含氟高分子材料包覆铝核壳材料研究进展

金属铝(Al)具有高燃烧热值、高密度、低耗氧量等优异性能,是固体复合推进剂领域最受青睐的金属添加剂。为了提高固体复合推进剂的性能,有必要采取措施对Al进行包覆改性。近年来含氟高分子包覆Al因其优异的综合性能而受到广泛关注。介绍了不同种类的含氟高分子包覆金属Al核壳材料、不同包覆方法、Al核壳材料的性能以及含氟高分子与Al的作用机理,总结发现通过Al核壳结构设计、含氟高分子引入和Al颗粒表面的自活化策略等途径,含氟高分子与氧化铝层之间的表面发生剧烈的氧化过程,增强Al核壳材料点火和燃烧性能,显著改善推进剂的燃烧团聚和燃烧效率。但目前含氟高分子包覆Al核壳材料研究过程仍存在许多不足,如缺乏新型多元含氟高分子包覆Al的能量性能的研究;缺乏Al颗粒与包覆层在高升温速率下作用机理的认识;包覆效率和批量制备能力低,阻碍了其实际应用等。未来可从进一步增强朝着研发新型含氟聚合物、研究对反应历程中产物的实时捕捉和开发工业化生产制造技术等方向发展。

铝基核壳材料AP/Al的制备及性能研究

以AP和铝粉为原料,采用“AP预处理+表面沉积”两步法工艺制备了以铝粉为“壳”的铝基核壳材料AP/Al;采用SEM-EDS、粒度分析、密度测试等方法表征了AP/Al的表面形貌、元素分布、粒度分布和密度等物理特性,对比测试了铝基核壳材料AP/Al的感度性能、热分解性能、爆热及残渣活性铝含量并与AP/Al物理混合物进行了对比;运用Flynn-Wall-Ozawa方程计算了AP/Al物理混合物及铝基核壳材料AP/Al的分解活化能,并通过高速摄像机记录了铝基核壳材料AP/Al的燃烧特性。结果表明,铝基核壳材料AP/Al是以AP为“核芯”、铝粉为“壳”,密度为2.0485 g/cm^(3)的类球形颗粒;相比于物理混合物,铝基核壳材料AP/Al静电火光感度由27.94 mJ提高至102.88 mJ,AP低温分解和高温分解活化能分别提升10.9和9.0 kJ/mol,爆热值未出现明显降低(物理混合物为9298.4 J/g,铝基核壳材料AP/Al为9260.6 J/g),但铝基核壳材料AP/Al残渣中活性铝质量分数降低90%以上;有别于传统铝粉燃烧的拖拽火焰,铝基核壳材料AP/Al燃烧时,铝液滴溅射大量细颗粒铝珠,且燃烧火焰更加均匀、明亮。

铝质黏结剂型壳材料与制备工艺研究

在高温合金熔模精密铸造中,黏结剂的选择是一项最为关键的核心技术。常用的传统黏结剂为硅质黏结剂,然而这种黏结剂在高温下会化学分解,进而引起强度损失,限制了它的发展。铝质黏结剂具有熔点高、结构稳定的特点。本文通过对比铝质黏结剂型壳材料在不同条件下的工艺参数,初步确定了铝溶胶在精密铸造应用方面的技术指标及其匹配性。通过在铝溶胶涂料中加入质量分数为0.4%Cr+(III)离子溶液,初步解决了铝溶胶水溶可逆的问题,并研究了一种铝溶胶-硅溶胶复合壳型,其在1500℃时有8.4 MPa的高温抗弯强度。

事故容错燃料包壳材料在水化学环境中的动水腐蚀试验

为了掌握事故容错燃料(ATF)包壳材料的耐动水腐蚀性能,搭建了专设台架以模拟堆芯部位的热工水力环境和水化学环境。针对普通Zr合金及涂覆Cr金属涂层的Zr合金、FeCrAl合金等ATF包壳候选材料在空管条件和内置电加热棒条件下分别开展动水腐蚀试验。结果表明:这三种材料在水化学环境中经动水腐蚀28 d后表面均未产生明显的氧化膜,表明各材料均有较好的短期耐蚀性;与空管条件相比,在内置电加热棒条件下,Zr合金和涂覆Cr金属涂层的Zr合金表面的颗粒状氧化产物更密集,抗氧化性能更优;在空管条件和内置电加热棒条件下,涂覆Cr金属涂层的Zr合金相较于普通Zr合金具有更好的耐蚀性,但在内置电加热棒条件下,两种材料表面均检测到其他相,有待进一步研究。

