文档介绍：南华大学学位论文原创性声明
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南华大学学位论文版权使用授权书
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基于液相烧结的 W-Ni-Fe 合金防辐射屏蔽材料的制备研究
摘要:W-Ni-Fe 合金是由 W 晶粒相和 Ni-Fe 基体相组成的两相复合材料,具有密度高、强度大、耐腐蚀性好、抗高温氧化性好、防γ射线能力强且无毒环保等优良特性,被广泛应用于放射性辐射环境下的屏蔽装备材料。
本文采用液相烧结方法,通过球磨混粉-模压成形-真空烧结等工艺流程,制备了 W-Ni-Fe 合金和 W-Ni-Fe-Hf 合金试样。采用材料试验机测试了不同实验参数下 W-Ni-Fe 合金和 W-Ni-Fe-Hf 合金的密度、抗拉强度、伸长率、显微硬度等力学性能,采用金相显微镜和扫描电镜观察了 W-Ni-Fe 合金和 W-Ni-Fe-Hf 合金的显微组织和断口形貌, 并采用 EDS 和 XRD 分析了试样微区成分和相组成。明确了烧结工艺与合金成分对 W-Ni-Fe 合金的微观组织、力学性能及γ射线屏蔽性能的影响,研究结果表明:
1、W-Ni-Fe 合金密度、抗拉强度、伸长率和显微硬度都随烧结时间的延长先升后降,其中密度、伸长率和显微硬度在 45min 时最大, 分别为、%、,而抗拉强度却在 30min 为最高,达 ;
2、W-Ni-Fe 合金密度、抗拉强度、伸长率和显微硬度都随升温速度的加快先升后降,其中最大密度在升温速度 20℃/min 时可达 ,而抗拉强度、伸长率、显微硬度均在升温速度 30℃/min 时分别为、%、;
3、W-Ni-Fe 合金密度、抗拉强度、伸长率和显微硬度都随 Ni/Fe
比的增大先上升后下降,当 Ni/Fe 比在 1~4 范围内,样品的力学性能
I
优良。其中合金样品在 Ni/Fe 比为 7:3 时获得最佳力学能,密度可达
,抗拉强度、伸长率、显微硬度分别为、%、
。但是当 Ni/Fe 比大于 6 时,合金样品的力学性能均急剧降低;
4、不同 Ni/Fe 比的 W-Ni-Fe 合金的屏蔽性能差别较小,且 W-Ni-Fe 合金对γ射线的屏蔽能力都比铅块强,其中 90W-7Ni-3Fe 合金的屏蔽性能最好,且 90W-7Ni-3Fe 合金对γ射线的半吸收厚度为铅块的 %;
5、添加合金元素 Hf 对 W-Ni-Fe 合金有固溶强化的作用,W-Ni-Fe 合金的力学性能随 Hf 含量的增加呈先增大后减小的趋势,当添加 %Hf 时 W-Ni-Fe 合金具有非常优异的力学性能,其烧结态密度达到 ,拉伸强度为 MPa,伸长率为 %且硬度为 ;
6、W-Ni-Fe-Hf 合金对γ射线的吸收系数随着 Hf 含量的增加而增大,反之,半吸收厚度随 Hf 含量的增加而减小,其中添加的 W-Ni-Fe 合金的γ射线屏蔽性能最佳,γ射线吸收系数为 , 半吸收厚度仅为。
关键词:W-Ni-Fe 合金;烧结工艺;合金成分;微观组织;力学性能; 屏蔽性能
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THE MANUFACTURE RESEARCH BASED ON RADIATION SHIELDING MATERIALS MADE BY LIQUI