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南華大學(xué)肖魏魏團(tuán)隊(duì)采用激光直接能量沉積工藝實(shí)現(xiàn)高韌性B4C/Al中子吸收復(fù)合材料的制備

  新湖南客戶(hù)端   2025-05-28 14:32:14

近日，南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院肖魏魏副教授團(tuán)隊(duì)在工程技術(shù)頂級(jí)期刊Virtual and Physical Prototyping 發(fā)表研究論文，首次系統(tǒng)揭示了激光定向能量沉積（LDED）制備高韌性B4C/Al中子吸收復(fù)合材料的顯微結(jié)構(gòu)演化機(jī)制、機(jī)械性能和電化學(xué)腐蝕性能。

B4C/Al復(fù)合材料由于輕質(zhì)、高導(dǎo)熱性、良好的耐腐蝕性和中子吸收能力，被用于制造乏燃料儲(chǔ)運(yùn)容器。采用鑄造、粉末冶金和滲透技術(shù)制備的B4C/Al復(fù)合材料的延伸率通常在10%以下。在這項(xiàng)工作中，研究人員采用LDED制備B4C/Al中子吸收復(fù)合材料的新策略。研究發(fā)現(xiàn)采用LDED技術(shù)成功制備了含30 wt% B4C的B4C/Al中子吸收復(fù)合材料，該復(fù)合材料具有優(yōu)異的塑性（延伸率達(dá)20%）和適宜強(qiáng)度（拉伸強(qiáng)度>150 MPa），解決了傳統(tǒng)制備方法中“高強(qiáng)低塑”的性能矛盾。通過(guò)掃描電鏡、電子背散射衍射儀和透射電鏡對(duì)復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)分析，優(yōu)異延展性主要?dú)w因于由激光快速凝固誘發(fā)的大量位錯(cuò)儲(chǔ)存，Al4C3與AlB2納米析出相均勻分布和晶粒細(xì)化（晶粒尺寸低至1 μm）。

該研究提供了一種B4C含量高的B4C/Al中子吸收復(fù)合材料的LDED制造工藝，顯著提高了B4C/Al中子吸收復(fù)合材料的延展性，為開(kāi)發(fā)乏燃料儲(chǔ)運(yùn)容器制造用結(jié)構(gòu)-功能一體化材料提供了新思路。

該研究得到了中核集團(tuán)集中研發(fā)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)資助。肖魏魏副教授為第一作者，李立教授與黃景昊博士為通訊作者，南華大學(xué)為論文第一署名單位。（黃景昊）

責(zé)編：張芷瑜

一審：張芷瑜

二審：蔣茜

三審：周韜

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