纳米金刚石-石墨核壳材料与sp^(2)键关联的表征分析

NDs粉作为电极材料会使氧化还原物质溶液的电化学活性得到增强,归因于NDs颗粒表面不饱和的sp^(2)键,导致其表面态密度增加。文章以爆轰法合成的纳米金刚石作为样品,通过管式炉烧结改性制备纳米金刚石-石墨核壳材料(NDs@G),以XRD、Raman、TEM以及XPS一系列检测手段对材料的基本性质进行表征和区分。

面向液态金属冷却堆的高性能包壳材料研究进展

包壳是核燃料与冷却剂之间最直接的隔离屏障,面临着高温、高压、腐蚀及辐照等一系列考验,是反应堆的第一道安全屏障,起到防止核燃料外泄的重要作用。因此,包壳材料的选择直接决定了燃料组件的服役安全性、稳定性和经济性。当前第四代核能系统中最具发展前景的液态金属冷却堆(如钠冷快堆、铅冷快堆等),其候选包壳材料主要围绕奥氏体不锈钢、铁素体/马氏体不锈钢、ODS合金以及难熔合金开展研究,重点关注材料在极端环境(高温、辐照)下的力学性能以及液态金属相容性等。本文主要对几类重点候选包壳材料进行调研,总结目前材料的优缺点及发展方向。目前包壳材料研究聚焦辐照、高温力学和腐蚀耦合的作用场景,但获得兼顾多性能优化的新材料仍极具难度和挑战。材料基因工程目标在于通过“高通量材料计算、高通量材料实验以及大数据和人工智能”技术加快材料“发现-研发-生产-应用”全过程,缩短材料研发周期,因此希望借鉴材料基因工程的理念,利用材料数据库结合机器学习的方法,加速设计多目标优化的高性能包壳材料,以满足第四代核能系统的设计要求,推进其快速发展应用。

电弧离子镀制备耐事故包壳材料厚Cr涂层及高温抗氧化性能

目的在Zr-4包壳材料表面制备具有耐事故高温性能的抗氧化厚Cr涂层,保护Zr基体,以防止与高温水蒸汽反应。方法采用自主研发的φ155 mm大弧源电弧离子镀技术在Zr-4合金表面制备约20μm的Cr涂层,通过X射线衍射仪(XRD)分析氧化前后的物相变化,通过扫描电子显微镜(SEM)和电子探针(EPMA)研究厚Cr涂层在不同温度下产生的多种缺陷,探究厚Cr涂层对Zr基体的防护机制。结果当涂层沉积速率>3μm/h,制备的Cr涂层均匀致密,结合力优异,具有柱状晶结构,可经受至少15.8%的形变量,其抗塑性形变能力优异。沉积Cr层样品经过1000、1100、1200℃氧化,保温1h后快速冷却至室温,厚Cr涂层分化为Cr Ox层、Cr_2O_3层、残余Cr层和Cr-Zr扩散层。经受苛刻条件(1200℃/3600 s)测试,除保持连续性的氧化层外,在基体上仍残余良好结合的6.8μm Cr层。氧化层两次开裂阻止基体被进一步破坏。Cr-Zr扩散层是由Zr元素向Cr涂层方向渗透生长的。1200℃时,在基体近表面处产生的大尺寸隆起,是由于在近表面处韧性β-Zr(O)相转变为脆性α-Zr相,以及Cr偏聚贫Sn造成的。残余Cr层的柱状晶结构会形成Zr-O扩散通道,对涂层最后失效将起关键作用。结论 Zr合金包壳材料镀覆20μm的Cr涂层具有充分的耐事故能力,在严苛的事故条件测试下,各缺陷均未能使Zr-4合金基体暴露,涂层能够形成有效壁垒,防止锆合金基体暴露造成核事故,阻止基体进一步被破坏。

