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检测项目：铝基碳化硼中子吸收材料检测|碳化硼检测|钴成分检测
检测标准：铝基碳化硼中子吸收材料检测 YS/T 1478-2021
检测目的：铝基碳化硼中子吸收材料检测|碳化硼检测|钴成分检测
检测周期：5-7个工作日
核级碳化硼定义：是用于核工业方面的工程陶瓷材料之一，可以吸收中子、防辐射广泛，应用于原子反应堆隔离控制棒与核电站的屏蔽材料，是国家重点发展的材料。此外，碳化硼在核工业中是重要的中子吸收材料。
核级碳化硼检测项目：总硼、总碳、可溶性硼、同位素分析（质谱法）、游离碳、铁、铝、硅、钙、钴、铬、铜、镁、锰、钼、磷、镍、钛、钨、锆和氟、氯等化学成分。
核级碳化硼检测标准：ASTM C791-2019《核级碳化硼的化学、质谱及光谱分析标准方法》、JB/T 7993-2012 碳化硼化学分析方法、YS/T 423.1～5-2000 系列标准《核级碳化硼粉末化学分析方法》
一、概述
普通磨料碳化硼-作为已知最坚硬的三种材料之一（仅次于金刚石和立方相氮化硼），适用于硬质材料的磨削、研磨及抛光，如超硬合金、宝石等硬质材料，陶瓷耐磨零件，包括磨耗增强板、泵零件、轴承、喷嘴、阀零件工程陶瓷（包括结构、环境和过程用陶瓷）等。此外，碳化硼在核工业中是重要的中子吸收材料，又称核级碳化硼。化学成分是影响碳化硼使用性能的关键因素，对产品的生产和应用具有重要的指导意义。
不同的用途场合所对应的各成分指标均有所不同。其中JB/T 3294-2017《普通磨料 碳化硼》中各粒度号要求如表1所示。
表1 各粒度号产品的化学成分
|
粒度范围 |
化学成分（%） |
|||||
|
B4C≥ |
B总≥ |
C总≥ |
B2O3≤ |
C游≤ |
Fe2O3≤ |
|
|
F4～F90 |
95.00 |
76.00 |
20.00 |
0.20 |
1.50 |
0.25 |
|
F100～F220 |
96.00 |
77.00 |
20.50 |
0.15 |
2.00 |
|
|
F230～F600 |
95.00 |
76.50 |
20.00 |
0.15 |
3.00 |
|
|
F800～F1200 |
92.50 |
75.00 |
20.00 |
0.20 |
4.00 |
|
在核工业相关标准规范中，对碳化硼的技术指标有详细规定的主要是《ASTM C750-2018 Standard Specifification for Nuclear-Grade Boron Carbide Powder》和《EJ/T20077-2014铅硼聚乙烯板》，具体的指标要求如表2和表3所示。
表2 核级碳化硼技术要求
|
序号 |
化学成分 |
指标要求 |
检测依据 |
|
1 |
总硼Total boron (B) |
73.0%-81.0% |
ASTMC750-2018 ASTMC791-2019 |
|
2 |
硝酸可溶硼Nitric acid-soluble boron(B) |
≤0.5% |
|
|
3 |
水溶性硼Water-soluble boron(B) |
≤0.2% |
|
|
4 |
钙Calcium (Ca) |
≤0.3% |
|
|
5 |
铁Iron(Fe) |
≤1.0% |
|
|
6 |
总硼+总碳total boron +total carbon(B+C) |
≥98.0% |
|
|
7 |
氟Fluoride(F) |
≤25μg/g |
|
|
8 |
氯Chloride(Cl) |
≤75μg/g |
表3 铅硼聚乙烯板对碳化硼的指标要求
|
化学成分（质量分数）% |
检测依据 |
|||||
|
B4C≥ |
B总≥ |
C总≥ |
B2O3≤ |
C游≤ |
Fe2O3≤ |
EJ/T20077-2014 JB/T7993-2012 |
|
95.00 |
76.50 |
20.00 |
0.15 |
3.00 |
0.25 |
|
二．不同的化学分析方法
1.普通磨料碳化硼化学成分分析主要依据《JB/T 7993-2012 碳化硼化学分析方法》标准检测，该标准主要分析碳化硼样品中总硼、总碳、三氧化二铁、二氧化硅、三氧化二硼、游离硼、游离碳等7项。从该标准中可以看出总硼、总碳、三氧化二硼、游离硼、游离碳是碳化硼分析检测中的重点。由于碳化硼存在不同的同分异构体属于非化学式化合物，B4C含量的检测主要通过化合硼和化合碳含量计算出来。
2.核级碳化硼分析主要依据《ASTM C791-2019《核级碳化硼的化学、质谱及光谱分析标准方法》》标准检测，该标准规定了总硼、总碳、可溶性硼、同位素分析（质谱法）、游离碳、铁、铝、硅、钙、钴、铬、铜、镁、锰、钼、磷、镍、钛、钨、锆和氟、氯等化学成分检测方法。该标准检测项目覆盖了核级碳化硼的技术指标，为核工业相关用户提供了检测依据和方法。
3.国内核级碳化硼标准主要为YS/T 423.1～5-2000 系列标准《核级碳化硼粉末化学分析方法》，主要项目为 总硼量、总碳量、铁量、游离硼量、氧含量等五项。该系列标准涵盖了碳化硼样品中氧含量的检测，为核级碳化硼粉末及芯块提供了检测方法。
4.碳化硼各项目检测技术对比
检测项目和标准
| 铝基碳化硼中子吸收材料 | 全部参数 | 铝基碳化硼中子吸收材料 | YS/T 1478-2021 |
| 碳化硼 | 铝基碳化硼中子吸收材料 | YS/T 1478-2021 | |
| 核级碳化硼的化学、质谱及光谱分析标准方法 | ASTM C791-2019 | ||
| 钴 | 铝基碳化硼中子吸收材料 | YS/T 1478-2021 | |
| 铝及铝合金化学分析方法 第28部分：钴含量的测定 火焰原子吸收光谱法 | GB/T 20975.28-2019 | ||
| 铝 | 铝基碳化硼中子吸收材料 | YS/T 1478-2021 | |
| 热膨胀系数 | 金属材料热膨胀特征参数的测定 | GB/T 4339-2008 | |
| 密度 | 孔隙率小于 2% 的粉末冶金 （PM） 材料密度的标准测试方法 | ASTM B311-22 |
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