一種碳化硼中子吸收體加工工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制備用于吸收雜散中子的中子吸收體的工藝，尤指一種原料來源廣、加工成本低、工藝簡單且加工成品應(yīng)用于準(zhǔn)直器內(nèi)部有效吸收雜散中子的一種碳化硼中子吸收體加工工藝，所述的加工工藝包括以下步驟：1）選取原料，2）選取模具，3）攪拌原料，4）加壓填模，5）固化成型，6）脫模成型；本發(fā)明的碳化硼中子吸收體的原料容易獲取，所采用的加工工藝步驟簡單，一般采用冷壓成型即可，成本大大降低，成型過程不存在難題，在熱壓的情況下更能大大縮短成型或固化時(shí)間，提高固化速度，提高產(chǎn)率，本發(fā)明加工所得的碳化硼中子吸收體可達(dá)到很好的吸收中子效果，是一種適用于工業(yè)發(fā)展并能帶來長期經(jīng)濟(jì)效益的碳化硼中子吸收體加工工藝。
【專利說明】一種碳化硼中子吸收體加工工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備用于吸收雜散中子的中子吸收體的工藝，尤指一種原料來源廣、加工成本低、工藝簡單且加工成品應(yīng)用于準(zhǔn)直器內(nèi)部有效吸收雜散中子的一種碳化硼中子吸收體加工工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]中子和X射線都是人類探索物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的有力手段，中子不帶電、具有磁矩、穿透性強(qiáng)、能分辨輕元素、同位素和近鄰元素，且有對樣品的非破壞性的特點(diǎn)，因此中子不僅可探索物質(zhì)靜態(tài)微觀結(jié)構(gòu)，還能研究其動力學(xué)機(jī)制，目前，中子散射技術(shù)在生物、生命、醫(yī)藥等研究領(lǐng)域發(fā)揮著X射線無法取代的作用，中子散射技術(shù)在中子譜儀中進(jìn)行，對于中子譜儀的正常運(yùn)行以及譜儀的分辨率等性能參數(shù)的提高，作為其關(guān)鍵部件之一的中子準(zhǔn)直器起著重要作用；放射狀中子準(zhǔn)直器的主要作用之一就是減少通過準(zhǔn)直器內(nèi)部腔體的中子的損失，實(shí)現(xiàn)這一作用的方法是在腔體抽真空或者在腔體內(nèi)通入一定的氣體環(huán)境(氦氣或者氬氣)；其另一主要方法是利用附著在準(zhǔn)直器內(nèi)壁上的中子吸收體吸收背景中子，因此要保證腔體的真空變形并不會對中子吸收體的附著造成影響，并且不會造成插片偏離物理平面，阻擋有效中子。
[0003]常用的中子吸收材料包括硼、釓和鎘等，由于多數(shù)的位置靈敏探測器對于中子和伽馬射線的區(qū)分能力比較弱，中子與釓元素的核反應(yīng)主要為η-Y反應(yīng)，吸收中子放出伽馬射線，不利于后端位置靈敏探測器的中子探測，而中子與硼元素的核反應(yīng)主要為η-α反應(yīng)，并不會對探測器的探測帶來很多的不利因素，因此可以選擇碳化硼材料作為放射狀的中子準(zhǔn)直器的中子吸收體材料；常見的中子吸收體有碳化硼陶瓷板，碳化硼-鋁復(fù)合材料板，碳化硼粉末混合膠體冷壓成型板以及碳化硼粉末painting方式等。
