凝胶注模成型研究进展

凝胶注模成型是20世纪90年代初美国橡树岭国家实验室首创的胶态成型工艺.该工艺利用有机单体聚合反应形成的三维网络凝胶特性,使陶瓷悬浮体注入模具后原位固化成陶瓷坯体.它具有坯体均匀、坯体密度高、坯体强度高、近净尺寸成型等显著优点.本文全面阐述了凝胶注膜成型的近十年来的研究进展,并对其研究前景进行了展望.     

UO2凝胶球陈化洗涤干燥工艺研究

通过加入预陈化过程、控制陈化时的升温速率,使凝胶球内外完全胶凝且均匀一致;通过洗涤时去离子水温度及洗涤次数的控制,避免小球开裂,减少废液量;通过干燥时真空度与温度的调节,避免小球开裂,均匀干燥。采用重络酸钾滴定的方法测量了陈化液中NO3-浓度随陈化时间的变化,进而判定陈化结束的时间;测量了洗液中NO3-浓度,进而判定洗涤过程是否结束。采用该陈化洗涤干燥工艺顺利完成了多批次的验证试验,最终制备出了满足设计要求的UO2核芯。所采用的陈化洗涤干燥3个工艺步骤在一台设备中顺序完成,适用于大批量UO2凝胶球(～3kgU/批次)的制备,可用于规模化的生产。     

钙掺杂对铬酸镧热膨胀系数的影响

利用固相法合成的铬酸镧粉制备铬酸镧样品。研究了钙掺杂量对铬酸镧样品热膨胀系数的影响。结果表明：当钙掺杂铬酸镧时,Ca^2＋于A位取代La^3＋,引起A位离子半径减小,晶胞参数发生变化,同时Cr^3＋变价形成Cr^4＋,引起了O^2--O^2-和Cr^3＋-O^2-键长、键角和键能相应改变,从而对铬酸镧样品的热膨胀系数和相变温度造成影响;从室温到1000℃,铬酸镧的热膨胀系数随钙掺杂量增加而增大,由正交结构向菱形结构转变的相变温度随钙掺杂量增加呈线性提高。     

规模化制备重铀酸铵微球的设备及工艺研究

本文介绍了由清华大学核研院建立的规模为每批次3 kg U,用于制备重铀酸铵凝胶微球的外胶凝工艺生产线,重点介绍了具有创新性的溶解、煮胶、分散一体化设备、陈化洗涤干燥一体化设备及振动分选机。并以规模化的关键设备为基础,重点解决了如何实现欠酸溶解、煮胶沉淀问题、滴球过程中的喷嘴内径变化及陈化洗涤干燥过程对成球的影响等问题。最终采用新研制的规模化的设备及工艺成功地生产出了直径合格的重铀酸铵凝胶微球,为后续工艺及最终得到合格的UO_2核芯微球做好了准备。     

内凝胶工艺结合碳热氮化法制备ZrN纳米粉体

采用内凝胶工艺制得无定形的氧化锆凝胶与炭黑均匀混合的前驱体粉末,获得的前驱体在氮气条件下进行碳热氮化处理后得到氮化锆(ZrN)纳米粉体。结合热重/差式扫描量热分析(TGA/DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等手段,对内凝胶前驱体的热处理行为、所得产物的物相组成、微观形貌及显微结构等进行了表征。研究结果表明,氮化温度的升高有利于氮化程度的提高,1400℃氮化温度下可得到纯相纳米ZrN粉体;此外,碳的引入在热处理过程中起到了必要的还原作用,且碳的加入量需要适当,C/Zr摩尔比接近2是获得纯相ZrN粉体产物较为合适的条件。     

溶胶-凝胶法制备二氧化铀核芯的U3O8欠酸溶解工艺

在UO₂核芯的制备工艺中,为获得高浓度铀的硝酸铀酰溶液,同时降低溶液中硝酸根含量,即获得低于硝酸铀酰标准化学计量比（硝酸铀酰中硝酸根与铀酰离子化学计量比为2）的溶液,必须采用欠酸溶解工艺。本文采用分批加料和阶段性加热方式获得了很好的溶解效果,得到的硝酸铀酰溶液中U含量为2.1～2.5 mol/L,NO₃^-和U的摩尔浓度比为1.6～1.8,溶液pH大于1.4,从而成功制备出合格的欠酸溶解的硝酸铀酰溶液。在此基础上,根据多次溶解试验的结果总结出了溶液密度与U含量的经验公式。     

高温电解水蒸气制氢用SOEC微晶玻璃密封材料制备

与高温气冷核反应堆耦合下的高温固体氧化物燃料电解池(SOEC)电解水蒸汽制氢是目前已知效率最高最先进的制氢技术之一,是有效利用核能的一种途径,因此是当前国际能源环保领域的热点课题和首选方案.此方法需要在高温下长期运行,且在系统开启和检修等运行环节中必然会遇到热循环和热疲劳,因此需要高性能的密封材料.选择Ba-Ca-Si-Al-B-La-O体系微晶玻璃作为研究对象,研究其制备和热处理析晶工艺.研究发现通过两步析晶法,获得了整体均匀析晶的微晶玻璃密封材料,在工作温度下热膨胀系数可达到11.5×10~(-6) K~(-1),可与电解质、连接体等材料形成热匹配.该材料的软化温度约为763 ℃,在SOEC堆的工作温度下可实现密封.     

水溶性高分子PVP对陶瓷凝胶注模成型坯体表面起皮的抑制作用与机理

在凝胶注模成型的丙烯酰胺单体溶液中加入适量的聚乙烯吡咯烷酮(ＰＶＰ),可有效地克服在空气气氛下单体聚合形成凝胶网络的氧阻聚问题,从而消除了坯体表面起皮现象,达到精确控制坯体尺寸的目的．本文研究了加入ＰＶＰ对Ａｌ_２Ｏ_３粉料的分散性、陶瓷浆料的静/动态流变特性、生坯的强度以及显微结构的影响;并通过红外光谱初步分析了ＰＶＰ消除陶瓷坯体表面起皮现象的作用机制,即利用ＰＶＰ增稠作用和ＰＶＰ分子间的氢键作用在表面处起到粘结粉体的作用．     

先进结构陶瓷材料研究进展

重点介绍了近年来国内先进结构陶瓷围绕国民经济发展急需,在国家有关科技计划的支持下,进行新材料、新产品的研究与开发所取得的一部分有代表性的科研成果同时也介绍了中国在跟踪国际科技前沿,对新思路、新技术、新工艺进行广泛探索所取得的进展.随着中国国民经济的高速发展,各行各业对先进结构陶瓷材料的需求快速增长,其应用范围更加广泛,地位越来越重要.     

基体对陶瓷复合膜的影响

以AlCl3·6H2O代替异丙醇铝作为原料,合成了AIOOH溶胶,再在多孔α-Al2O3基体上,通过浸提法制备了α-Al2O3陶瓷复合膜,研究了基体质量对膜和成膜过程的影响.研究发现,基体的质量不但对膜的制备工艺过程有很大的影响,还对最终膜孔的结构及热处理烧结机理过程有重要影响.考察了γ-Al2O3薄膜的孔径和分离渗透性能随温度变化的规律,以便利用γ-Al2O3的相变烧结过程原理,控制复合层陶瓷膜的孔径大小和分布.