RU2017120375A - Neutron-absorbing aluminomatrix composite material containing gadolinium, and a method for its preparation - Google Patents

Claims (33)

1. Нейтронно-поглощающий алюмоматричный композиционный материал на основе алюминия или литейных алюминиевых сплавов или деформируемых алюминиевых сплавов, отличающийся тем, что в качестве нейтронно-поглощающего компонента используется гадолиний в количестве 1-10 масс. %.1. Neutron-absorbing aluminomatrix composite material based on aluminum or cast aluminum alloys or wrought aluminum alloys, characterized in that gadolinium is used as a neutron-absorbing component in an amount of 1-10 mass. % 2. Способ получения нейтронно-поглощающего алюмоматричного композиционного материала, отличающийся тем, что введение дисперсных частиц соединений гадолиния и равномерное распределение в алюмоматричном расплаве дисперсных частиц соединений гадолиния, чья плотность выше плотности расплава, осуществляется комплексным использованием методов порошковой металлургии и жидкофазных технологий.2. A method for producing a neutron-absorbing aluminomatric composite material, characterized in that the introduction of dispersed particles of gadolinium compounds and the uniform distribution of dispersed particles of gadolinium compounds whose density is higher than the melt density in an aluminomatric melt is carried out by the complex use of powder metallurgy and liquid-phase technologies. 3. Способ получения нейтронно-поглощающего алюмоматричного композиционного материала по п. 2, отличающийся тем, что состоит из следующих операций:3. A method of producing a neutron-absorbing aluminomatric composite material according to claim 2, characterized in that it consists of the following operations: - перемешивание смеси стружки и/или гранул алюмоматричного сплава совместно с дисперсными частицами соединений гадолиния;- mixing a mixture of chips and / or granules of an aluminomatric alloy together with dispersed particles of gadolinium compounds; - холодное прессование полученного премикса для получения компактных заготовок;- cold pressing of the obtained premix to obtain compact blanks; - нагрев заготовок в тигле плавильной печи до температуры, превышающей температуру плавления алюмоматричного сплава;- heating the workpieces in the crucible of the melting furnace to a temperature exceeding the melting temperature of the aluminomatric alloy; - перемешивание компаунда за счет внешнего воздействия до появления однородной суспензии и равномерного распределения дисперсных частиц гадолиния в объеме алюмоматричного расплава;- mixing of the compound due to external action until a homogeneous suspension appears and a uniform distribution of dispersed gadolinium particles in the volume of the aluminomatric melt; - охлаждение суспензии и получение литой заготовки.- cooling the suspension and obtaining a cast billet. 4. Способ получения нейтронно-поглощающего алюмоматричного композиционного материала по п. 3, отличающийся тем, что внешнее воздействие представляет собой механическое перемешивание, вибрационное перемешивание, ультразвуковое перемешивание, магнитогидродинамическое перемешивание.4. A method of producing a neutron-absorbing aluminomatric composite material according to claim 3, characterized in that the external action is mechanical mixing, vibrational mixing, ultrasonic mixing, magnetohydrodynamic mixing. 5. Способ получения нейтронно-поглощающего алюмоматричного композиционного материала по п. 2, отличающийся тем, что состоит из следующих операций:5. A method of producing a neutron-absorbing aluminomatric composite material according to claim 2, characterized in that it consists of the following operations: - механолегирование смеси стружки и/или гранул алюмоматричного сплава в высокоэнергетической мельнице совместно с дисперсными частицами соединений гадолиния до получения порошкового материала, в результате чего происходит внедрение дисперсных частиц гадолиния в частицы алюмоматричного сплава;- mechanoalloying a mixture of chips and / or granules of an aluminum matrix alloy in a high-energy mill together with dispersed particles of gadolinium compounds to obtain a powder material, resulting in the introduction of dispersed particles of gadolinium into particles of an aluminum matrix alloy; - холодное прессование полученного порошкового материала для получения компактных заготовок;- cold pressing of the obtained powder material to obtain compact blanks; - нагрев заготовок в тигле плавильной печи до температуры, превышающей температуру плавления алюмоматричного сплава;- heating the workpieces in the crucible of the melting furnace to a temperature exceeding the melting temperature of the aluminomatric alloy; - при появлении на поверхности заготовок капель жидкой фазы производят перемешивание компаунда за счет внешнего воздействия до появления однородной суспензии и равномерного распределения дисперсных частиц гадолиния в объеме алюмоматричного расплава;- when droplets of a liquid phase appear on the surface of the preforms, the compound is mixed due to external action until a homogeneous suspension and uniform distribution of dispersed gadolinium particles in the volume of the aluminomatric melt; - охлаждение суспензии и получение литой заготовки.- cooling the suspension and obtaining a cast billet. 6. Способ получения нейтронно-поглощающего алюмоматричного композиционного материала по п. 5, отличающийся тем, что внешнее воздействие представляет собой механическое перемешивание, вибрационное перемешивание, ультразвуковое перемешивание, магнитогидродинамическое перемешивание.6. A method of producing a neutron-absorbing aluminomatric composite material according to claim 5, characterized in that the external action is mechanical stirring, vibrational stirring, ultrasonic mixing, magnetohydrodynamic mixing. 7. Способ получения нейтронно-поглощающего алюмоматричного композиционного материала по п. 5, отличающийся тем, что высокоэнергетическая мельница представляет собой аттритор.7. A method of producing a neutron-absorbing aluminomatric composite material according to claim 5, characterized in that the high-energy mill is an attritor. 