近些年来,核能的应用越来越广泛,核能在为人类创造价值的同时也会产生核辐射,从而对周围环境和人体健康等造成损害,因此核屏蔽材料的研究显得尤为必要。本文选取钨硼化合物为功能粒子,可同时屏蔽中子和γ射线。选取质轻且能保证力学性能的铝合金为基体。首先利用蒙特卡洛模拟方法的MCNP软件根据材料的屏蔽要求并结合制备可行性对钨硼化合物/铝复合屏蔽材料进行设计。采用球磨混粉和放电等离子烧结制备复合材料并对制备工艺进行优化,根据优化工艺制备不同体积分数WB/6061Al复合材料,研究了WB颗粒体积分数对复合材料力学性能和屏蔽性能的影响规律,并分析了相关机理;利用扫描电镜、透射电镜等技术对复合材料微观组织进行了观察和分析。制备了WB体积分数30%的不同基体复合材料,研究了基体种类对复合材料力学性能的影响规律。通过模拟获得了钨硼化合物/铝复合屏蔽材料γ射线线吸收系数与钨硼化合物体积分数之间的关系,即钨硼化合物体积分数与γ射线线吸收系数具有线性规律,并进一步确定了钨面密度与材料屏蔽率之间的关系,为该屏蔽材料后续进一步的应用提供了指导。根据模拟结果及材料制备可行性,确定WB为功能粒子,体积分数为30%,均匀分布。研究发现随球磨时间延长,WB粉的粒径变小,Al基体片状化程度增加,WB与Al基体的镶嵌焊合逐渐增多,两种粉体混合更加均匀。随SPS保温时间由20min延长至30min,WB/Al复合材料致密度先升高后不变。优化SPS工艺为570℃保温25min,烧结压力40MPa。复合材料中WB颗粒分布均匀且随体积分数增加,WB粒径有所减小。复合材料中存在界面产物WAl₁₂,6061Al基体中的Si元素大量偏聚到WB颗粒上。随着增强体WB体积分数增加,WB/6061Al复合材料的硬度以及弹性模量逐渐增加,延伸率逐渐降低,拉伸强度先升高后减小,当WB体积分数为20%时拉伸强度为287MPa。WB体积分数分别为30%时,WB/Al复合材料对⁶⁰Co的线吸收系数为0.32cm^-1,对热中子的宏观反应截面为5.62cm^-1。