V-5Cr-5Ti在AlCl3-EMIC离子液体中的阳极活化及表面铝沉积

钒合金表面获得性能优良的Al涂层是在其表面制备V-Al/Al₂O₃阻氚涂层的重要基础。针对聚变堆候选结构材料V-5Cr-5Ti,本文采用电化学方法研究了其在AlCl₃-EMIC（摩尔比为2∶1）离子液体中的阳极行为,比较分析了恒电位极化模式下不同电位、极化时间对表面阳极活化的影响。在此基础上,采用恒电流沉积（16 mA/cm²）模式研究了阳极活化电位、沉积时间和温度对镀层的影响。结果表明：阳极氧化电流在1.25 V（参比Al的电位）电位时出现峰值,在该电位下极化15 min,V-5Cr-5Ti基体可获得腐蚀均匀的可再生表面。16 mA/cm²下铝沉积,活化表面为（111）和（200）方向择优生长的纯铝涂层,与基体结合良好,室温下沉积75 min,可获得20 μm厚性能良好的铝涂层。     

钯在氢同位素分离和纯化工艺中的应用

在迄今所知的金属-氢体系中，钯氢体系的同位素效应最强，因此，钯被广泛用于氢同位素处理工艺中。文章简述了钯氢体系的同位素效应，综述了钯及其合金在氢同位素分离和纯化工艺中的主要应用及其发展。     

Al2O3/Au/Al2O3层状阻氚薄膜

采用磁控溅射法在316L不锈钢基体上分别沉积单层Al2O3膜、单层Au膜以及Al2O3/Au/Al2O3层状薄膜。采用气相渗透法在500℃,氘分压为0.06 MPa条件下测试了薄膜的阻氘性能。结果表明,3种薄膜氘渗透后,薄膜的形貌良好,无开裂、无剥落的现象,氘渗透率减低因子均比316L不锈钢基材增大一个数量级以上,阻氘效能按单层Al2O3膜、单层Au膜以及Al2O3/Au/Al2O3层状薄膜依次递升。Al2O3/Au/Al2O3层状薄膜的优异阻氘效能可归因于,延性的Au夹层使层状薄膜的力学性能得到显著提高;Al2O3层能阻止Au与基体间互扩散,使Au能充分发挥阻氘效能。本研究表明,由贵金属与陶瓷阻氚材料构成的层状薄膜是发展阻氚涂层的新途径。     

氦热脱附谱研究碳掺杂对铝中氦行为的影响

通过离子注入技术在铝中引入C,He两元素,并采用氦热脱附谱(THDS)研究了C掺杂对铝中氦行为的影响.注He纯铝的THDS中存在四个氦释放区间,分别归于小间隙环的解离、位错环的合并、位错环的皱缩及氦泡向样品表面的迁移.C掺杂后,铝中形成了高热稳定性的HenVmCx型复合物,造成样品中气体释放延迟.然而,随着C掺杂剂量的增加,THDS谱发生显著改变,低温区出现明显的释放峰,且C掺杂量越高,低温区的释放峰个数越多.     

钨粉中驻留氘去除技术研究

氢同位素在钨基材料中的滞留及有效去除,对于材料在聚变堆工况下的损伤评估和氢同位素燃料的投放有着重要的意义。为消除块体钨的几何尺寸因素在氢同位素滞留与有效去除研究中的影响,本工作使用钨粉进行了氢同位素滞留与有效去除的研究,采用热解吸法与同位素置换法两种方式对气相热充进入钨粉的氘进行去除,获得了两种方式去除后钨粉中氘的残留量、脱附特征峰、固溶度等结果。结果表明,两种去除方式对于钨粉中驻留的表面吸附、低能陷阱捕获和高能陷阱捕获的氘都有明显的去除效果；两种去除方式达到平衡的时间与条件不同；同位素置换法相较热解吸法去除效果更好,但操作难度更大,综合考虑,热解吸法具有较大优势。     

Ti1.0Cr1.5V1.7合金的氢同位素效应

采用电弧熔炼的方法, 制备了Ti_1.0Cr_1.5V_1.7合金。通过SEM、EDS和XRD对合金的形貌、组成及其氢化物的结构进行表征。结果表明, 合金组成不均匀, 存在网状的析出相。吸氢过程中的相转变只与吸氢量有关, 而与氢同位素种类无关。分离因子(α_H-D)测试表明, 压力对α_H-D的影响不大, 但氘丰度的增加会导致α_H-D的降低。温度对α_H-D的影响较复杂。α_H-D在213 K时有极大值2.29。当温度高于213 K时, α_H-D的实验值与谐振模型的计算值符合得很好, 且lnα_H-D与1/T之间存在线性关系; 当温度低于213 K时, 实验值与计算值之间存在较大差异。Ti_1.0Cr_1.5V_1.7合金氢化物的DSC分析结果表明, α_H-D在低温时的突变与相转变之间并无直接的联系。     

