氮化处理的贫铀表面在盐雾环境中的腐蚀行为

利用激光共聚焦显微镜(CLSM)、扫描电子显微镜(SEM)和激光拉曼光谱(Raman Spectroscopy)等技术研究了氮化处理的贫铀表面在盐雾环境中的腐蚀行为。结果表明:盐雾环境对氮化处理的贫铀表面具有较强的腐蚀破坏作用;在含夹杂缺陷位置最先发生点蚀,随着在盐雾环境中暴露时间的延长,腐蚀加剧,氮化改性层被破坏,直接导致基体发生严重的腐蚀;盐雾环境中贫铀的腐蚀产物中含有U3O8。     

DU-Ti合金表面N+Ti+多层Ti/TiN复合膜的制备与耐蚀性

采用单一的表面改性技术难以提高贫铀钛合金(Du-Ti)的耐蚀性能.采用等离子体浸没离子注入技术依次在Du-Ti合金表面注入N和Ti,再利用非平衡脉冲磁控溅射技术制备多层Ti/,TiN,研究了膜层的形貌、结构及耐蚀性能.结果表明:膜层厚约3μm,呈柱状结构,致密,但存在一些微缺陷,膜基结合紧密;膜层出现面心立方结构的TiN和密排六方的Ti,在DU-Ti合金界面形成了少量的UO2,没有铀的氮化物;膜层耐蚀性能较基体得到较大提高;微观缺陷是TiN层局部片状脱落的主要原因,外层TiN出现片状脱落后.注入层和内层Ti/TiN多层膜仍能有效保护基体.     

离子轰击对氮化铀表面氧化行为的影响

采用离子氮化技术制备得到一定厚度的氮化铀层,以不同能量的氩离子轰击考察氮化铀的辐照氧化行为,并与大气中的自然氧化行为进行对比,考察材料在辐照环境下的稳定性。结果表明,氮化铀表面经氩离子轰击后,表面形貌发生了改变;氩离子轰击氧化与大气中的自然氧化行为存在差异,离子轰击增强了氮化铀表面的氧化程度,但其对氧化行为的影响主要在浅表面,大气氧化的氮化铀氧化层更厚;随着氩离子轰击能量的增加,表面氧化物含量及氧化层深度显著增加。总体而言,氩离子辐照对氮化铀层的影响随深度的增加而减弱,并不影响氮化铀的整体稳定性。     

钽表面的甲烷等离子渗碳改性技术研究

为了增强钽表面的高温抗氧化、抗腐蚀性能,使用基于空心阴极效应的离子渗碳法,以氩气和甲烷作为渗碳气体对钽片表面进行渗碳实验,利用X射线衍射、扫描电镜、俄歇电子能谱分别对改性层进行成分、形貌及元素化学状态等分析。实验结果表明,在渗碳温度1300℃,渗碳时间20 min的条件下可以得到由Ta C与Ta2C两相组成、厚度约为6μm的渗碳层,其中表层Ta C厚度约为3.5μm,过渡层中碳含量呈梯度分布。渗碳后样品改性层表面变得致密并消除了基体的孔洞缺陷。碳与钽的俄歇峰位变化说明渗碳过程中碳元素进入了样品表面并与钽结合,渗碳过程中表层组分逐渐由金属钽向Ta C转变。     

铀表面脉冲辉光等离子氮化初步研究

采用脉冲辉光等离子体离子氮化技术对贫铀表面进行了氮化处理,采用俄歇电子能谱(AES)对氮化层进行元素深度剖析,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对氮化层组织结构进行了分析表征。结果表明:脉冲偏压-900 V,工作氮分压50 Pa、100 Pa,氮化时间2.5 h~4 h下在贫铀表面能获得约20μm厚的氮化层,氮化层为U2N3的单一立方结构且均匀致密,脉冲辉光等离子氮化技术能在贫铀表面实现氮化。     

铀表面全方位离子注入渗氮处理研究

利用全方位离子注入技术在金属铀表面进行渗氮处理。结果表明,离子注入温度和脉宽是关键工艺参数;提高基体温度,明显增加氮离子在铀中的注入深度。利用俄歇电子能谱（AES）分析注入工艺参数与渗氮层深度间的关系,增加注入脉宽能明显提升含氮层深度。在其它工艺参数不变的情况下,采用60μs脉宽的渗氮层深度比40μs有显著增加,而80μs注入脉宽的渗氮层深度比低温氮离子注入深度提高一个数量级。脉冲负高压对渗氮层深度影响并不明显,但会提高氮的保持剂量。     

铀表面等离子体浸没离子注入沉积制备氮化层+Ti/TiN多层膜的结构与性能

为了改善金属铀的摩擦磨损和抗腐蚀性能,采用等离子体浸没离子注入沉积(PIII&D)技术在铀表面氮化,再沉积Ti/TiN多层膜.利用扫描电镜和X射线衍射分析了薄膜的形貌和组织结构;对薄膜的摩擦磨损和抗湿热腐蚀性能进行了测试.结果表明:薄膜表面致密,界面晶粒柱状生长方式被阻断,晶粒细化;薄膜为Ti和TiN的双相结构,衍射谱中出现了UO_2和U_2N_3的衍射峰;薄膜大大提高了铀基体的摩擦磨损和抗湿热腐蚀性能,调制周期对薄膜性能的影响较大.