[0004]在常見的中子吸收體的制備方法中，碳化硼粉末混合膠體冷壓成型板含有較多的環(huán)氧類膠體，構(gòu)成含有較多的氫和氧元素，直接造成雜散的散射；碳化硼粉末painting的方式同樣需要引入環(huán)氧類膠體，工序較為繁瑣，并且加工厚度受限制，且受輻照易發(fā)生失效；鋁基的碳化硼復(fù)合材料、碳化硼陶瓷材料的加工難度較高，且焊接能力有待驗(yàn)證，同時(shí)摻雜的碳化硼含量少，同樣在厚度要求方面受限制，且現(xiàn)階段該類材料的價(jià)格較為昂貴，并且一般需要從國外進(jìn)口，因此需要一種原料來源廣、原料價(jià)格低、加工難度低的可有效在準(zhǔn)直器內(nèi)部充分吸收雜散中子的中子吸收體。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明旨在公開一種制備用于吸收雜散中子的中子吸收體的工藝，尤指一種原料來源廣、加工成本低、工藝簡單且加工成品應(yīng)用于準(zhǔn)直器內(nèi)部有效吸收雜散中子的一種碳化硼中子吸收體加工工藝。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種碳化硼中子吸收體加工工藝，所述的碳化硼中子吸收體加工工藝主要包括以下步驟: 1)選取原料:
碳化硼粉末:500 μ m粗顆粒粉末 62份；
碳化硼粉末:100 μ m細(xì)顆粒粉末 17份；
膠體15份；
固化劑6份；
2)選取模具:選用材質(zhì)為聚乙烯的模具；
3)攪拌原料:
將62份碳化硼粗顆粒粉末與17份碳化硼細(xì)顆粒粉末倒入一號容器中混合攪拌，取50%的混合粉末置于二號容器中，往二號容器中加入8份膠體和3份固化劑，通過攪拌機(jī)將二號容器的混合物攪拌成漿體，然后將一號容器剩余的50%的混合粉末添加入二號容器的漿體中，同時(shí)加入7份膠體和3份固化劑，再通過攪拌機(jī)將混合物充分?jǐn)嚢?，直至攪拌為均勻漿體；
4)加壓填模:
首先，在選取的模具的內(nèi)壁均勻地涂覆一層凡士林，然后將步驟3)的漿體填入模具中，填模的同時(shí)對漿體進(jìn)行加壓，并使?jié){體表面保持平整，直至填入的漿體為密實(shí)狀態(tài)，最后通過螺釘固定并鎖緊模具；
5)固化成型:
進(jìn)行固化時(shí)，將模具置于重物壓力下進(jìn)行均勻加壓，在室溫環(huán)境下進(jìn)行自然固化，時(shí)間為4-8小時(shí)；
6)脫模成型:
打開模具，將已經(jīng)固化的成型體從模具中取出，擦除成型體表面的凡士林殘留劑，將成型體放置在100°C的烤箱中進(jìn)行加熱使凡士林殘留劑揮發(fā)，得到干凈的碳化硼中子吸收體。
[0007]—種碳化硼中子吸收體加工工藝，所述的碳化硼中子吸收體加工工藝主要包括以下步驟:
1)選取原料:
碳化硼粉末:500 μ m粗顆粒粉末 62份；
碳化硼粉末:100 μ m細(xì)顆粒粉末 17份；
膠體16份；
固化劑7份；
2)選取模具:選用材質(zhì)為聚乙烯的模具；
3)攪拌原料:
將62份碳化硼粗顆粒粉末與17份碳化硼細(xì)顆粒粉末倒入三號容器中混合攪拌，然后將16份膠體與7份固化劑倒入四號容器中均勻攪拌得混合粘接劑，混合均勻的混合粘接劑可維持2-4小時(shí)不固化；取三號容器中的60%混合粉末置于五號容器中，再往五號容器滴加四號容器中的60%混合粘接劑，在滴加混合粘接劑的同時(shí)對混合粉末與混合粘接劑的混合物進(jìn)行攪拌，直至攪拌為漿體后，再往五號容器中加入剩余的40%混合粉末，繼續(xù)滴加剩余的40%混合粘接劑，同時(shí)使用攪拌機(jī)對混合粉末與混合粘接劑的混合物進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，直至攪拌為均勻漿體；
4)加壓填模: 首先，在選取的模具的內(nèi)壁均勻地涂覆一層凡士林，然后將步驟3)的漿體填入模具中，填模的同時(shí)對漿體進(jìn)行加壓，并使?jié){體表面保持平整，直至填入的漿體為密實(shí)狀態(tài)，最后通過螺釘固定并鎖緊模具；
5)固化成型:
進(jìn)行固化時(shí)，將模具置于重物壓力下進(jìn)行均勻加壓，并對模具進(jìn)行加熱處理，加熱時(shí)間為1.8-2.5小時(shí)；
6)脫模成型:
打開模具，將已經(jīng)固化的成型體從模具中取出，擦除成型體表面的凡士林殘留劑，將成型體放置在干燥通風(fēng)處使凡士林殘留劑自然揮發(fā)，形成干凈的碳化硼中子吸收體。
