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檢測項目：鋁基碳化硼中子吸收材料檢測|碳化硼檢測|鈷成分檢測
檢測標準：鋁基碳化硼中子吸收材料檢測 YS/T 1478-2021
檢測目的：鋁基碳化硼中子吸收材料檢測|碳化硼檢測|鈷成分檢測
檢測周期：5-7個工作日
核級碳化硼定義：是用于核工業方面的工程陶瓷材料之一，可以吸收中子、防輻射廣泛，應用于原子反應堆隔離控制棒與核電站的屏蔽材料，是國家重點發展的材料。此外，碳化硼在核工業中是重要的中子吸收材料。
核級碳化硼檢測項目：總硼、總碳、可溶性硼、同位素分析（質譜法）、游離碳、鐵、鋁、硅、鈣、鈷、鉻、銅、鎂、錳、鉬、磷、鎳、鈦、鎢、鋯和氟、氯等化學成分。
核級碳化硼檢測標準：ASTM C791-2019《核級碳化硼的化學、質譜及光譜分析標準方法》、JB/T 7993-2012 碳化硼化學分析方法、YS/T 423.1～5-2000 系列標準《核級碳化硼粉末化學分析方法》
一、概述
普通磨料碳化硼-作為已知最堅硬的三種材料之一（僅次于金剛石和立方相氮化硼），適用于硬質材料的磨削、研磨及拋光，如超硬合金、寶石等硬質材料，陶瓷耐磨零件，包括磨耗增強板、泵零件、軸承、噴嘴、閥零件工程陶瓷（包括結構、環境和過程用陶瓷）等。此外，碳化硼在核工業中是重要的中子吸收材料，又稱核級碳化硼。化學成分是影響碳化硼使用性能的關鍵因素，對產品的生產和應用具有重要的指導意義。
不同的用途場合所對應的各成分指標均有所不同。其中JB/T 3294-2017《普通磨料 碳化硼》中各粒度號要求如表1所示。
表1 各粒度號產品的化學成分
|
粒度范圍 |
化學成分（%） |
|||||
|
B4C≥ |
B總≥ |
C總≥ |
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 |
|
在核工業相關標準規范中，對碳化硼的技術指標有詳細規定的主要是《ASTM C750-2018 Standard Specifification for Nuclear-Grade Boron Carbide Powder》和《EJ/T20077-2014鉛硼聚乙烯板》，具體的指標要求如表2和表3所示。
表2 核級碳化硼技術要求
|
序號 |
化學成分 |
指標要求 |
檢測依據 |
|
1 |
總硼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 |
鈣Calcium (Ca) |
≤0.3% |
|
|
5 |
鐵Iron(Fe) |
≤1.0% |
|
|
6 |
總硼+總碳total boron +total carbon(B+C) |
≥98.0% |
|
|
7 |
氟Fluoride(F) |
≤25μg/g |
|
|
8 |
氯Chloride(Cl) |
≤75μg/g |
表3 鉛硼聚乙烯板對碳化硼的指標要求
|
化學成分（質量分數）% |
檢測依據 |
|||||
|
B4C≥ |
B總≥ |
C總≥ |
B2O3≤ |
C游≤ |
Fe2O3≤ |
EJ/T20077-2014 JB/T7993-2012 |
|
95.00 |
76.50 |
20.00 |
0.15 |
3.00 |
0.25 |
|
二．不同的化學分析方法
1.普通磨料碳化硼化學成分分析主要依據《JB/T 7993-2012 碳化硼化學分析方法》標準檢測，該標準主要分析碳化硼樣品中總硼、總碳、三氧化二鐵、二氧化硅、三氧化二硼、游離硼、游離碳等7項。從該標準中可以看出總硼、總碳、三氧化二硼、游離硼、游離碳是碳化硼分析檢測中的重點。由于碳化硼存在不同的同分異構體屬于非化學式化合物，B4C含量的檢測主要通過化合硼和化合碳含量計算出來。
2.核級碳化硼分析主要依據《ASTM C791-2019《核級碳化硼的化學、質譜及光譜分析標準方法》》標準檢測，該標準規定了總硼、總碳、可溶性硼、同位素分析（質譜法）、游離碳、鐵、鋁、硅、鈣、鈷、鉻、銅、鎂、錳、鉬、磷、鎳、鈦、鎢、鋯和氟、氯等化學成分檢測方法。該標準檢測項目覆蓋了核級碳化硼的技術指標，為核工業相關用戶提供了檢測依據和方法。
3.國內核級碳化硼標準主要為YS/T 423.1～5-2000 系列標準《核級碳化硼粉末化學分析方法》，主要項目為 總硼量、總碳量、鐵量、游離硼量、氧含量等五項。該系列標準涵蓋了碳化硼樣品中氧含量的檢測，為核級碳化硼粉末及芯塊提供了檢測方法。
4.碳化硼各項目檢測技術對比
檢測項目和標準
| 鋁基碳化硼中子吸收材料 | 全部參數 | 鋁基碳化硼中子吸收材料 | YS/T 1478-2021 |
| 碳化硼 | 鋁基碳化硼中子吸收材料 | YS/T 1478-2021 | |
| 核級碳化硼的化學、質譜及光譜分析標準方法 | ASTM C791-2019 | ||
| 鈷 | 鋁基碳化硼中子吸收材料 | YS/T 1478-2021 | |
| 鋁及鋁合金化學分析方法 第28部分：鈷含量的測定 火焰原子吸收光譜法 | GB/T 20975.28-2019 | ||
| 鋁 | 鋁基碳化硼中子吸收材料 | YS/T 1478-2021 | |
| 熱膨脹系數 | 金屬材料熱膨脹特征參數的測定 | GB/T 4339-2008 | |
| 密度 | 孔隙率小于 2% 的粉末冶金 （PM） 材料密度的標準測試方法 | ASTM B311-22 |
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