； 步骤四芯块加工工艺:将冷却后的氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体进行机加工，制成硼含量为0.Π.6wt%的含硼锆合 金可燃毒物中空芯块成品。
2.按照权利要求
1所述的含硼锆合金可燃毒物中空芯块的制备方法，其特征在于:所述步骤四中的含硼锆合金可燃毒物中空芯块成品，其外径为1(T10.3mm、高度为l(T30mm、壁厚为f 1.5mm，致密度为95、7.8%T.D，开口孔率为0.6 2%。
专利摘要
本发明提供一种含硼锆合金可燃毒物中空芯块的制备方法。该方法通过将碳化硼粒径<5μm的粉料与氢化锆-2粉混料、经钢模将混料压制成中空芯块坯体、并对中空芯块坯体进行脱氢烧结及对中空芯块坯体进行机加工，制备出含硼锆合金可燃毒物中空芯块产品。本发明制备方法制备出的含硼锆合金可燃毒物中空芯块，厚度小于2mm，其致密度达到95%以上，开口孔率小于2%，符合含硼锆合金可燃毒物芯块在反应堆中使用的相关技术要求，解决了含超硬材料粉料难于用钢模成型的技术难题，大幅度提高了含超硬颗料坯体的成型精度和原材料的利用率，与用橡胶模成型制备实心碳化硼锆合金可燃毒物芯块相比，原材料氢化锆的用量降低60%以上。
文档编号G21C3/07GKCN103160706SQ201110419772
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月15日
发明者李圆圆, 朱常桂, 代胜平, 杨静, 乔慧武, 尹昌耕 申请人:中国核动力研究设计院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan
技术领域：
本发明属于核材料制造工艺，具体涉及含硼锆合金可燃毒物芯块的制备方法。
背景技术：
目前制备的碳化硼锆合金可燃毒物均为实心芯块，如:1963年4月，BM1-1627中 “Effect of high boron burnups on B4C and ZrB2 dispersions in Al2O3 andZircaloy-2”介绍了以Zr-2粉与碳化硼粉为原料，用热挤压的方法制备碳化硼锆合金可燃毒物实心芯块。又如:((Trans.Jap.1nst.Metals))第14卷第6期，504 — 510页的“Hotswage fabrication of Zircaloy-2 rod containing B4C” 介绍了用热模锻的方法制备碳化硼锆合金可燃毒物实心芯块制备方法。再如:专利号为98124660.5的中国专利“碳化硼锆合金可燃毒物芯块的制备方法”介绍了用橡胶模半等静压法成型，高真空炉中脱氢烧结制备碳化硼锆合金可燃毒物实心芯块的方法。
碳化硼锆合金可燃毒物实心芯块原材料利用率较低，而且由于可燃毒物吸收中子截面较大，存在较强的自屏效应，这样在反应堆周期末有一定的硼残留，会引起反应堆在周期末反应性不足。如:《原子能科学技术》1998年I月第32卷第I期“几种新型可燃毒物的特性以及在我国的应用前景”中认为，具有WABA(Wet Annular Burnable Absorber)结构的可燃毒物中子吸收性能好，硼残留量低，WABA结构的可燃毒物使用薄壁中空芯块，在相同的工况下硼燃烧更完全，硼残留量少，这样可减少由硼残留而引起的反应性“惩罚”，从而延长燃料在反应堆中的运行时间。
为了减少可燃毒物在反应堆后期的硼残余量，减少反应性“惩罚”，增加燃料燃耗，需制备出含硼锆合金可燃毒物中空芯块，使芯块的致密度，开口孔率等指标达到含硼锆合金在反应堆中使用的相关技术要求。
经检索，含硼锆合金可燃毒物中空芯块制备方法未见报道。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种符合含硼锆合金可燃毒物相关技术要求的含硼锆合金可燃毒物中空芯块的制备方法。
本发明的技术方案如下:
一种含硼锆合金可燃毒物中空芯块的制备方法，包括将氢化锆-2粉与碳化硼粉混合的混料工艺、将氢化锆-2与碳化硼混料压制成中空芯块坯体工艺、将该中空芯块坯体脱氢烧结及将中空芯块坯体机加工各工艺，步骤如下:
步骤一混料工艺:将称量好的氢化锆-2粉与碳化硼粉混合，然后将粉料放入混料器中混合；其中碳化硼的粒径〈5 μ m，质量分数为0.5 2%，余量为氢化锆-2粉；混料时间为3(Tl20min ；
步骤二钢模压制成型工艺:把混匀的氢化锆-2粉与碳化硼粉料装入带芯杆的钢模中压制成中空芯块坯体；其中将粉料压制成中空芯块坯体的成型压力为20(T600MPa ；步骤三脱氢烧结工艺:把压制成的中空芯块坯体放入高真空烧结炉中进行脱氢烧结，在真空度低于0.1Pa时升温，在800°C 850°c下保温脱氢，直到烧结炉膛的真空度下降到0.1Pa以下，再升温到1100°C 1400°C，保温6(T240min，保温结束后中空芯块坯体随炉冷却；
步骤四芯块加工工艺:将冷却后的中空芯块坯体进行机加工，制成硼含量为0.4^1.6wt%的含硼锆合金可燃毒物中空芯块成品。
其附加特征在于:
所述步骤四中的含硼锆合金可燃毒物中空芯块成品，其外径为1(T10.3mm、高度为10 30臟、壁厚为I 1.5mm，致密度为95 97.8%T.D，开口孔率为0.6 2%。
本发明的效果在于:与碳化硼锆合金可燃毒物实心芯块相比，可燃毒物中空芯块可减少反应堆周期后期的硼残余量，增加燃料燃耗。本发明的方法通过减小超硬材料粒径及控制用量，如碳化硼的粒径〈5 μ m、质量分数为0.5 2%，解决了含超硬材料粉料难于用钢模成型的技术难题，大幅度提高了含超硬颗料坯体的成型精度和原材料的利用率，与用橡胶模成型制备实心碳化硼锆合金可燃毒物芯块相比，原材料氢化锆的用量降低60%以上。采用本发明方法制备出的含硼锆合金可燃毒物中空芯块的壁厚小于2mm，其致密度达到95%T.D以上，开口孔率小于2%，符合含硼锆合金在反应堆中使用的相关技术要求。
具体实施方式
本发明的方法是以氢化锆-2粉和碳化硼粉为原料，采用钢模压制成型，在真空烧结炉中脱氢，烧结制备出含硼锆合金可燃毒物中空芯块。
本发明的方法具体 步骤如下:
步骤一混料:将称量好的氢化锆-2粉与碳化硼粉混合，然后将粉料放入混料器中混合；其中碳化硼的粒径〈5 μ m,质量分数为0.5 2%，，余量为氢化锆-2粉；混料时间为3(Tl20min ；
步骤二钢模压制成型:把混匀的氢化锆-2与碳化硼粉料装入带芯杆的钢模中压制成中空芯块坯体；将粉料压制成中空芯块坯体的成型压力为20(T600MPa ；
步骤三脱氢烧结:把压制成型的氢化锆-2与碳化硼混料中空芯块坯体放入高真空烧结炉中脱氢烧结，在真空度小于0.1Pa时升温，在800°C 850°C下保温脱氢，直到炉膛真空度下降到0.1Pa以下，再升温到1100°C 1400°C，保温6(T240min，保温结束后中空芯块坯体随炉冷却；
步骤四芯块加工:对冷却后的中空芯块坯体进行机加工，制成外径为1(T10.3mm、高度为l(T30mm、厚度为1 1.5mm，硼含量为0.Γ .6wt%的含硼锆合金可燃毒物中空芯块成品；芯块致密度为95 97.8%T.D，开口孔率为0.6 2%。
下面结合实施例对本发明的方法作进一步描述:
实施例1
步骤一混料:将称量好的氢化锆-2粉与碳化硼粉混合，然后将粉料放入混料器中混合；其中碳化硼的粒径〈5 μ m,质量分数为0.5%,余量为氢化错_2粉；混料时间为30min ；步骤二钢模压制成型:把混匀的氢化锆-2与碳化硼粉料装入带芯杆的钢模中压制成中空芯块坯体，将粉料压制成中空芯块坯体的成型压力为500MPa ；步骤三脱氢烧结:把压制成型的氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体放入高真空烧结炉中脱氢烧结，在真空度小于0.1Pa时升温，在800°C下保温脱氢，直到炉膛真空度下降到
0.1Pa以下，再升温到1300°C，保温60min，保温结束后中空芯块坯体随炉冷却；
