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。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上，進行了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擴散偶，并將擴散偶進行了不同溫度和不同時間的等溫處理。采用SEM、EDS、XRD等手段，觀測了不同熱處理條件下的擴散層形成結果，研究了擴散偶在350℃、56℃和65℃時的相容性及擴散層形成機理。 研究結果表明，擴散溫度對兩種材料之間的相容性有顯著影響。350℃時，各擴散偶經(jīng)過240h等溫熱處理，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)生反應和擴散；560℃時，各擴散偶經(jīng)過

3、240h等溫熱處理，A1-Si共品合金與1Crl8Ni9Ti、Zr合金之間僅發(fā)生固相反應，形成的擴散層很薄，二者相容性較好，A1-Si共晶合金與B4C之間沒有發(fā)生反應，相容性非常好；650℃C時，由于液態(tài)鋁的出現(xiàn)，A1-Si共晶合金與lCrl8Ni9Ti之間通過浸潤和擴散反應形成了比較明顯的擴散層，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，相容性非常好。固態(tài)擴散時，擴散層會隨著等溫時間的增加而增加，但增加的速度較慢。A1Si/lCrl8Ni9Ti擴散偶，560℃等溫48h形成的擴散層厚度為5～8um，等溫240h的擴散層厚度達到了15～20 u m。而等溫溫度對擴散層的生長以及擴散反應速度的影響非常顯著，在等溫時間均為240h的條件下，560℃的擴散偶形成了一定厚度的擴散層，而350℃的擴散偶未觀測到擴散層。