用掺碳活化烧结技术制取碳化硼材料

研究了 3种烧结活化剂 (葡萄糖、酚醛树脂和硬脂酸 )和不同的掺碳量对碳化硼烧结的影响。发现活化剂葡萄糖优于其它两种活化剂 ,以葡萄糖为活化剂 ,掺碳 3%,在 2 2 70℃氢气中常压烧结 1h获得的碳化硼材料密度为 2 .0 6 g/cm3 (相对密度 82 %) ,这一密度高于文献中报道的采用相同粒度粉末制得的结果。     

氚增殖剂Li4SiO4 陶瓷小球的制备工艺

欧洲和中国聚变堆固态产氚包层（TBM）的氚增殖剂倾向于采用直径0.5～2mm的Li₄SiO₄陶瓷小球填充床。本工作探讨锂陶瓷小球的性能指标设计,研究挤压-滚圆、烧结法制备Li₄SiO₄小球的工艺可行性,测试分析小球的密度、直径、球形度、晶粒尺寸、压碎载荷等性能。研究表明：挤压-滚圆成型、1050℃无压烧结的Li₄SiO₄陶瓷小球密度为90.4%TD,堆积密度为52.9%TD;平均直径为0.95mm,标准偏差为0.15mm;球形度为1.10;平均压碎载荷为18.50N,标准偏差为2.76N;平均晶粒尺寸为14μm;相结构由Li₄SiO₄主晶相、少量Li₂SiO₃和Li₂Si₂O₅等组成。采用优化的挤压 滚圆、烧结工艺可制备出合格的Li₄SiO₄陶瓷小球产品。     

亚化学计量U02-x燃料芯块的制备机理

亚化学计量U02-x芯块是一种设计新颖的特殊核反应堆用核燃料,很难采用传统压水堆超化学计量U02+x芯块工艺进行制造.本工作采用U02+x+U混合粉末为原料制备了U02-x芯块,研究了铀粉表面包覆处理方法、铀粉含量、成型压力、烧结气氛等工艺参数对芯块O/U比、烧结密度和微观结构的影响,探讨了U02-x环形芯块的亚化学计量形成机理.研究表明,当铀粉加人量(质量分数)分别为0,3%,6%时,芯块O/U比分别为2.010,1.991,1.982,平均晶粒尺寸分别为10,15,20μm;当铀粉加人量为50%时,O/U比为1.943,样品发生熔化.亚化学计量UO2-x芯块必须在干燥惰性气氛中密封保存.     

掺杂Cr2O3对UO2芯块烧结行为的影响

提高燃料燃耗的一个有效手段是通过增大UO₂晶粒尺寸来减少元件内部气体压力,在大晶粒UO₂芯块中,裂变气体到达晶界表面的距离增加,因而裂变气体的释放速率降低,元件内部气体压力的增高缓慢。本文研究了添加Cr₂O₃对UO₂晶粒尺寸的影响。对纯UO₂、添加0.5% Cr₂O₃及5% Cr₂O₃ 3种配方的芯块进行了试验,在5%H₂Ar保护下,以10 ℃/min和5 ℃/min的升温速率升温至1 700 ℃,然后烧结2 h或4 h,对比纯UO₂芯块与添加Cr₂O₃的芯块发现,添加Cr₂O₃可有效增大晶粒尺寸;较长的烧结时间可促进晶粒长大;较低的升温速率也使晶粒长大。烧结过程产生液相烧结,液相浸润晶粒边界,促进晶粒长大。     

热压烧结UN陶瓷芯块的性能

UN燃料具有铀密度高、熔点高、热导率高、热膨胀系数低、辐照稳定性好等优点,是未来空间核电源、核火箭、快堆和ADS的重要候选燃料。本文采用金属铀粉与氮气在300～400℃直接发生化合反应,制得单相U₂N₃粉末。粒度为38.3 μm的U₂N₃粉末在1 600 ℃真空热压烧结,制得相对密度为93.5%、存在少量金属铀相的UN陶瓷;而18.1 μm的U₂N₃粉末在1 550 ℃真空热压烧结,制得相对密度为96.1%、不残留金属铀相的UN陶瓷,U与N的总质量分数为99.57%,每个金属杂质含量均低于50 μg/g,氧含量为1 048 μg/g,碳含量为502 μg/g。U₂N₃在1 027 ℃以上将会完全分解成UN,UN在1 627 ℃以上也会发生分解。     

