Li4SiO4 氚增殖陶瓷的制备及其与14Cr-ODS钢的腐蚀界面行为

Li₄SiO₄小球与ODS钢的化学相容性对聚变反应器的安全运行具有重要意义。研究了在500、600、700 ℃的氩气环境中保温300 h后ODS钢与小球接触界面组织和成分的变化。结果表明,在600~700 ℃时,Li₄SiO₄小球与ODS钢的界面发生了严重的元素互扩散和反应。在Li₄SiO₄小球表面,由于ODS钢中Fe和Cr的扩散,出现了一层薄薄的反应层,这也导致了密度的增加,破碎负荷从51 N （500 ℃）下降到32 N（700 ℃）。XRD图谱显示,ODS钢表面出现了LiCrO₂和LiFeO₂新相,说明Li₄SiO₄小球中的Li和O原子可以扩散到ODS中,与Fe、Cr元素在高温下发生反应形成腐蚀层。在700 ℃时,腐蚀层可分为2个氧化层。最外层是LiFeO₂和LiCrO₂的混合物,下一层主要是LiFeO₂。在ODS钢的表面,700 ℃/300 h条件下氧扩散系数为2.2×10^-14 cm²/s,这说明ODS钢作为一种包层结构材料,在未来的包层设计中需要一层耐腐蚀涂层。     

固态氚增值剂陶瓷微球制备工艺研究进展

根据聚变反应堆的结构设计,在基于核聚变反应的DEMO包层、ITER-DB包层和TBM包层都将需要约100吨的固态氚增殖陶瓷微球。在众多锂基陶瓷中,Li_4SiO_4和Li_2TiO_3陶瓷微球被认为是最有潜力的固态氚增殖剂。目前,国内外Li_4SiO_4和Li_2TiO_3微球的制备工艺已日趋成熟,如熔融法,湿法,机械滚动法等。但是,这些制备工艺绝大多数都还局限于实验室水平(公斤级),能同时满足微球综合性能好、易于扩大批量化且经济的制备工艺却较少。针对未来聚变堆包层对氚增殖陶瓷微球的巨大需求,本文从经济、环保、产量、生产效率、性能指标等方面全面评价了国内Li_4SiO_4和Li_2TiO_3固态氚增值剂陶瓷微球制备工艺的优缺点。同时,综述了目前国际上新型氚增殖陶瓷微球的研究现状。     

氮化硅粉体制备技术及粉体质量研究进展

氮化硅(Si₃N₄)具有优异的物化性能,在国防、电子信息等关键领域都占据重要的地位。高质量粉体是制备高性能Si₃N₄陶瓷的首要前提。通常高质量Si₃N₄粉体需要满足粒径细、分布窄、α相含量高、杂质含量低等条件。基于合成反应体系综述了当前国内外制备Si₃N₄粉体的方法,着重从强化传热与传质角度介绍了改善粉体质量的研究进展,并介绍了当前工业生产现状,展望了高质量Si₃N₄粉体制备技术的发展趋势和方向。     

铬–铝氧化物复合阻氚涂层的制备工艺研究

氚(T)的原子半径小且反应活性高,极易进入包层结构内部或透过包层材料释放到环境中,导致结构材料性能下降、氚的损失以及放射性污染,因此,阻氚涂层对于聚变堆氚增殖包层的安全运行至关重要。氧化物复合阻氚涂层具有制备工艺简单、化学性质稳定、熔点高等优点,成为近年来聚变堆材料的研究热点。本文将化学电镀、熔盐电沉积及气氛氧化工艺相结合,在金属管材内壁制备氧化铬–氧化铝复合涂层,并对涂层的结构形貌、厚度、结合力等进行了测试分析。铬–铝氧化物复合涂层表面均匀致密,厚度为10~40μm,孔隙率为7%~8%,与基体结合力大于20 N。     

流化床化学气相沉积法制备近化学计量比的TiN粉体

传统气-固反应工艺制备TiN粉体存在难以逾越的内扩散控制过程，导致制备高纯、正化学计量比的TiN粉体至今存在巨大困难。提出了流态化化学气相沉积工艺(FBCVD)制备高质量TiN粉体，即基于TiCl₄-N₂-H₂体系，在往复运动的TiN种子粉体上沉积新生高质量TiN粉体的新方法。实验发现，当TiN种子粉体粒径大于52.95 μm时，即使在1000℃沉积2 h也不会失流，同时在TiN种子粉体上获得了亚微米级的结节状新生TiN颗粒。通过氧氮分析仪和XRD分析发现，新方法显著提升了粉体的氮含量，获得了近化学计量比的TiN_0.96，且氧含量下降了约40%。此外，流化床中气相沉积TiN的生长模式为岛状生长模式，为工业中制备高质量TiN粉体提供了一种新的方法。