机械工程学报

作者：乔春光, 王中华, 杨廷贵, 王荣东, 姜潮

单位：1. 湖南大学整车先进设计制造技术全国重点实验室 长沙 410082;2. 中核四0四有限公司 嘉峪关 735100;3. 中国原子能科学研究院 北京 102413

关键词：中子屏蔽,(B4C+Gd)/316L复合材料,增材制造,多目标优化；

基金：国家自然科学基金青年基金(52205262)和国家自然科学基金重点(52235005)资助项目。

B4C/Al复合材料、硼铝合金等常规中子屏蔽材料存在结构力学性能与耐腐蚀性能差等问题，难以满足大承载能力、中子屏蔽、耐腐蚀等多种功能要求。基于此，以316L不锈钢为基体，B4C与Gd为中子屏蔽功能增强体，引入多目标优化方法与定向能量沉积增材制造(DED-AM)技术，研究了一种新的(B4C+Gd)/316L功能-结构一体化中子屏蔽材料设计与制备方法。首先，建立了屏蔽材料成分参数优化模型，在中子透射率、次级γ射线产生率等决策变量和约束条件下获得中子屏蔽复合材料设计方案；其次，根据优化设计结果利用DED-AM方法制备出不同配比的(B4C+Gd)/316L功能/结构一体化中子屏蔽复合材料；最后，对制备出的复合材料进行微观形貌与力学性能分析。结果表明，该复合材料的晶粒被细化，与具有相近中子屏蔽率的B4C/Al相比，(B4C+Gd)/316L具有更优异的屈服强度与极限抗拉强度。

来源：2025年第9期

《机械工程学报》期刊编辑部

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