粉末冶金製備鎳鎢複合棒材

核電站反應堆產生的功率一般通過提升或降低反應堆堆芯中的控制棒元件來控制。現代反應堆堆芯的燃料元件典型使用兩種類型的棒控制元件來控制反應性，即棒束控制組件(RCCA)和灰棒控制組件(GRCA)。

國內學者提出了一種用於核反應爐的先進灰棒控制元件（GRCA），該元件主要由細長的管狀元件，設置在管狀元件的主中子吸收劑和內支撐管共同組成，其中主中子吸收劑材料優先的選用鎢，該吸收材料具有10～30靶恩的2200m/s中子吸收微觀捕獲橫截面。 內支撐管材料由鎳合金或不銹鋼組成的組選擇。內支撐管要求與主中子吸收棒材緊密結合形成複合棒材，且內壁管壁厚均勻，尺寸精度高。

目前，金屬複合管材的製備方法主要是套管和芯杆複合法，即將鎢杆插入鎳 合金套管中，其中，套管內徑稍大於芯杆外徑，然後通過外模和拉縮的硬 配合，將外面的金屬套管和金屬芯棒緊密的複合成一體，形成複合棒結構，該方法的缺點是 對芯杆和金屬套管製備尺寸精度要求高，特別是對於較細而長的薄壁管件 內徑公差直線度要求更高，且在後續的加工過程中要求外模和拉縮的硬配合，造成設備結構複雜，產品複合後貼合率低。

為解決上述技術問題，有學者提出了製造鎳鎢複合棒材技術改進方案，包括以下步驟：

1、將鍛造加工後的截面直徑為3mm～10mm的鎢棒材依次經過堿洗、酸洗、去離子水沖洗和自然乾燥處理，得到表面淨化處理後的鎢棒 材；

2、將表面淨化處理後的鎢棒材置於壓制模具中，然後 將鎳合金粉體均勻填裝於鎢棒材與壓制模具之間的空隙內，將壓制模具密 封後放置于冷等靜壓機中壓制，脫模後得到鎳合金/鎢複合棒坯；所述鎳合 金/鎢複合棒坯由鎢棒材和覆於鎢棒材表面的鎳合金層組成，其中所述鎳合 金層的平均厚度為3.5mm～10mm，孔隙率為35%～45%；

3、將所述鎳合金/鎢複合棒坯水準放置在真空燒結爐中，在溫度為800℃～1000℃、真空度為0.009Pa～0.03Pa的條件下燒結至 鎳合金/鎢複合棒坯中鎳合金層的孔隙率≤5%；

4、將燒結後的鎳合金/鎢複合棒坯在溫度為300℃～ 700℃的條件下通過拉絲模具進行多道次拉絲，得到截面直徑為5mm～ 16mm的鎳合金/鎢複合棒材。

上述方法採用粉末冶金燒結包覆加工法製備鎳合金/鎢複合棒材，避免了採用常規的鑄造冶金技術複合鎳合金層時易導致鎢棒材強度降低，加工成品率低的問題，也克服了採用傳統的套管和芯杆複合法製備時對套管尺寸精度高，設備機構複雜，且套管和芯杆貼合率低的缺點，方法簡單，設備投資小，生產週期短，對環境無污染， 成品率高，可批量化生產。

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