Gd_(2-x)Nd_xZr_2O_7烧绿石的高温高压快速合成

为了探索模拟三价锕系核素在Gd2Zr2O7基材中的快速固化方法,按照化学计量关系Gd 2-x Nd xZr2O7(x=0.42和x=0.86)设计配方,以Gd2O3,ZrO2和Nd2O3(Nd3+作三价锕系核素替代物)粉体为原料,进行了高温高压合成实验。制备的样品通过X射线衍射分析和扫描电镜分析表明:在压力分别为3 GPa,3.5 GPa,4 GPa,温度为1 573 K,1 673 K条件下保温保压15 min,获得了单相烧绿石结构的Gd 2-x Nd xZr2O7致密烧结体。该方法可为锆基烧绿石陶瓷固化锕系核素提供一种快速高效的技术途径。

Nd^(3+)在锆英石中的固溶度研究

为了研究Nd3+(三价锕系核素的模拟物)在锆英石固化体中的固溶度,以ZrO2、SiO2和Nd2O3粉体作原料,按照化学计量式Zr1-xNd4x/3SiO4(x=0.01～0.10)设计配方,利用高温固相反应法对固化体进行制备。利用X射线衍射仪、红外光谱仪和扫描电镜对所制备固化体的物相、结构和微观形貌进行了分析。研究发现在温度1 773K,保温72h条件下,合成出固化Nd3+的锆英石固化体,当x=0.01时(Nd3+的固溶度原子量百分比为1%),固化体具有锆英石结构,当x≥0.02时,出现了Nd2Si2O7衍射峰,表明Nd3+在锆英石固化体中Zr4+位的固溶度为1%(x=0.01)。