本发明属于材料制备，特别涉及一种抗辐射镁基复合材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、抗辐射复合材料是一种通过吸收、隔离和反射辐射射线或粒子从而能够降低辐射对人体和设备损害的材料。随着核能技术的高速发展，核辐射安全问题越来越得到重视。核辐射中的x射线、γ射线、中子等，能量高、穿透力极强，能够损害人体组织和器官，从而导致多种疾病、甚至死亡，对经常接触核辐射作业人员的生命健康造成极大的威胁。
2、目前采用的抗辐射材料主要是铅制品，长期接触这些抗辐射材料容易引起铅中毒，并且这些抗辐射材料还存在重量大及屏蔽性能差等问题，难以满足核辐射安全的要求。钨、钽等重金属具有较高的原子序数和电子密度，硼化钨、碳化硼等含硼材料也能够有效的吸收和隔离辐射。通过与镁和铝等材料制备成复合材料，可以有效发挥抗辐射的作用。
3、为了满足核屏蔽材料结构功能一体化的需求，国内外开展了大量的研究，设计开发了屏蔽混凝土、硼钢、铅硼聚乙烯等一系列高效的金属基和聚合物基综合屏蔽复合材料。
4、专利cn105014075制备了具有优异的屏蔽性能和力学性能的铅铝硼复合屏蔽材料，但其制备工艺比较复杂，且屏蔽混凝土易受环境影响导致性能减弱，影响材料对屏蔽粒子的吸收效果，并且铅元素容易造成环境污染。
5、专利cn14921690b制备了一种抗高能电子辐射铝基复合屏蔽材料制备方法。将钨粉与铝粉按一定配比混合均匀，通过冷等静压成型，热等静压烧结和高温双向交替轧制，获得抗高能电子辐射铝基复合屏蔽材料成品板材。例如专利cn110527887b是将钨和/或碳化钨以及硼、碳化硼和氮化硼中的一种或两种与铝合金粉球磨后放电等离子烧结得到复合材料。采用铝基复合材料的形式，具有添加屏蔽组元含量可调的特点，同时还能够保持较好的力学性能和耐热性能。
6、为了使钪辐射复合材料达到更低的密度和更高的高比强度，本发明采用镁及镁基合金添加进入钨、钽、碳化硼、硼化钨等骨架中的方式进行液态模锻制备抗辐射镁基复合材料，在保证材料屏蔽性能的同时提高材料的高比强度。
7、采用液态模锻方式制备抗辐射镁基复合材料相比传统铸造和粉末冶金工艺具有近净成型、无铸造缺陷、组织均匀细小、力学性能好等特点。并且该抗辐射镁基复合材料的制造工艺相对简单，生产成本也相对较低，同时具有较低的密度，可以达到高强度和高硬度的效果，而且具有更好的耐疲劳性、耐冲击性等特点。
8、综上所诉，利用多孔骨架进行液态模锻制备抗辐射镁基复合材料，是一种高强度和高致密度的金属基强化材料制备工艺。研发一种具有对射线和中子具有综合屏蔽能力，同时兼顾良好力学性能的结构功能一体化抗辐射复合材料势在必行、前景广阔。目前，尚没有类似材料的研究和专利报道。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种抗辐射镁基复合材料及其制备方法和应用。
2、第一方面，本发明提供了一种抗辐射镁基复合材料，由多孔屏蔽相预制体和位于多孔屏蔽相预制体内的镁基体相组成，多孔屏蔽相预制体和镁基体相均为三维连通的连续结构。多孔屏蔽相预制体的孔隙率为30%-80%，多孔屏蔽相预制体的孔径为100μm~2mm。
3、在本发明的部分实施例中，抗辐射镁基复合材料的致密度均大于99%，孔隙率较低。
4、金属镁基体为纯镁或镁合金中的一种，其中镁合金为mg-al系、mg-zn系以及mg-re系。
5、屏蔽相预制体原料包括射线屏蔽组元粉体及粒子屏蔽组元粉体（钨、钽、碳化硼、硼化钨等）中的一种或多种。多孔屏蔽相预制体的制备采用压力烧结的方法。