步骤四芯块加工:对冷却后的中空芯块坯体进行机加工，制成外径为10mm、高度30mm、壁厚1.5mm、硼含量0.4wt%的含硼锆合金可燃毒物中空芯块成品；芯块的致密度为97.8%T.D,开口孔率为 0.6%ο
实施例2
步骤一混料:将称量好的氢化锆-2粉与碳化硼粉混合，然后将粉料放入混料器中混合；其中碳化硼的粒径〈5 μ m,质量分数为1%,,余量为氢化错-2粉；混料时间为60min ；步骤二钢模压制成型:把混匀的氢化锆-2与碳化硼粉料装入带芯杆的钢模中压制成中空芯块坯体，将氢化锆-2与碳化硼混合粉料压制成中空芯块坯体的成型压力为400MPa ；步骤三脱氢烧结:把压制成型的氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体放入高真空烧结炉中脱氢烧结，在真空度小于0.1Pa时升温，在850°C下保温脱氢，直到炉膛真空度下降到
0.1Pa以下，再升温到1250°C，保温120min，保温结束后中空芯块坯体随炉冷却；
步骤四芯块加工:对冷却后的中空芯块坯体进行机加工,制成外径为10_、高度为30mm、壁厚为1.2mm、硼含量为0.8wt%的含硼锆合金可燃毒物中空芯块成品；中空芯块的致密度为97%T.D，开口孔率为0.9%。
实施例3
步骤一混料:将称量好的氢化锆-2粉与碳化硼粉混合，然后将粉料放入混料器中混合；其中碳化硼的粒径〈5 μ m,质量分数为1%,,余量为氢化错-2粉；混料时间为90min ；步骤二压制成型:把混匀的氢化锆-2与碳化硼粉`料装入带芯杆的钢模中压制成中空芯块坯体，将氢化锆-2与碳化硼粉料压制成中空芯块坯体的成型压力为200MPa ；
步骤三脱氢烧结:把压制成型的氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体放入高真空烧结炉中脱氢烧结，在真空度小于0.1Pa时升温，在850°C下保温，直到炉膛真空度下降到0.1Pa以下，再升温到1300°C，保温240min，保温结束后中空芯块坯体随炉冷却；
步骤四芯块加工:对冷却后的氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体进行机加工，制成外径为10.3mm、高度为10mm、壁厚为1.5mm、硼含量为0.8wt%的含硼锆合金可燃毒物中空芯块成品；芯块的致密度为96%T.D，开口孔率为1%。
实施例4
步骤一混料:将称量好的氢化锆-2粉与碳化硼粉混合，然后将粉料放入混料器中混合；其中碳化硼的粒径〈5 μ m,质量分数为2%,,余量为氢化错_2粉；混料时间为120min ；步骤二压制成型:把混匀的氢化锆-2与碳化硼粉料装入带芯杆的钢模中压制成中空芯块坯体，将氢化锆-2与碳化硼粉料压制成中空芯块坯体的成型压力为600MPa ；
步骤三脱氢烧结:把压制成型的氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体放入高真空烧结炉中脱氢烧结，在真空度小于0.1Pa时升温，在850°C下保温，直到炉膛真空度下降到0.1Pa以下，再升温到1400°C，保温120min，保温结束后中空芯块坯体随炉冷却；
步骤四芯块加工:将冷却后的氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体进行机加工，制成外径为10.3mm、高度为20mm、壁厚为1.5mm、硼含量为1.6wt%的含硼锆合金可燃毒物中空芯块成品；芯块的致密度为95%T.D，开口孔率为2%。[0016]实施例5
步骤一混料:将称量好的氢化锆-2粉与碳化硼粉混合，然后将粉料放入混料器中混合；其中碳化硼的粒径〈5 μ m,质量分数为0.5%,,余量为氢化错_2粉；混料时间为30min ；步骤二压制成型:把混匀的氢化锆-2与碳化硼粉料装入带芯杆的钢模中压制成中空芯块坯体，将氢化锆-2与碳化硼粉料压制成中空芯块坯体的成型压力为600MPa ；
