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中子准直器作为中子散射设备中用量最多的部件之一,影响着中子谱仪的分辨率及其所利用的中子束的强度、品质。中子准直器中隔片的厚度、中子吸收性能及其耐辐照性能等均影响着准直器的工作效率及寿命。现用隔片材料多采用在有机物薄膜(mylar膜)或低合金钢薄膜上涂一层中子吸收材料(Gd2O3)的方法,可以获得很高的中子吸收率。然而由于第一准直器位置紧邻反应堆,工作过程受到高能中子的照射,隔片材料将逐渐发生应力松弛,吸收涂层发生损坏和剥落,使中子准直性能衰减,使用寿命降低,这也是准直器有待改进的方面。基于以上背景,本课题主要对结构尺寸更稳定、使用寿命更长的纯金属隔片的研制及性能等进行研究。 利用真空感应炉制备了Al-5.2Mg-1.8Gd、Al-2.5Gd、Al-5Gd、Al-5Gd-0.1Zr及Al-10Gd-0.1Zr五种合金,并将其轧制成0.02mm~0.05mm的隔片用箔材。利用扫描电镜、X射线衍射仪、透射电镜、及电子探针等方法对合金铸态及轧制态的成分、微观形貌、相结构及力学性能进行了表征,分析了合金元素对Al-Gd系合金的作用。结果表明,Gd元素在铸态Al合金中以条状第二相的形式分布在枝晶间隙处;当变形量增加,第二相在材料变形过程中发生破碎,变形量越大,第二相越细小,当合金变形到0.05mm厚的箔材时,第二相破碎到微米级别,呈均匀分布;Gd元素的加入提高铝的硬度,增加强度,降低延伸率,而微量的Zr元素细化Al-Gd合金的铸态组织,降低铸态合金硬度,提高再结晶温度;铝钆合金的耐腐蚀性能随着Gd含量的增加及微量的过渡元素的加入而得到提高。 对不同厚度及Gd含量的几种合金进行中子吸收性能的理论计算及实验测试,结果表明,实测值普遍小于中子透过率理论值;厚度相同的材料,Gd含量越高,实测试与理论值的差别越大;合金带材成分相同时,厚度越大,差值越大。中子透过率测试结果表明,带材成分相同,透过率随着厚度的增加而呈指数降低;带材厚度相同时,透过率随Gd含量增加而显著降低。所以,对相同厚度的合金来书,其他合金成分不变,增加Gd含量可以有效降低透过率即增加中子吸收率。