6、第二方面，本发明提供了本发明第一方面所述的抗辐射镁基复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
7、步骤1，将镁基金属熔体导入提前预热好的多孔预制体中，镁基金属溶液充分浸润第二相多孔预制体的三维孔隙中，得到液固复合坯体；
8、步骤2，将液-固复合坯锭进行液态模锻，随后凝固变成连续金属基体，脱模顶出；
9、步骤3，根据镁基体特性对复合材料进行热处理，以进一步提高复合材料的力学性能。
10、进一步地，在步骤1，先将预热后的预制体装入液态模锻的模具中，多孔预制体的预热温度不低于500℃；再将熔炼得到的纯镁/镁合金定量浇注到液态模锻模具内，并通过模具内部抽真空形成压差的方式实现金属熔液在多孔预制体内的快速注入。
11、进一步地，在步骤2，所述液态模锻方式为直接挤压铸造；液态模锻模具预热温度为250~350℃，浇注温度660~750℃，挤压压力40~150mpa，保压时间10~20s。
12、第三方面，本发明提供本发明第一方面所述的抗辐射镁基复合材料或本发明第二方面所述的制备方法所制备的抗辐射镁基复合材料在防核辐射中的应用。
13、本发明的有益效果为：
14、（1）本发明制备的抗辐射镁基复合材料具有功能/结构一体化的特点，多孔屏蔽相预制体可实现抗射线、粒子的屏蔽功能，金属镁基体具有轻质、高比强度的结构性能。
15、（2）本发明制备的抗辐射镁基复合材料的屏蔽相含量可调，通过多孔屏蔽相预制体孔隙率的调整以实现。
16、（3）本发明制备的抗辐射镁基复合材料采用真空压差实现镁基体金属熔体在多孔屏蔽相预制体中的快速注入，并采用液态模锻的方式实现了镁基体的半固态成型。制备出的复合材料致密度高，组织均匀细小，力学性能较好。
1.一种抗辐射镁基复合材料，其特征在于，由多孔屏蔽相预制体和位于所述多孔屏蔽相预制体内的镁基金属基体构成，所述多孔屏蔽相预制体的孔道三维连通，所述的镁基金属基体三维连通，所述多孔屏蔽相预制体的孔隙率为30%-80%，所述多孔屏蔽相预制体的孔径为100μm~2mm。
2.根据权利要求1所述的抗辐射镁基复合材料，其特征在于,所述抗辐射镁基复合材料的致密度大于99%。
3.根据权利要求1所述的抗辐射镁基复合材料，其特征在于，所述金属基体为纯镁或镁合金。
4.根据权利要求1所述的抗辐射镁基复合材料，其特征在于,所述多孔屏蔽相预制体原料包括射线屏蔽组元粉体及粒子屏蔽组元粉体：钨、钽、碳化硼或硼化钨中的一种或多种。
5.一种权利要求1-4中任意一项所述的抗辐射镁基复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于, 在步骤1，将金属熔液导入预热的多孔预制体的方法，包括：先将预热后的预制体装入液态模锻的模具中，多孔预制体的预热温度不低于500℃；再将熔炼得到的纯镁/镁合金定量浇注到液态模锻模具内，并通过模具内部抽真空形成压差的方式实现金属熔液在多孔预制体内的快速注入。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤2，对所述液-固复合坯体进行液态模锻，所选用的液态模锻方式为直接挤压铸造；液态模锻模具预热温度为250~350℃，浇注温度660~750℃，挤压压力40~150mpa，保压时间10~20s。
8.一种权利要求1-4中任意一项所述的抗辐射镁基复合材料或权利要求5-7中任意一项所述的制备方法所制备的抗辐射镁基复合材料在防核辐射中的应用。