步骤三脱氢烧结:把压制成型的氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体放入高真空烧结炉中脱氢烧结，在真空度小于0.1Pa时升温，在850°C下保温，直到炉膛真空度下降到0.1Pa以下，再升温到1100°C，保温240min，保温结束后氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体随炉冷却；
步骤四芯块加工:将冷却后的氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体进行机加工，制成外径为10mm、高度为20mm、壁厚为1mm·、硼含量为0.4wt%的含硼锆合金可燃毒物中空芯块成品；芯块的致密度为95.5%T.D，开口孔率为1.7%。
权利要求
1.一种含硼锆合金可燃毒物中空芯块的制备方法，包括将氢化锆-2粉与碳化硼粉混合的混料工艺、将氢化锆-2粉与碳化硼混料压制成中空芯块坯体工艺、将该中空芯块坯体脱氢烧结及将中空芯块坯体机加工各工艺，具体步骤如下: 步骤一混料工艺:将称量好的氢化锆-2粉与碳化硼粉混合，然后将粉料放入混料器中混合；其中碳化硼的粒径〈5 μ m，质量分数为0.5 2%，余量为氢化锆-2粉；混料时间为3(Tl20min ； 步骤二钢模压制成型工艺:把混匀的氢化锆-2与碳化硼粉料装入带芯杆的钢模中压制成氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体；其中将氢化锆-2与碳化硼混合粉料压制成中空芯块坯体的成型压力为20(T600MPa ； 步骤三脱氢烧结工艺:把压制成型的氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体放入高真空烧结炉中脱氢烧结，在真空度小于0.1Pa时升温，在800°C 850°C下保温脱氢，直到炉膛真空度下降到0.1Pa以下，再升温到1100°C 1400°C，保温6(T240min，保温结束后氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体随炉冷却； 步骤四芯块加工工艺:将冷却后的氢化锆-2与碳化硼中空芯块坯体进行机加工，制成硼含量为0.Π.6wt%的含硼锆合 金可燃毒物中空芯块成品。
2.按照权利要求
1所述的含硼锆合金可燃毒物中空芯块的制备方法，其特征在于:所述步骤四中的含硼锆合金可燃毒物中空芯块成品，其外径为1(T10.3mm、高度为l(T30mm、壁厚为f 1.5mm，致密度为95、7.8%T.D，开口孔率为0.6 2%。
专利摘要
本发明提供一种含硼锆合金可燃毒物中空芯块的制备方法。该方法通过将碳化硼粒径<5μm的粉料与氢化锆-2粉混料、经钢模将混料压制成中空芯块坯体、并对中空芯块坯体进行脱氢烧结及对中空芯块坯体进行机加工，制备出含硼锆合金可燃毒物中空芯块产品。本发明制备方法制备出的含硼锆合金可燃毒物中空芯块，厚度小于2mm，其致密度达到95%以上，开口孔率小于2%，符合含硼锆合金可燃毒物芯块在反应堆中使用的相关技术要求，解决了含超硬材料粉料难于用钢模成型的技术难题，大幅度提高了含超硬颗料坯体的成型精度和原材料的利用率，与用橡胶模成型制备实心碳化硼锆合金可燃毒物芯块相比，原材料氢化锆的用量降低60%以上。
文档编号G21C3/07GKCN103160706SQ201110419772
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月15日
发明者李圆圆, 朱常桂, 代胜平, 杨静, 乔慧武, 尹昌耕 申请人:中国核动力研究设计院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan
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