[0008]所述的步驟2)選取的模具材質(zhì)可以為聚乙烯，或者為聚四氟乙烯。
[0009]所述的步驟5)的加熱處理溫度可以為90-100°C。
[0010]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:本發(fā)明應(yīng)用在中子譜儀的準(zhǔn)直器內(nèi)部在中子散射技術(shù)進(jìn)行時(shí)可使雜散中子被充分吸收，本發(fā)明的碳化硼中子吸收體的加工原料容易獲取，原料主要包括有碳化硼粉末、膠體和固化劑，步驟I)所述的原料成分控制了因膠體而產(chǎn)生的氫元素成分，克服了過多的氫元素影響中子吸收的缺陷，達(dá)到不影響中子準(zhǔn)直器內(nèi)部中子吸收又能使膠體和碳化硼粉末充分?jǐn)嚢杈鶆虻哪康?，使得中子譜儀的準(zhǔn)直器內(nèi)部中子散射時(shí)雜散中子可得到碳化硼中子吸收體的充分阻擋并吸收。
[0011 ] 本發(fā)明所采用的加工工藝步驟簡單，采用的原料逐步攪拌方法可使原料與膠體之間充分?jǐn)嚢杈鶆颍惶钅３尚蜁r(shí)一般采用冷壓成型即可，成本大大降低，成型過程不存在難題，在加熱的情況下更能大大縮短成型或固化時(shí)間，提高固化速度，提高產(chǎn)率，重壓成型時(shí)，壓力的提供來源于模具的鎖緊力以及外物的重力均勻壓力，便能達(dá)到良好的成型效果。
[0012]同時(shí)本發(fā)明所選用的模具對成型物質(zhì)的黏附性低，脫模時(shí)可快速脫模，不影響碳化硼中子吸收體的成型效果，也有力地保護(hù)模具，延長模具使用壽命。
[0013]本發(fā)明可克服了現(xiàn)階段使用的碳化硼陶瓷材料價(jià)格較為昂貴、原料較難獲取、力口工程序較為復(fù)雜的缺點(diǎn)，且本發(fā)明加工所得的碳化硼中子吸收體可達(dá)到碳化硼陶瓷材料能達(dá)到的效果或達(dá)到更好效果，是一種適用于工業(yè)發(fā)展并能帶來長期經(jīng)濟(jì)效益的碳化硼中子吸收體加工工藝。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面詳細(xì)說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例一
一種碳化硼中子吸收體加工工藝，所述的碳化硼中子吸收體加工工藝主要包括以下步驟:
1)選取原料:
碳化硼粉末:500 μ m粗顆粒粉末 62份；
碳化硼粉末:100 μ m細(xì)顆粒粉末 17份；
膠體15份；
固化劑6份；
2)選取模具:選用材質(zhì)為聚乙烯的模具；選取的模具材質(zhì)可以為聚乙烯，或者為聚四氟乙烯；選用此類材質(zhì)的模具因其材料性能主要為附著力不強(qiáng)，因此其他物質(zhì)對這種模具的黏附性降低，脫模時(shí)可快速脫模，不影響碳化硼中子吸收體的成型效果，也有力地保護(hù)模具，延長模具使用壽命；
3)攪拌原料:將62份碳化硼粗顆粒粉末與17份碳化硼細(xì)顆粒粉末倒入一號容器中混合攪拌，取50%的混合粉末置于二號容器中，往二號容器中加入8份膠體和3份固化劑，通過攪拌機(jī)將二號容器的混合物攪拌成漿體，然后將一號容器剩余的50%的混合粉末添加入二號容器的漿體中，同時(shí)加入7份膠體和3份固化劑，再通過攪拌機(jī)將混合物充分?jǐn)嚢?，直至攪拌為均勻漿體；
4)加壓填模:首先，在選取的模具的內(nèi)壁均勻地涂覆一層凡士林，凡士林有助于脫模時(shí)加快脫模速度，然后將步驟3)的漿體填入模具中，填模的同時(shí)對漿體進(jìn)行加壓，并使?jié){體表面保持平整，直至填入的漿體為密實(shí)狀態(tài)，最后通過螺釘固定并鎖緊模具，壓力的提供來源于模具的鎖緊力；
