本发明属于屏蔽材料，特别涉及一种gd掺杂moalb结构功能一体化屏蔽材料及其制备方法。
背景技术：
1、作为核能创新的典型代表，小型模块化核反应堆具有用途多元、部署灵活、环境友好、安全性高等突出特点，可满足中小型电网的供电、城市供热、工业供汽、海水淡化、同位素生产等需求，具有很好的发展预期和市场前景。反应堆尺寸的减小，对堆芯中子的屏蔽性能提出了更高的要求。此外，核电行业的快速发展伴随着大量乏燃料的产生。乏燃料在存储过程中，放出α，β，γ射线的同时会释放一定量的热中子，为了能有效控制乏燃料在贮运时的临界安全和防护安全，要求乏燃料贮运容器具备热中子屏蔽能力。
2、随着中子屏蔽材料的发展，功能/结构一体化设计逐渐成为发展趋势，其要求中子屏蔽材料不仅具备中子吸收功能，还能充当结构材料。中子屏蔽材料采用一体化设计可大幅简化屏蔽结构，实现屏蔽结构的轻量化与小型化，为反应堆的小型化设计和乏燃料的高效安全存储提供了材料保障。核素硼中10b的热中子吸收界面为3840b，具有较好的热中子吸收性能。目前阶段含b材料是堆内主要的屏蔽材料，含b钢，含硼聚乙烯，硼铝合金，al-b4c陶瓷、铝基碳化硼等是目前功能/结构一体化屏蔽材料的主要发展方向。
3、三元过度金属硼化物，又称为“mab”相，其中m是过渡金属元素，a是铝元素或锌元素，b是硼元素，兼具陶瓷和金属的性质，包括高导热率，出色的抗化学腐蚀和氧化性能，优异的抗损伤性、抗辐照能力等，是近年来发展起来的一种非常有反应堆内应用前景的金属陶瓷材料。mab相主要包括cr4alb6，cr3alb4，fe2alb2，cr2alb2，mn2alb2，moalb，walb等化合物（柏跃磊, 尹航, 宋广平, 赫晓东, 齐欣欣, 高进, 郝兵兵, 张金泽. 高韧性三元层状陶瓷: 从max相到mab相. 材料工程, 2021, 49(5): 1-23.），这其中moalb是最有代表性的一种mab相。
4、b的同位素有10b和11b，11b几乎无热中子吸收能力。10b的浓缩工艺复杂、成本较高，因此通常含b的中子屏蔽材料以添加天然b为主。在天然b中，10b的丰度为19.9%，其等效热中子吸收截面为764b，这限制了含b材料的中子屏蔽性能。gd是热中子吸收截面最大的核素，天然gd 的等效热中子吸收截面为 49163b，是天然b的64倍，因此在moalb陶瓷材料中掺杂gd，有望保持moalb本身优异性能的同时，显著提高其屏蔽性能，从而开发一种新型的结构与功能一体化屏蔽材料。
5、现有发明专利中已经有系列moalb相关的专利，例如专利cn107512912a提供了一种高纯度moalb陶瓷粉体及致密块体的制备方法，专利cn108531991a，提出了一种长针状和薄片状单晶moalb的制备方法，cn107602132b，提出了一种moalb陶瓷粉体的制备方法，cn114045517b提出一种三元层状过渡金属硼化物及其制备方法和应用。但相关专利主要针对moalb本身的制备工艺进行创新。并未有提到提高moalb屏蔽性能的相关内容，也未提到moalb中掺杂gd元素的相关工艺。功能和结构一体化屏蔽材料可大幅简化小型堆及乏燃料存储部件的屏蔽结构，实现屏蔽结构的轻量化与小型化，是先进核材料发展的重要方向。本发明通过掺杂高中子吸收截面的gd元素，提高moalb的中子屏蔽性能。从而发明一种新型结构与功能一体化屏蔽材料。材料在小型反应堆、乏燃料处理等领域均有较好的应用前景。
6、因此本发明提出一种在moalb陶瓷材料中掺杂gd元素的制备工艺，有效的解决了gd元素在材料中容易偏聚的难题，实现了gd元素在moalb中的均匀分布。
技术实现思路
1、本发明的目的就是，通过在moalb中掺杂高中子吸收截面的gd元素，从而制备一种具有优异的中子屏蔽性能的金属陶瓷，并提供一种致密含gd moalb陶瓷材料的制备方法。本发明的目的通过以下技术方案来实现：
2、一种gd掺杂moalb结构功能一体化屏蔽材料，其特征在于采用平均粒径200~400目的gd粉，mo粉，al粉，b粉按照gd粉原子百分比为0.5%~5%，剩余mo粉，al粉、b粉按照原子百分比1：1.1~1.3：1配料。
3、一种gd掺杂moalb结构功能一体化屏蔽材料的制备方法 ，其特征在于屏蔽材料的制备方法按照以下步骤进行：
4、一、首先将平均粒径200~400目的gd粉，mo粉，al粉，b粉按照gd粉原子百分比为0.5%~5%，剩余mo粉，al粉、b粉按照原子百分比1：1.1~1.3：1配料；
5、二、利用酒精球磨进行机械混合，球磨过程中采用碳化钨或氧化锆小球进行球磨，球磨后的合金粉在40~60℃进行烘干；
6、三、将混合均匀后的粉末进行热压烧结成致密化的材料：合金粉加入石墨磨具后，在100~200℃下5~8mpa进行预压，排除合金粉中的气体；
7、四、按照10~50℃/min升温到1000~1200℃，在30~40mpa下热压15~20min，低压力下烧结有利于元素的扩散和均匀化；
8、五、升温到1200~1300℃，在45~60mpa下热压20~40min，使得材料致密化，最后随炉冷却至室温，得到致密的含gd moalb陶瓷材料。
9、进一步地，所述球料重量比为1：1.2~2.5，球磨转速200~300rmp。
10、进一步地，球磨时间6~10h。
11、本发明的有益效果在于：1、通过在moalb中掺杂具有高中子吸收截面的gd元素，使moalb金属硼化物的中子屏蔽性能显著提高，由于moalb本身就具有具陶瓷和金属的性质，包括高电导率和导热率，出色的抗化学腐蚀和氧化性能，易加工性，低密度，高弹性刚度和优异的抗损伤性、抗辐照能力。因此gd合金的参杂moalb，将成为一种非常有前景的结构与功能一体化屏蔽材料，在乏燃料处理，小型堆堆内构件的制备等方面均具有较好的应用前景。
12、通过多段热压的方式，提高了moalb合金中gd元素分布的均匀性，有效的抑制了gd元素在moalb中的偏聚。
1.一种gd掺杂moalb结构功能一体化屏蔽材料，其特征在于，采用平均粒径200~400目的gd粉，mo粉，al粉，b粉按照gd粉原子百分比为0.5%~5%，剩余mo粉，al粉、b粉按照原子百分比1：1.1~1.3：1配料。
2.一种gd掺杂moalb结构功能一体化屏蔽材料的制备方法 ，其特征在于屏蔽材料的制备方法按照以下步骤进行：
3.根据权利要求2所述的一种gd掺杂moalb结构功能一体化屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述球料重量比为1：1.2~2.5，球磨转速200~300rmp。
4.根据权利要求2所述的一种gd掺杂moalb结构功能一体化屏蔽材料的制备方法，其特征在于，球磨时间6~10h。