碳化硼粉气流粉碎机理

对以管式炉碳热还原法制得的平均粒度为20.μm的碳化硼粉进行了气流粉碎实验。结果表明：随着粉碎次数增加，粒度迅速下降，其平衡粒度达到0．45μm，远小于相应条件下普通球磨的4／μm，振动球磨的2／μm；可避免球磨筒和球的磨损对粉末的污染，而且能连续作业，生产率高；对这种原粉粉碎4次是适当的，可得到约0．6μm的细粉，进一步增加粉碎次数其粒度降低不大，但能耗大大增加。对气流粉碎机理进行了探讨，气流粉碎既有很强的冲击粉碎作用，又有很强的摩擦粉碎作用，哪一种机制起主导作用，取决于进粉粒度：开始时粉末粒子较粗，以冲击粉碎为主，经过数次粉碎之后，粒子较细，以摩擦粉碎为主；在粉碎之初，冲击粉碎对粉末的细化，即对粉末平均粒度的降低，起决定性的作用；随着粉末的细化，摩擦粉碎对粉末平均粒度降低的贡献增加。     

碳化硼-硼化钛复合陶瓷的制备

研究了TiB2、TiC、Ti三种添加剂对超细B4C粉末的无压烧结(2 200℃×1 h)密度的影响.结果表明,加入Ti粉末对B4C的烧结没有产生明显的影响,最高密度不超过86%理论密度;而TiB2对B4C的烧结致密化有明显的促进作用,当TiB2含量达到50%时,复合陶瓷的烧结密度达到92%理论密度;TiC对B4C的烧结致密化影响比较复杂,过少或过多时均不能获得最高的烧结密度,当TiC含量为30%时,密度达到最高值(94.5%理论密度).B4C-TiC反应烧结陶瓷由B4C、TiB2、C三相组成.     

碳化硼-硼化钛复合陶瓷的制备

研究了TiB2、TiC、Ti三种添加剂对超细B4C粉末的无压烧结(2200℃×1h)密度的影响。结果表明,加入Ti粉末对B4C的烧结没有产生明显的影响,最高密度不超过86%理论密度;而TiB2对B4C的烧结致密化有明显的促进作用,当TiB2含量达到50%时,复合陶瓷的烧结密度达到92%理论密度;TiC对B4C的烧结致密化影响比较复杂,过少或过多时均不能获得最高的烧结密度,当TiC含量为30%时,密度达到最高值(94.5%理论密度)。B4C-TiC反应烧结陶瓷由B4C、TiB2、C三相组成。     

机械合金化Fe基预合金粉末对金刚石刀头性能的影响

探索了Fe-Cu-Ni-X(X=W、Mo、Ti、C、B4C)系粉末的机械合金化工艺,及其对热压烧结金刚石刀头强度和硬度的影响.发现干法球磨20小时可以得到15μm的预合金粉末,除W、B4C之外,其它元素均可固溶入Fe中;经930℃热压烧结后,Cu又从Fe中析出,同时形成WC等硬质相;B4C可能在球磨过程中产生了部分非晶化,经高温烧结后又恢复了结晶态,B4C并未与W、Mo、Ti等合金元素反应形成金属硼化物;将80vol％机械合金化预合金粉末与20vol％的45/50#镀Ti金刚石颗粒均匀混合后,进行930℃热压烧结,随着B4C含量增加,金刚石刀头的硬度逐渐增大,而抗弯强度在1％ B4C时达到最高值949MPa,硬度为HRB120.7.     

3Y—TZP／Al2O3复合粉末的相变研究

采用化学共沉淀法制备了3Y－TZP／Al2O3纳米级复合粉末,研究了Al2O3含量和煅烧温度对粉末的相结构和ZrO2晶格常数的影响。研究表明：800℃,1h煅烧的复合粉末只出现t-ZrO2相,不出现Ａl2O3的任何晶相,当Al2O3质量分数不大于10％时,ZrO2晶格常数随Al2O3含量增加而减小,但当Al2O3质量分数为20％时,ZrO2晶格常数反而略有增大;当温度升至1200℃时,开始形成α-Al2O3,Al2O3对ZrO2晶格常数的影响减小;当温度达到1450℃时,完成了向α－Al2O3的转变,故Al2O3不再对ZrO2晶格常数产生影响。