牙科铸钛用型壳材料的研究

在国内外牙科铸钛用包埋料的膨胀试验与铸件精度试验的基础上 ,确定牙科铸钛修复体的精度与铸钛专用包埋料膨胀量之间的定量关系 ,并研制出了国产新型铸钛专用包埋料。临床试验结果表明 ,自行研制开发出的新型包埋料在精度上已达到美国ADA标准 ,钛冠的颈部间隙值和颌面间隙值在 2 0～ 40

国内外钛合金精密铸造型壳材料的发展概况

介绍了国内外铸造钛合金用石墨型、难熔金属面层及氧化物陶瓷型面层型壳材料的发展与应用状况 ,比较了国内外在这一领域的技术差距 ,提出应开发。

国产快堆包壳材料CW316(Ti)SS高温强度下降的微观机理分析

冷加工316(Ti)不锈钢CW 316(Ti)SS是我国首选的快堆包壳材料,国产材料的常规力学性能与国外数据相当,但高温蠕变和高温持久强度数据却较低。本项研究主要是通过观察、比较国产快堆包壳材料和俄罗斯快堆包壳材料在高温下微观结构的变化情况,并结合对国产材料高温持久断裂试验样品的断口形貌观察结果,分析得出:国产材料长时高温力学性能下降的主要原因是沿晶界的σ相析出。

肠溶胶囊剂的囊壳材料及其制备研究概况

目前设计口服结肠释药系统（the oral colon drug delivery system,OCDDS）方面的制剂成为了国内外研究的热点和难点,而采用肠溶胶囊剂技术制备OCDDS制剂优势明显,引起了广大研究者的高度关注。本文从肠溶胶囊剂的特点、肠溶胶囊壳及包衣材料、肠溶胶囊剂的制备方法、囊壳配方、肠溶包衣液配方等角度出发，对肠溶胶囊剂的研究进展概述如下。

软胶囊囊壳材料的研究概况

分类概述软胶囊囊壳材料的理化性质及对软胶囊稳定性的影响,其中包括明胶和各种替代材料以及非胶体材料(如增塑剂、抗氧化剂等添加剂)。

超临界水冷堆包壳材料用C-276合金的热拉伸行为研究

采用G1eeble-3500热模拟试验机,利用金相显微镜、扫描电子显微镜等手段,研究了不同温度对C-276合金热拉伸行为的影响。结果表明:该合金在1050~1250℃具有良好的塑性,断面收缩率均大于70%,且在1200℃时最大;在950-1250℃热拉伸试样断口处均有颈缩现象,为沿原始晶界开裂,且韧窝随温度的上升而增多、变深,塑性越来越好,当温度超过1200℃时断口韧窝数量开始缓慢减少,塑性缓慢下降;随着温度的上升,合金的动态再结晶百分比增大,且再结晶晶粒开始缓慢增粗,在1150-1250℃时发生完全动态再结晶。对于C-276合金,当应变速率为1s^-1时,最佳的热加工温度范围为1150~1250℃。

贵金属纳米核壳材料的研究进展及其应用

从单金属、双金属和多金属核壳体系3个方面系统综述了几种典型的贵金属金、铂、钯、铑等纳米核壳材料的研究进展及其在催化领域的相关应用,同时指出了目前该领域存在的问题,并对其发展方向进行了预测。

法国压水堆燃料元件新一代包壳材料的发展

概述了法国对核电站燃料元件包壳材料锆合金的开发与研究现状 ,着重介绍了所开发的新锆合金(M2、M3、M4、M5合金)在堆内外的性能。其中M4和M5合金包壳在燃料棒燃耗达到55GW·d·t -1的辐照考验结果表明 ,它们在堆内的腐蚀、蠕变和辐照伸长等性能优于改进型Zr 4合金包壳。尤其是M5包壳具有更好的堆内性能 ,目前正在经受第6个循环的考验(63GW·d·t -1)。已获得的数据表明 ,M5合金能适应高燃耗(>65GW·d·t-1)

