一种用于紧凑型中子屏蔽的高温 W$_2$B 金属陶瓷
材料科学
2021-04-08 v1
摘要
我们开发了一种用于空间受限场合中子屏蔽应用的新型材料。WB 由于 W 的伽马衰减与 B 的中子吸收相结合,是中子与伽马射线的优良衰减体。然而,其低断裂韧性(~3.5 MPam)和高熔点(2670 {\deg}C)阻碍了具有足够力学性能的大尺寸全致密整体部件的制备。在此,我们通过将 WB 与少量(43 vol.%)金属 W 相结合来应对这些挑战。该材料由 W 和 BN 粉末反应烧结制得。测定了其在弯曲和压缩载荷下直至 1900 {\deg}C 的力学性能。韧性金属 W 相的存在使材料在 1100 {\deg}C 下达到约 950 MPa 的峰值抗弯强度,比典型的整体过渡金属硼化物高 2-3 倍。其约 1000 {\deg}C 的韧脆转变温度在 W 基复合材料中是典型的,这令人惊讶,因为 W 相为次要组分且似乎未形成完全连续的网络。压缩试验显示低于约 1500 {\deg}C 时出现硬化以及相域的显著伸长,这表明通过锻造或轧制可能进一步改善延展性。
引用
@article{arxiv.1912.04671,
title = {A high temperature W$_2$B cermet for compact neutron shielding},
author = {Michail Athanasakis and Eugene Ivanov and Eduardo del Rio and Samuel A. Humphry-Baker},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.04671},
year = {2021}
}
备注
15 pages, 10 figures, Submitted to the Journal of Nuclear Materials