5)固化成型:進(jìn)行固化時(shí)，將模具置于重物壓力下進(jìn)行均勻加壓，在室溫環(huán)境下進(jìn)行自然固化，時(shí)間為4-8小時(shí)；放置在重物之下進(jìn)行加壓，從而保證碳化硼固化的壓力，可以更好提高碳化硼的致密度，而壓力的大小及是否均勻都會影響到成型效果，因此壓力要均勻分布；
6)脫模成型:打開模具，可使用螺絲刀或其他工具將已經(jīng)固化的成型體從模具中取出，擦除成型體表面的凡士林殘留劑，將成型體放置在100°C的烤箱中進(jìn)行加熱使凡士林殘留劑揮發(fā)，得到干凈的碳化硼中子吸收體。
[0015]實(shí)施例二
一種碳化硼中子吸收體加工工藝，所述的碳化硼中子吸收體加工工藝主要包括以下步驟:
1)選取原料:
碳化硼粉末:500 μ m粗顆粒粉末 62份；
碳化硼粉末:100 μ m細(xì)顆粒粉末 17份；
膠體16份；
固化劑7份；
2)選取模具:選用材質(zhì)為聚乙烯的模具；選取的模具材質(zhì)可以為聚乙烯，或者為聚四氟乙烯；選用此類材質(zhì)的模具因其材料性能主要為附著力不強(qiáng)，因此其他物質(zhì)對這種模具的黏附性降低，脫模時(shí)可快速脫模，不影響碳化硼中子吸收體的成型效果，也有力地保護(hù)模具，延長模具使用壽命；
3)攪拌原料:
將62份碳化硼粗顆粒粉末與17份碳化硼細(xì)顆粒粉末倒入三號容器中混合攪拌，然后將16份膠體與7份固化劑倒入四號容器中均勻攪拌得混合粘接劑，混合均勻的混合粘接劑可維持2-4小時(shí)不固化；取三號容器中的60%混合粉末置于五號容器中，再往五號容器滴加四號容器中的60%混合粘接劑，在滴加混合粘接劑的同時(shí)對混合粉末與混合粘接劑的混合物進(jìn)行攪拌，直至攪拌為漿體后，再往五號容器中加入剩余的40%混合粉末，繼續(xù)滴加剩余的40%混合粘接劑，同時(shí)使用攪拌機(jī)對混合粉末與混合粘接劑的混合物進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，直至攪拌為均勻漿體； 4)加壓填模:
首先，在選取的模具的內(nèi)壁均勻地涂覆一層凡士林，凡士林有助于脫模時(shí)加快脫模速度，然后將步驟3)的漿體填入模具中，填模的同時(shí)對漿體進(jìn)行加壓，并使?jié){體表面保持平整，直至填入的漿體為密實(shí)狀態(tài)，最后通過螺釘固定并鎖緊模具，壓力的提供來源于模具的鎖緊力；
5)固化成型:
進(jìn)行固化時(shí)，將模具置于重物壓力下進(jìn)行均勻加壓，并對模具進(jìn)行加熱處理，加熱處理溫度可以為90-100°C，加熱時(shí)間為1.8-2.5小時(shí)；放置在重物之下進(jìn)行加壓，從而保證碳化硼固化的壓力，可以更好提高碳化硼的致密度，而壓力的大小及是否均勻都會影響到成型效果，因此壓力要均勻分布；
6)脫模成型:
打開模具，可使用螺絲刀或其他工具將已經(jīng)固化的成型體從模具中取出，擦除成型體表面的凡士林殘留劑，將成型體放置在干燥通風(fēng)處使凡士林殘留劑自然揮發(fā)，形成干凈的碳化硼中子吸收體。
[0016]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制，本行業(yè)的技術(shù)人員，在本技術(shù)方案的啟迪下，可以做出一些變形與修改，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上的實(shí)施例所作的任何修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種碳化硼中子吸收體加工工藝，其特征在于:所述的碳化硼中子吸收體加工工藝主要包括以下步驟: 1)選取原料: 碳化硼粉末:500 μ m粗顆粒粉末 62份； 碳化硼粉末:100 μ m細(xì)顆粒粉末 17份；膠體15份；固化劑6份； 2)選取模具:選用材質(zhì)為聚乙烯的模具； 3)攪拌原料: 將62份碳化硼粗顆粒粉末與17份碳化硼細(xì)顆粒粉末倒入一號容器中混合攪拌，取50%的混合粉末置于二號容器中，往二號容器中加入8份膠體和3份固化劑，通過攪拌機(jī)將二號容器的混合物攪拌成漿體，然后將一號容器剩余的50%的混合粉末添加入二號容器的漿體中，同時(shí)加入7份膠體和3份固化劑，再通過攪拌機(jī)將混合物充分?jǐn)嚢?