8. Способ получения нейтронно-поглощающего алюмоматричного композиционного материала по п. 2, отличающийся тем, что состоит из следующих операций:8. A method of producing a neutron-absorbing aluminomatric composite material according to claim 2, characterized in that it consists of the following operations: - механолегирование смеси стружки и/или гранул алюмоматричного сплава в высокоэнергетической мельнице совместно с дисперсными частицами соединений гадолиния до получения порошкового материала, в результате чего происходит внедрение дисперсных частиц гадолиния в частицы алюмоматричного сплава;- mechanoalloying a mixture of chips and / or granules of an aluminum matrix alloy in a high-energy mill together with dispersed particles of gadolinium compounds to obtain a powder material, resulting in the introduction of dispersed particles of gadolinium into particles of an aluminum matrix alloy; - расплавление и перегрев алюмоматричного сплава до температуры, превышающей его температуру плавления;- melting and overheating of the aluminum matrix alloy to a temperature exceeding its melting temperature; - введение полученного порошкового материала в алюмоматричный расплав и перемешивание суспензии;- introducing the obtained powder material into the aluminomatric melt and mixing the suspension; - охлаждение суспензии и получение литой заготовки.- cooling the suspension and obtaining a cast billet. 9. Способ получения нейтронно-поглощающего алюмоматричного композиционного материала по п. 8, отличающийся тем, что внешнее воздействие представляет собой механическое перемешивание, вибрационное перемешивание, ультразвуковое перемешивание, магнитогидродинамическое перемешивание.9. A method of producing a neutron-absorbing aluminomatric composite material according to claim 8, characterized in that the external action is mechanical mixing, vibrational mixing, ultrasonic mixing, magnetohydrodynamic mixing. 10. Способ получения нейтронно-поглощающего алюмоматричного композиционного материала по п. 8, отличающийся тем, что высокоэнергетическая мельница представляет собой аттритор.10. A method of producing a neutron-absorbing aluminomatric composite material according to claim 8, characterized in that the high-energy mill is an attritor. 11. Способ получения нейтронно-поглощающего алюмоматричного композиционного материала по п. 8, отличающийся тем, что состоит из следующих операций:11. A method of producing a neutron-absorbing aluminomatric composite material according to claim 8, characterized in that it consists of the following operations: - механолегирование смеси стружки и/или гранул алюмоматричного сплава в высокоэнергетической мельнице совместно с нанодисперсными частицами соединений гадолиния до получения порошкового материала, в результате чего происходит внедрение нанодисперсных частиц гадолиния в частицы алюмоматричного сплава;- mechanoalloying a mixture of chips and / or granules of an aluminomatric alloy in a high-energy mill together with nanodispersed particles of gadolinium compounds to obtain a powder material, as a result of which nanodispersed particles of gadolinium are introduced into particles of an aluminomatric alloy; - расплавление и перегрев алюмоматричного сплава до температуры, превышающей его температуру плавления;- melting and overheating of the aluminum matrix alloy to a temperature exceeding its melting temperature; - введение полученного порошкового материала в алюмоматричный расплав и ультразвуковая обработка суспензии, для деагломерация нанодисперсных частиц соединений гадолиния, и их равномерного распределения в алюмоматричном расплаве;- introduction of the obtained powder material into the aluminomatric melt and ultrasonic treatment of the suspension, for deagglomeration of nanodispersed particles of gadolinium compounds, and their uniform distribution in the aluminomatric melt; - охлаждение суспензии и получение литой заготовки.- cooling the suspension and obtaining a cast billet. 12. Способ получения нейтронно-поглощающего алюмоматричного композиционного материала по п. 2, отличающийся тем, что гадолиний вводится в алюмоматричный сплав в виде тугоплавких дисперсных соединений с размерами частиц от 10 нм до 100 мкм.12. A method of producing a neutron-absorbing aluminomatric composite material according to claim 2, characterized in that gadolinium is introduced into the aluminomatrix alloy in the form of refractory dispersed compounds with particle sizes from 10 nm to 100 μm. 13. Способ получения нейтронно-поглощающего алюмоматричного композиционного материала по п. 2, отличающийся тем, что гадолиний вводится в алюмоматричный сплав в виде оксида гадолиния.13. A method of producing a neutron-absorbing aluminomatric composite material according to claim 2, characterized in that gadolinium is introduced into the aluminomatrix alloy in the form of gadolinium oxide. 14. Способ получения нейтронно-поглощающего алюмоматричного композиционного материала по п. 2, отличающийся тем, что гадолиний вводится в матричный сплав, находящийся в жидком состоянии, в виде чистого элемента или высокопроцентной алюмоматричной лигатуры.14. A method of producing a neutron-absorbing aluminomatric composite material according to claim 2, characterized in that gadolinium is introduced into the matrix alloy in the liquid state in the form of a pure element or a high-percentage aluminomatric ligature. 15. Способ получения литейного нейтронно-поглощающего сплава по п. 14, отличающийся тем, что гадолиний в чистом виде или в виде высокопроцентной алюмоматричной лигатуры вводится в матричный сплав при температуре на 100-150°С превышающей его температуру ликвидус.15. The method of producing a cast neutron-absorbing alloy according to claim 14, characterized in that gadolinium in its pure form or in the form of a high-percentage aluminomatric ligature is introduced into the matrix alloy at a temperature 100-150 ° C higher than its liquidus temperature.