中国RAFM钢中驻留氘的热脱附行为研究

分别研究了中国自主研发的2种低活化铁素体/马氏体钢(CLAM钢和CLF-1钢)中氘的驻留情况,利用金相显微镜对材料的金相组织进行分析。结果表明,CLAM钢为等轴的回火马氏体相,而CLF-1钢金相组织为保持了板条马氏体形态的细小回火马氏体。通过氘的扩散常数计算2种钢中氘浓度分布,结果显示,CLAM钢和CLF-1钢在500℃、500kPa条件下,氘充饱和情况下氘浓度分别为7.43μg/g和5.7μg/g。在室温下放置0.5h后,CLAM钢和CLF-1钢中的氘分别损失了23%和51%。TDS实验结果表明,CLAM钢中的氘只有1个解吸峰,激活能为21kJ/mol,对应的氢陷阱为晶界和位错。CLF-1钢中的氘有2个解吸峰,解吸峰激活能为31kJ/mol,高温段解吸峰激活能为94kJ/mol。2种钢中低温段解吸峰对应的氢陷阱为晶界和位错,CLF-1钢低温段解吸峰的激活能略高是因为其晶粒尺寸小,氘原子的扩散路径更多。CLF-1钢样品高温段解吸峰对应的氢陷阱是由晶界和位错等缺陷与MC碳化物复合形成的新的氢陷阱。     

化学气相沉积钨中氘热脱附特性的定量分析

利用不同升温速率的热脱附谱法(TDS)研究了化学气相沉积钨(CVD-W)经70 eV/D、1.3×10~(25) D/m~2的氘离子辐照后,样品中氘的热脱附特性。结果表明:在该实验条件下,CVD-W中氘滞留总量在10~(19) D/m~2量级;氘的脱附温度区间为400～800 K;脱附总量与升温速率呈负相关,且脱附温度区间会随着升温速率提高而向高温区漂移;CVD-W中氘的主要俘获位为位错或晶界,氘的脱附活化能为0.88 eV,缺陷激活能为0.81 eV。     

氢、氘在铌膜中的渗透性研究

难熔金属铌具有机械强度好、选择渗氢速率高、成本低等优点,被认为是可以取代金属钯的渗氢分离材料。有效去除铌表面氧化层是获得快速渗氢性能的关键。采用机械磨抛和高温氢还原方法去除铌膜表面氧化物,并对处理后的铌膜进行了渗氢、渗氘实验。结果表明:机械磨抛和高温氢还原相结合能有效去除铌膜表面氧化物;600~800℃范围内氢、氘在铌膜中的渗透率(Φ)分别为ΦH=4.98×10-6exp(-6 406.9/T)mol·m-1·s-1·Pa-0.5和ΦD=3.51×10-6exp(-6 418.8/T)mol·m-1·s-1·Pa-0.5,相同温度下,铌中氢同位素渗透率高于CLAM钢,而低于Pd8.5Y0.19Ru合金,这归因于表面残余氧化物对氢同位素的渗透有一定阻滞作用。     

氘在钨铜复合材料中的渗透和滞留行为研究

对钨铜复合材料中的氢同位素渗透和滞留行为进行了研究,通过采用气体驱动渗透和热脱附谱测试获得了氘在钨及钨铜复合材料中的渗透率、扩散系数、溶解度及相关活化能数据,并对氘在钨铜复合材料中的渗透和滞留性能进行了分析。结果表明:1)氘在钨铜复合材料中的渗透率比在纯钨中大2～3个数量级;2)在钨铜复合材料中的扩散系数比在纯钨中大5～6个数量级;3)随着复合材料中铜的含量增加,氘的渗透率与扩散系数均呈现增大趋势;4)钨铜复合材料之间的相界面具有氘快扩散通道作用。氘在钨铜复合材料中的溶解度比起纯钨小很多,溶解激活能也更大,说明铜对氘在钨中的固溶可能具有减弱的作用,这与氘在钨铜复合材料中快速扩散的结论一致。在气相热充实验中,因为快速降温使钨铜复合材料中捕获的氘来不及释放,所以钨铜复合材料中氘的表观滞留量比纯钨高约1个数量级。