在对中子和γ射线屏蔽材料的选择时，主要要考虑的基本核性能是中子和γ射线的减弱性能。而一般来说，对γ射线具有良好减弱性能的重元素也会因发生中子非弹性散射和辐射俘获而产生二次γ射线。针对不同的设计目的需要选择不同的屏蔽材料，如对固定式的动力堆，价格是首选因素，而对于可移动的堆系统，则屏蔽材料的总重量、单位效率及结构稳定性是考虑的重点。虽然对中子和γ射线的减弱都有相应较为有效的材料，但没有哪一种单体材料能同时满足以上性能，所以在应用时必须对材料加以选择并采用一定的复合制备技术，以期复合材料在满足综合屏蔽效果的同时具有良好的物理力学性能，如强韧性、热稳定性及抗辐照性能等。

目前常用的中子与γ射线屏蔽材料多为铅合金，但是铅合金存在二次韧致辐射、具有毒性等诸多缺点，其应用受到一定程度的限制。而钨合金屏蔽件主要以高原子序数元素钨为基础，具有很好防γ射线能力。




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钨基合金为高密度合金，其钨含量通常在 90%（质量分数）以上，其密度通常也在17g/cm3以上。钨合金作为一种屏蔽件材料，不仅需要具有较强的抗辐射性能，同时，也要求具有较高的强度、硬度及材料延性。

热静液挤压是在冷静液挤压技术基础上发展的另一种新型形变强化工艺。其工作原理与冷静液挤压基本相同，只是热静液挤压是在高温下进行的，因此加工变形量更大，组织更为均匀，而挤压力反而减小，从而延长了模具寿命。形变强化的许多方法都会使合金产生纤维状结构，提高材料的强度、硬度，但却降低了材料延性。但热静液挤压由于既克服了旋锻变形量不易过大的局限性，又克服了冷静液挤压材料残余应力过大以及组织不均匀等不足，因此其应用前景更值得期待。




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中子与屏蔽材料的各原子核发生相互作用的结果可以改变中子的能量和运动方向，中子也可能被原子核吸收。中子的散射分弹性散射和非弹性散射，除弹性散射外，所有的中子与屏蔽材料相互作用都能造成次级辐射。γ射线与X射线一样，是一种比紫外线波长短得多的电磁波，γ射线按其产生机理可分为裂变γ射线、裂变产物衰变γ射线、俘获γ射线、非弹性散射γ射线、活化产物γ射线等。一般在动力堆中，穿过屏蔽层的最强的γ射线通常是由中子在热屏、压力壳或生物屏蔽层里发生相互作用而产生的。

核屏蔽设计的主要任务就是屏蔽γ射线及中子。其中γ射线的屏蔽材料一般选用高原子序数材料和通用建筑材料，包括铁、钨、铅、贫铀、混凝土、砖、离子水等。然而研究表明，10cm厚度的钨材料可以屏蔽 93%的中子，故屏蔽中子首推钨合金。




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由于钨合金结合了高密度性（密度比铅高60%），良好的机械加工性，良好的耐腐蚀性以及高辐射吸收能力（优于铅和钢），钨合金成为防辐射容器的最佳原材料，然而如何使屏蔽件材料钨合金的强度和塑性兼顾也显得尤为重要。

静液挤压工艺是克服旋锻变形形变量不易过大局限性的一种有效方法。静液挤压一次变形量可高达60%~80%，若进一步变形可获得90%以上的变形量。其工作原理是：棒料在高压液体介质作用下产生塑性变形，在静液挤压过程中，工件变形处于极高的三向应力状态，钨合金材料内部组织中的固有微裂纹随挤压过程的进行而不断发生愈合，最终使材料内部缺陷减少并起到形变强化作用。但是由于冷静液挤压变形量大，形变强化合金中存在较大的残余内应力，致使材料强度很高，塑性却偏低。因此，钨合金在冷静液形变强化后往往需进行去应力退火以改善内应力状态，提高合金综合性能。




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