氧化石墨烯掺杂UO_(2)芯块制备工艺及性能研究

氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)掺杂改性二氧化铀(UO_(2))芯块是高性能核燃料研究的重点方向之一。为实现GO在UO_(2)芯块中的均匀分布及掺杂量的有效控制,利用固-液混合法和重铀酸铵(Ammonium Diuranate,ADU)共沉淀法制备了不同GO掺杂量的UO_(2)粉末,研究了制粉方法及GO掺杂量对GO在UO_(2)中混合均匀性的影响。采用放电等离子烧结制备了不同GO掺杂量的UO_(2)-GO芯块,探索了不同烧结参数的影响,并对燃料芯块的性能进行测试。结果表明,固-液混合法制备的GO掺杂UO_(2)粉末混合均匀度更好;放电等离子烧结得到的UO_(2)-GO芯块密度最高可达97.6%T.D.;GO掺杂量为1.5 wt.%的芯块在1000℃下的热导率较常规UO_(2)芯块提高了85.9%;制备的UO_(2)-GO芯块晶粒尺寸较为均匀,GO均匀分布在晶界处并形成了桥联导热网络,有效提升了掺杂芯块的热导率。

钨基氮化铀微球弥散燃料制备工艺及性能研究

金属陶瓷(CERMET)弥散燃料是目前核热推进反应堆用燃料研发热点。氮化铀(UN)微球具有高铀密度、高热导率、高填充率等特点,钨基体具有高熔点、高热导率及低线性热膨胀系数等优点,将两者结合形成的钨基氮化铀微球弥散燃料是空间核动力的理想候选材料。本文突破了碳热还原-氮化关键难点,成功制备了高纯UN微球,采用无压通氢烧结的工艺路线,实现了钨基UN弥散燃料芯块制备,研究了不同参数对UN微球和弥散燃料芯块性能的影响规律。结果表明,当碳化温度为1900℃、保温时间为8 h、氮化温度为1900℃、保温时间为3 h时,UN微球的纯度最高,达93.79%,相对密度为96%T.D.;以丙三醇为黏结剂、无水乙醇为稀释剂,对UN微球与基体钨粉进行湿混后直接装模压制,UN微球在钨基体中分布较均匀;使用氢气进行致密化烧结,在1900℃可获得95%T.D.以上致密度。对燃料芯块的性能测试表明,钨基UN芯块中的微球完整且分布均匀,微球中U、N原子比为1.04∶1,钨基体与UN微球界面粘附紧密,无分层;随着温度的升高,芯块的导热系数逐渐降低,100℃时的导热系数为182.6 W/(m·K)。

Al-Nb共掺杂对CaCu3Ti4-x(Al1/2Nb1/2)xO12陶瓷介电性能的影响

采用固相反应法制备了Al-Nb共掺杂的CaCu3Ti4-x(Al1/2Nb1/2)xO12(x=0,0.01,0.03,0.05)陶瓷,研究了Al-Nb掺杂量对于CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷物相结构、微观形貌和介电性能的影响,并对Al-Nb掺杂影响CCTO陶瓷介电性能的机理进行了分析。结果表明,在x≤0.05时,Al-Nb共掺杂不会影响CCTO的物相组成,但当x=0.05时,会抑制CCTO陶瓷晶粒的生长;当x=0.03时,介电常数在20 Hz^1 MHz的频率范围内显著提高,同时介电损耗在小于10 kHz的频率范围明显降低,综合介电性能得到提升。分析认为,Al-Nb共掺杂时会增大陶瓷晶粒电阻,同时也会提高晶粒的半导化程度,从而增强了CCTO陶瓷的IBLC介电响应。

UCO核芯颗粒制备工艺探索研究

针对高燃料效率、长寿命和安全性良好的UCO微球的规模化使用需求,本文通过开展硝酸铀酰溶解工艺、分散凝胶工艺及焙烧工艺研究,确定采用纯外凝胶法制备UCO微球最佳工艺参数。研究结果表明:U 3O 8粉末加入量为1000 g时,溶解最佳参数为硝酸加入量425 mL、去离子水加入量850 mL,当硝酸铀酰体积为100 mL、尿素加入量为37.8 g时,增稠剂的最佳加入量为90~93 g,既可保证分散后微球具有一定的强度,不会在干燥过程产生裂纹缺陷,又可保证其较好的成球性及分散效果。当UCO微球制备过程中原料的U/C摩尔比为1:1~1:2,可制备出含10%~15%UC 2相的UCO微球样品,核芯形貌较为均匀,球形度较好,表面平整、无沾污及夹杂物。

TA19钛合金中未完全转变组织特征与拉伸性能

采用TA19合金加热到β相变点以上短时保温25～90s,得到了介于等轴组织与片层组织间的一种未完全转变的特殊的过渡组织,研究了随保温时间的变化对未完全转变组织演变规律及对力学性能的影响。结果表明半等轴组织主要是在β相变点以上短时保温时,β基体中的合金元素Mo向原等轴α相中扩散不均匀,冷却转变过程中初生等轴α相局部被β转变组织分割所形成。随保温时间的延长,未完全转变组织逐渐被β转变组织所取代。在保温温度为1015℃,保温时间为45 s时,抗拉强度为1219 MPa,断面收缩率为29%,伸长率为14%,具有较好的强塑性。