南华大学肖魏魏团队采用激光直接能量沉积工艺实现高韧性B4C/Al中子吸收复合材料的制备

新湖南客户端 2025-05-28 14:32:14

近日，南华大学机械工程学院肖魏魏副教授团队在工程技术顶级期刊Virtual and Physical Prototyping 发表研究论文，首次系统揭示了激光定向能量沉积（LDED）制备高韧性B₄C/Al中子吸收复合材料的显微结构演化机制、机械性能和电化学腐蚀性能。

B₄C/Al复合材料由于轻质、高导热性、良好的耐腐蚀性和中子吸收能力，被用于制造乏燃料储运容器。采用铸造、粉末冶金和渗透技术制备的B₄C/Al复合材料的延伸率通常在10%以下。在这项工作中，研究人员采用LDED制备B₄C/Al中子吸收复合材料的新策略。研究发现采用LDED技术成功制备了含30 wt% B₄C的B₄C/Al中子吸收复合材料，该复合材料具有优异的塑性（延伸率达20%）和适宜强度（拉伸强度>150 MPa），解决了传统制备方法中“高强低塑”的性能矛盾。通过扫描电镜、电子背散射衍射仪和透射电镜对复合材料微观结构分析，优异延展性主要归因于由激光快速凝固诱发的大量位错储存，Al₄C₃与AlB₂纳米析出相均匀分布和晶粒细化（晶粒尺寸低至1 μm）。

该研究提供了一种B₄C含量高的B₄C/Al中子吸收复合材料的LDED制造工艺，显著提高了B₄C/Al中子吸收复合材料的延展性，为开发乏燃料储运容器制造用结构-功能一体化材料提供了新思路。

该研究得到了中核集团集中研发项目经费资助。肖魏魏副教授为第一作者，李立教授与黄景昊博士为通讯作者，南华大学为论文第一署名单位。（黄景昊）

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来源：新湖南客户端

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