粉末冶金制备镍钨复合棒材

核电站反应堆产生的功率一般通过提升或降低反应堆堆芯中的控制棒组件来控制。现代反应堆堆芯的燃料组件典型使用两种类型的棒控制组件来控制反应性，即棒束控制组件(RCCA)和灰棒控制组件(GRCA)。

国内学者提出了一种用于核反应堆的先进灰棒控制组件（GRCA），该组件主要由细长的管状元件，设置在管状元件的主中子吸收剂和内支撑管共同组成，其中主中子吸收剂材料优先的选用钨，该吸收材料具有10～30靶恩的2200m/s中子吸收微观捕获横截面。 内支撑管材料由镍合金或不锈钢组成的组选择。内支撑管要求与主中子吸收棒材紧密结合形成复合棒材，且内壁管壁厚均匀，尺寸精度高。

目前，金属复合管材的制备方法主要是套管和芯杆复合法，即将钨杆插入镍 合金套管中，其中，套管内径稍大于芯杆外径，然后通过外模和拉缩的硬 配合，将外面的金属套管和金属芯棒紧密的复合成一体，形成复合棒结构，该方法的缺点是 对芯杆和金属套管制备尺寸精度要求高，特别是对于较细而长的薄壁管件 内径公差直线度要求更高，且在后续的加工过程中要求外模和拉缩的硬配合，造成设备结构复杂，产品复合后贴合率低。

为解决上述技术问题，有学者提出了制造镍钨复合棒材技术改进方案，包括以下步骤：

1、将锻造加工后的截面直径为3mm～10mm的钨棒材依次经过碱洗、酸洗、去离子水冲洗和自然干燥处理，得到表面净化处理后的钨棒 材；

2、将表面净化处理后的钨棒材置于压制模具中，然后 将镍合金粉体均匀填装于钨棒材与压制模具之间的空隙内，将压制模具密 封后放置于冷等静压机中压制，脱模后得到镍合金/钨复合棒坯；所述镍合 金/钨复合棒坯由钨棒材和覆于钨棒材表面的镍合金层组成，其中所述镍合 金层的平均厚度为3.5mm～10mm，孔隙率为35%～45%；

3、将所述镍合金/钨复合棒坯水平放置在真空烧结炉中，在温度为800℃～1000℃、真空度为0.009Pa～0.03Pa的条件下烧结至 镍合金/钨复合棒坯中镍合金层的孔隙率≤5%；

4、将烧结后的镍合金/钨复合棒坯在温度为300℃～ 700℃的条件下通过拉丝模具进行多道次拉丝，得到截面直径为5mm～ 16mm的镍合金/钨复合棒材。

上述方法采用粉末冶金烧结包覆加工法制备镍合金/钨复合棒材，避免了采用常规的铸造冶金技术复合镍合金层时易导致钨棒材强度降低，加工成品率低的问题，也克服了采用传统的套管和芯杆复合法制备时对套管尺寸精度高，设备机构复杂，且套管和芯杆贴合率低的缺点，方法简单，设备投资小，生产周期短，对环境无污染， 成品率高，可批量化生产。

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