直至攪拌為均勻漿體； 4)加壓填模: 首先，在選取的模具的內(nèi)壁均勻地涂覆一層凡士林，然后將步驟3)的漿體填入模具中，填模的同時(shí)對漿體進(jìn)行加壓，并使?jié){體表面保持平整，直至填入的漿體為密實(shí)狀態(tài)，最后通過螺釘固定并鎖緊模具； 5)固化成型: 進(jìn)行固化時(shí)，將模具置于重物壓力下進(jìn)行均勻加壓，在室溫環(huán)境下進(jìn)行自然固化，時(shí)間為4-8小時(shí)； 6)脫模成型: 打開模具，將已經(jīng)固化的成型體從模具中取出，擦除成型體表面的凡士林殘留劑，將成型體放置在100°C的烤箱中進(jìn)行加熱使凡士林殘留劑揮發(fā)，得到干凈的碳化硼中子吸收體。
2.一種碳化硼中子吸收體加工工藝，其特征在于:所述的碳化硼中子吸收體加工工藝主要包括以下步驟: 1)選取原料: 碳化硼粉末:500 μ m粗顆粒粉末 62份； 碳化硼粉末:100 μ m細(xì)顆粒粉末 17份；膠體16份；固化劑7份； 2)選取模具:選用材質(zhì)為聚乙烯的模具； 3)攪拌原料: 將62份碳化硼粗顆粒粉末與17份碳化硼細(xì)顆粒粉末倒入三號容器中混合攪拌，然后將16份膠體與7份固化劑倒入四號容器中均勻攪拌得混合粘接劑，混合均勻的混合粘接劑可維持2-4小時(shí)不固化；取三號容器中的60%混合粉末置于五號容器中，再往五號容器滴加四號容器中的60%混合粘接劑，在滴加混合粘接劑的同時(shí)對混合粉末與混合粘接劑的混合物進(jìn)行攪拌，直至攪拌為漿體后，再往五號容器中加入剩余的40%混合粉末，繼續(xù)滴加剩余的40%混合粘接劑，同時(shí)使用攪拌機(jī)對混合粉末與混合粘接劑的混合物進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，直至攪拌為均勻漿體； 4)加壓填模: 首先，在選取的模具的內(nèi)壁均勻地涂覆一層凡士林，然后將步驟3)的漿體填入模具中，填模的同時(shí)對漿體進(jìn)行加壓，并使?jié){體表面保持平整，直至填入的漿體為密實(shí)狀態(tài)，最后通過螺釘固定并鎖緊模具； 5)固化成型: 進(jìn)行固化時(shí)，將模具置于重物壓力下進(jìn)行均勻加壓，并對模具進(jìn)行加熱處理，加熱時(shí)間為1.8-2.5小時(shí)； 6)脫模成型: 打開模具，將已經(jīng)固化的成型體從模具中取出，擦除成型體表面的凡士林殘留劑，將成型體放置在干燥通風(fēng)處使凡士林殘留劑自然揮發(fā)，形成干凈的碳化硼中子吸收體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種碳化硼中子吸收體加工工藝，其特征在于:所述的步驟2)選取的模具材質(zhì)可以為聚乙烯，或者為聚四氟乙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種碳化硼中子吸收體加工工藝，其特征在于:所述的步驟5)的加熱處理溫度可以為90-100°C。
【文檔編號】C01B31/36GK104310399SQ201410525345
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】孫振忠, 鄒建軍, 何倫華, 康樂, 陳潔, 盧懷樂, 許楚濱 申請人:東莞理工學(xué)院, 孫振忠, 鄒建軍, 何倫華, 康樂, 陳潔, 盧懷樂, 許楚濱