2022101917830一种硼化钨钛基核屏蔽复合材料及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN114561569A
(43)申请公布日2022.05.31
(21)申请号202210191783.0B22F3/14(2006.01)

(22)申请日2022.02.28
(71)申请人东北大学
地址110169辽宁省沈阳市浑南区创新路
195号
(72)发明人曹晓舟刘剑波薛向欣
(74)专利代理机构北京易捷胜知识产权代理事
务所(普通合伙)11613
专利代理师韩国胜
(51)Int.Cl.
C22C14/00(2006.01)
C22C32/00(2006.01)
G21F1/08(2006.01)
C22C1/05(2006.01)
B22F9/04(2006.01)
权利要求书1页说明书6页附图1页
(54)发明名称
一种硼化钨钛基核屏蔽复合材料及其制备
方法
(57)摘要
本发明涉及一种硼化钨钛基核屏蔽复合材
料及其制备方法，复合材料包括硼化钨和钛元
素，且在硼化钨与钛界面有针状的硼化钛增强
相。其制备方法是将将硼化钨粉体和含钛粉体混
合，加入有机溶剂进行球磨混料，之后干燥，将干
燥后的粉体放入石墨模具中，进行真空热压烧结
得到致密的硼化钨钛基核屏蔽复合材料。本发明
提供的硼化钨钛基核屏蔽复合材料的制备方法，
在真空热压烧结过程中，钛会与硼化钨中的硼元
素发生反应，在硼化钨于钛元素界面生成针状的
硼化钛，在界面生成的硼化钛增强了硼化钨钛基
复合材料的力学性能；其烧结温度低，成本大大
降低。提供的硼化钨钛基核屏蔽复合材料，对于
伽马射线和中子的屏蔽能力优于传统的铝基碳
化硼/钨复合屏蔽材料。
CN114561569A
CN114561569A权利要求书1/1页

1.一种硼化钨钛基核屏蔽复合材料，其特征在于，其包括硼化钨和钛元素，且在硼化钨
与钛界面有针状的硼化钛增强相；其中硼化钨的质量分数在0.5～50％，钛元素的质量分数

在50～99.5％，所述硼化钨为W2B、WB、WB2、W2B5、WB4或WB12中的一种或者多种；所述钛元素来
自钛粉、氢化钛粉或者钛合金。
2.一种硼化钨钛基核屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
S1、按设计的成分质量分数配比取硼化钨粉体和含钛的粉体进行混合，得混合粉体；
S2、对步骤S1的混合粉体放入行星球磨机中，并添加有机溶剂和研磨介质，进行球磨混
料，得到混合均匀的浆料；
S3、将所得的浆料进行真空干燥，得到混合粉体；
S4、将得到的复合粉体装入石墨模具中，然后置入真空热压炉中进行烧结，冷却得到致
密的硼化钨钛基核屏蔽复合材料。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，设计的成分质量分数配比
为硼化钨粉体占0.5～50％，余量为钛元素，其质量分数占50～99.5％；所述硼化钨粉体为

W2B、WB、WB2、W2B5、WB4或WB12中的一种或者多种；所述含钛的粉体为钛粉、氢化钛粉或者钛合
金。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述有机溶剂为无水乙醇，
所述有机溶剂的用量为混合粉体的质量的40～60％，使混合粉体成糊状。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，研磨介质为玛瑙球，所述研
磨介质与混料粉体的质量比为1:1～1:5。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述玛瑙球为直径6mm和直径4mm的玛瑙
球，二者比例为1:1～1:2。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述行星球磨机的球磨速
度为200r/min～500r/min，球磨的时间为8～24h。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述真空干燥的温度为80
～105℃，干燥时间为6～12h。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，所述烧结的温度为1000～
1500℃，烧结压力的范围为10～50Mpa烧结的时间为0.5～2h，而后随炉冷却。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，真空热压炉的升温速率为
5～10℃/min，真空度为10～40Pa。

2
CN114561569A说明书1/6页

一种硼化钨钛基核屏蔽复合材料及其制备方法

技术领域
[0001]本发明涉及一种硼化钨钛基核屏蔽复合材料及其制备方法，属于核辐射防护复合
材料制备及应用的技术领域。

背景技术
[0002]随着能源的不断枯竭和环境日益破坏，人类正在寻找一种清洁高效的能源来满足
生产及生活的要求，核电站作为一种高效的能源设施，正在逐渐进入人们的视野，世界各国
都在发展该种技术。而核电站在带给人类巨大能源的同时，也产生了很多射线，γ射线、中
子射线等，其中γ射线、中子射线穿透力极强，并且会给人的身体造