基于建筑延展方向的钢筋混凝土壳材料抗性优化

基于ABAQUS有限元模型,对建筑延展方向的钢筋混凝土壳材料抗性优化进行了研究,建筑结构的荷载能力在使用了非线性钢筋混凝土材料后明显减小,突出了混凝土材料的非线性的影响,非线性结构减少了失去稳定性的临界荷载。对双向混凝土壳线弹性特征值屈曲进行分析时,混凝土壳稳定性受材料非线性效应的作用明显,几何的非线性要比材料的非线性低,可是混凝土壳的材料失稳荷载受其影响较大。在单一变量下,对带有幅值分别为0、22、95、158 mm进行组合屈曲模态、最低阶屈曲模态初始缺陷组合钢筋混凝土壳进行稳定性分析。结果显示,组合屈曲模态及最低阶屈曲模态对稳定极限承载力影响较小。建筑结构中壳板的厚度有205、305、405 mm,将没有被改动过的混凝土壳以及临界最低模态的双向钢筋混凝土壳做出双非线性的稳定性实践,经研究它们的最大荷载系数都超过2,符合施工要求,壳板厚度减小能提高结构稳定安全系数,最大变形点对应位移增加较小,设计时根据工程情况适当减小壳板厚度。

高分散CeO2@C核壳材料催化2-取代苯并噻唑的合成研究

以木质素低聚物为前体,在氩气下600℃碳化制备了高度分散CeO2@C核壳材料催化剂,并对催化剂进行了X-射线衍射(XRD),拉曼光谱(Raman),透射电镜(TEM)表征,催化剂核壳结构的限域作用与较高的石墨化程度,提高了催化剂的稳定性和催化活性。研究了CeO2@C核壳材料催化剂在以纯O2为氧化剂下,由邻氨基苯硫酚和醛类缩合而得到2-取代苯并噻唑,通过单因素实验,确定了合成标题化合物的工艺条件,并获得良好的收率。

Fe_3O_4/TiO_2-CaSO_4核壳材料的制备及光催化性能试验

本实验用反滴法化学共沉淀工艺合成Fe3O4。再以制备的Fe3O4为核心,采用液相沉积法制备Fe3O4/TiO2-CaSO4核壳材料。对样品的形态、结构和光学性质进行了X射线荧光和X射线衍射(XRD)表征。以催化降解活性大红BES来考察其光催化性能,并研究了沉淀时pH、煅烧温度、PEG(4000)加入量对粉体催化性能的影响。结果表明:所制备的粉体无论从节能方面还是从环保方面均是一个优良的催化剂;当粉体用量为4.5 g/L,50 mg/L的活性大红溶液在紫外灯下照射120 min后,降解率可达到99.5%。并且,所制备的粉体还可以回收利用。

反应堆用SiC陶瓷基复合包壳材料研究进展

核燃料元件的包壳材料是反应堆安全的重要屏障。随着核动力反应堆向高燃耗、长燃料循环寿命、高安全性趋势的发展,传统Zr合金包壳材料因其铀燃耗极限(62 MW·d/kg)、高温腐蚀、氢脆、蠕变、辐照生长、芯/壳反应等缺陷,已不能满足未来第四代核能系统燃料元件对包壳材料的苛刻要求。Si C因其更小的中子吸收截面、低衰变热、高熔点及优异的辐照尺寸稳定性等优点,以Si C为基体的陶瓷基复合材料成为新一代包壳材料研究的热点。结合Si C的晶体结构、热物理特性,对其在第四代核反应堆包壳材料中的设计思路、中子辐照效应、热一力性能、与UO,的化学反应等进行了概述,对SiC基复合材料在未来核能领域的应用前景进行了展望。

包壳材料对SCMR堆芯物理参数的影响研究

建立混合能谱超临界水冷堆(SCMR:Super-Critical Water-cooled Mixed-Reactor)堆芯物理模型;计算了不同包壳材料时,堆芯有效增殖系数、剩余反应性、缓发中子有效份额和空泡反应性等堆芯参数,并对计算结果进行了分析比较.结果表明:从反应堆物理设计的角度考虑T-91钢作为包壳材料,具有较好的物理响应特性,为混合能谱超临界水冷堆的设计提供了理论基础.