Al-Si共晶合金基B-,4-C中子吸收材料相容性研究.pdf

1、A1-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。A1-Si共晶合金基體與B4C和包殼間的相容性，直接影響中子吸收效果和反應(yīng)堆的使用壽命，必須加以研究。 本文在粉末鍛造制備高密度B4C-A1-Si共晶合金彌散體的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了A1-Si共晶合金基體與B4C、lCrl8Ni9Ti不銹鋼和鋯合金之間的相容性研究。采用粉末冶金法制備了A1-Si/1Crl8Ni9Ti、A1-Si/Zr及A1

2、-Si/B4C擴(kuò)散偶，并將擴(kuò)散偶進(jìn)行了不同溫度和不同時(shí)間的等溫處理。采用SEM、EDS、XRD等手段，觀測了不同熱處理?xiàng)l件下的擴(kuò)散層形成結(jié)果，研究了擴(kuò)散偶在350℃、56℃和65℃時(shí)的相容性及擴(kuò)散層形成機(jī)理。 研究結(jié)果表明，擴(kuò)散溫度對兩種材料之間的相容性有顯著影響。350℃時(shí)，各擴(kuò)散偶經(jīng)過240h等溫?zé)崽幚?，A1-Si共晶合金基體與B4C、不銹鋼及鋯合金之間的相容性都非常好，各組元之間沒有發(fā)生反應(yīng)和擴(kuò)散；560℃時(shí)，各擴(kuò)散偶經(jīng)過

3、240h等溫?zé)崽幚?，A1-Si共品合金與1Crl8Ni9Ti、Zr合金之間僅發(fā)生固相反應(yīng)，形成的擴(kuò)散層很薄，二者相容性較好，A1-Si共晶合金與B4C之間沒有發(fā)生反應(yīng)，相容性非常好；650℃C時(shí)，由于液態(tài)鋁的出現(xiàn)，A1-Si共晶合金與lCrl8Ni9Ti之間通過浸潤和擴(kuò)散反應(yīng)形成了比較明顯的擴(kuò)散層，出現(xiàn)了Fe2A15化合物，二者相容性差；A1-Si共品合金和Zr合金之間也通過浸澗和擴(kuò)散反就形成了比較明顯的散層，出現(xiàn)了Zr3Al化合物，二

4、者相容性差；Al-Si共晶合金與B4C之間沒有發(fā)生反應(yīng)，相容性非常好。固態(tài)擴(kuò)散時(shí)，擴(kuò)散層會隨著等溫時(shí)間的增加而增加，但增加的速度較慢。A1Si/lCrl8Ni9Ti擴(kuò)散偶，560℃等溫48h形成的擴(kuò)散層厚度為5～8um，等溫240h的擴(kuò)散層厚度達(dá)到了15～20 u m。而等溫溫度對擴(kuò)散層的生長以及擴(kuò)散反應(yīng)速度的影響非常顯著，在等溫時(shí)間均為240h的條件下，560℃的擴(kuò)散偶形成了一定厚度的擴(kuò)散層，而350℃的擴(kuò)散偶未觀測到擴(kuò)散層。