基于液相燒結(jié)的W-Ni-Fe合金防輻射屏蔽材料的制備研究.pdf

1、W-Ni-Fe合金是由W晶粒相和Ni-Fe基體相組成的兩相復(fù)合材料，具有密度高、強(qiáng)度大、耐腐蝕性好、抗高溫氧化性好、防γ射線能力強(qiáng)且無毒環(huán)保等優(yōu)良特性，被廣泛應(yīng)用于放射性輻射環(huán)境下的屏蔽裝備材料。
　　本文采用液相燒結(jié)方法，通過球磨混粉-模壓成形-真空燒結(jié)等工藝流程，制備了W-Ni-Fe合金和W-Ni-Fe-Hf合金試樣。采用材料試驗(yàn)機(jī)測試了不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)下W-Ni-Fe合金和W-Ni-Fe-Hf合金的密度、抗拉強(qiáng)度、伸長率、顯微硬

2、度等力學(xué)性能，采用金相顯微鏡和掃描電鏡觀察了W-Ni-Fe合金和W-Ni-Fe-Hf合金的顯微組織和斷口形貌，并采用EDS和XRD分析了試樣微區(qū)成分和相組成。明確了燒結(jié)工藝與合金成分對W-Ni-Fe合金的微觀組織、力學(xué)性能及γ射線屏蔽性能的影響，研究結(jié)果表明：
　　1、W-Ni-Fe合金密度、抗拉強(qiáng)度、伸長率和顯微硬度都隨燒結(jié)時(shí)間的延長先升后降，其中密度、伸長率和顯微硬度在45min時(shí)最大，分別為16.99g/cm3、10.1％、

3、439.91HV，而抗拉強(qiáng)度卻在30min為最高，達(dá)852.81Mpa；
　　2、W-Ni-Fe合金密度、抗拉強(qiáng)度、伸長率和顯微硬度都隨升溫速度的加快先升后降，其中最大密度在升溫速度20℃/min時(shí)可達(dá)17.0g/cm3，而抗拉強(qiáng)度、伸長率、顯微硬度均在升溫速度30℃/min時(shí)分別為846.66Mpa、10.5%、439.91HV；
　　3、W-Ni-Fe合金密度、抗拉強(qiáng)度、伸長率和顯微硬度都隨Ni/Fe比的增大先上升后下降

4、，當(dāng)Ni/Fe比在1~4范圍內(nèi)，樣品的力學(xué)性能優(yōu)良。其中合金樣品在Ni/Fe比為7:3時(shí)獲得最佳力學(xué)能，密度可達(dá)16.99g/cm3，抗拉強(qiáng)度、伸長率、顯微硬度分別為846.66Mpa、10.5%、439.91HV。但是當(dāng)Ni/Fe比大于6時(shí)，合金樣品的力學(xué)性能均急劇降低；
　　4、不同Ni/Fe比的W-Ni-Fe合金的屏蔽性能差別較小，且W-Ni-Fe合金對γ射線的屏蔽能力都比鉛塊強(qiáng)，其中90W-7Ni-3Fe合金的屏蔽性能最好

5、，且90W-7Ni-3Fe合金對γ射線的半吸收厚度為鉛塊的63.8%；
　　5、添加合金元素Hf對W-Ni-Fe合金有固溶強(qiáng)化的作用，W-Ni-Fe合金的力學(xué)性能隨 Hf含量的增加呈先增大后減小的趨勢，當(dāng)添加0.9%Hf時(shí)W-Ni-Fe合金具有非常優(yōu)異的力學(xué)性能，其燒結(jié)態(tài)密度達(dá)到17.07g/cm3，拉伸強(qiáng)度為925.33 MPa，伸長率為8.1%且硬度為560.82HV；
　　6、W-Ni-Fe-Hf合金對γ射線的吸收系數(shù)