铅-硼-X化合物核屏蔽材料强化机制

铅屏蔽射线、硼吸收中子。二者结合是最理想的核屏蔽材料。但铅硼系为非混溶体系，硼很难在铅中均匀分布。铅及其合金强度低，不具备结构承载功能。项目申请人通过在铅硼系中加入第三组元X，引入非金属键，既实现硼在铅中的均质化，又使铅基材料的强度和硬度提升十余倍,接近普碳钢的强度和硬度(σb=228MPa，HB=156）。本项目拟以铅-硼-X核屏蔽材料为研究对象，在前期研究基础上采用基于第一原理的电荷密度及化合物形成热计算与TEM、HRTEM、SEM、XRD等实验表征手段相结合的方法，研究该铅基材料的键合特征、晶体结构特征及晶界结合特征；尝试诠释该铅基材料的强化机制；探索进一步提升强度水平的可行性。为研制具有中子和射线屏蔽特性，兼有力学承载能力的功能-结构一体化屏蔽材料提供理论指导。核屏蔽材料的简约化和轻量化，对增强国防实力、改善和补充我国能源结构、更好的支持国内经济建设具有重大而深远的战略意义。