Design, fabrication and comprehensive properties of the novel thermal neutron shielding Gd/316L composites
Design, fabrication and comprehensive properties of the novel thermal neutron shielding Gd/316L composites
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新型热中子屏蔽Gd/316L复合材料的设计、制备及综合性能
DOI：
10.1016/j.fusengdes.2021.112566
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发表时间：
2021
影响因子：
1.7
通讯作者：
TingtingZhang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
WenxianWang;JieZhang;ShipengWan;TingtingZhang
利用蒙特卡罗N粒子输输码（MCNP）建立了155/ 157gd面密度与热中子屏蔽率的本构方程，并应用于新型Gd/316L不锈钢热中子屏蔽材料的设计。当155/ 157gd的面密度大于0.01 g/cm2时，Gd/316L复合材料的热中子吸收率达到约99%。采用火花等离子烧结技术，在950℃下制备了Gd （1 wt.%, - 5 wt.%）含量不同的新型热中子屏蔽材料。烧结过程中可形成由FeNi3、GdNi和Gd3Ni组成的过渡层。同时，Gd/316L复合材料的力学性能随Gd含量的增加而降低。在h3bo3溶液中，Gd与316L基体交界面发生点蚀和电偶腐蚀。
The constitutive equation of the155/157Gd areal density and thermal neutron shielding rate was established by Monte Carlo N Particle Transport Code (MCNP) and used to design the novel Gd/316L stainless steel thermal neutron shielding materials. When the155/157Gd areal density is greater than 0.01 g/cm2, the thermal neutron absorption rate of the Gd/316L composite reaches approximately 99%. The novel thermal neutron shielding materials with different Gd (1 wt.%, - 5 wt.%,) contents were prepared at 950 °C by spark plasma sintering. The transition layer composed of FeNi3, GdNi, and Gd3Ni can be formed during the sintering process. Meanwhile, the mechanical properties of Gd/316L composites decrease with the increase of the Gd content. In H3BO3solution, pitting corrosion and galvanic corrosion occur at the interface between Gd and 316L matrix.
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