高温熔铀环境下添加MgAl_2O_4的Mg-Y共稳ZrO_2基复相陶瓷耐腐蚀性研究

拟开发能取代核工业中常用石墨坩埚的氧化锆陶瓷容器,并对其高温铀蒸汽环境下的耐腐蚀性能进行研究。以超细氧化锆粉体为原料,Y2O3、Mg O作为稳定剂,同时加入一定量的Mg Al_2O_4,当Mg Al_2O_4添加量小于7 wt%时,在1700℃烧结可获得相对密度大于90%的氧化锆基复相陶瓷。所制备陶瓷试样在高温真空炉中与铀蒸汽进行了长达12 h的腐蚀试验,腐蚀后试样表面无明显裂纹,且表面腐蚀速率随时间的延长呈明显下降的趋势,从2 h的30 mg·cm-2·h-1降至12 h时的3 mg·cm-2·h-1。对腐蚀后试样表面进行SEM形貌观察,XRD和EDS分析,发现试样表面形成了一层含铝锆合金的类涂层状物质,阻断了铀蒸汽对试样的进一步腐蚀。实验结果表明特定组成的添加一定量Mg Al_2O_4的Mg-Y共稳氧化锆基复相陶瓷具有优良的抗热震性能,且能长时间耐高温铀蒸汽腐蚀,在核工业领域具有广泛的应用前景。