纳米磁性Fe3O4粉体掺杂聚苯乙烯ICF靶丸材料制备

为实现惯性约束核聚变中无接触点打靶实验构想,探索在聚苯乙烯(PS)中掺杂纳米磁性粉体,以制备磁性靶丸。采用本体聚合工艺制备了Fe3O4/PS磁性靶丸复合材料,通过FTIR、TG-DSC、SEM、VSM等手段对该材料进行了分析表征。结果表明:Fe3O4/PS靶丸复合材料的饱和磁化强度随磁性粉体含量的增加而增大;适量粉体的掺入提高了复合材料的拉伸强度和冲击强度,且随粉体含量的增加而增强;所制备的磁性靶丸复合材料悬浮时所需的外界磁场相对较弱,其磁性能满足磁悬浮的条件。

ICF用磁性微晶玻璃靶丸材料的制备及工艺优化

以SiO2、BaO、Fe2O3为[0]原料,采用熔融法制备了以BaFe12O19为磁性晶相的ICF 用磁性微晶玻璃靶丸材料。采用四因素四水平正交实验探索最佳热处理工艺条件,并利用DTA、XRD、SEM、VSM等测试手段对微晶玻璃进行了分析和性能检测。研究确定了最佳热处理工艺:核化温度 875℃,核化时间3h,晶化温度960℃,晶化时间2h。在此条件下制备的磁性微晶玻璃样品在热处理过程中不会变形,主晶相为 BaSiO3、BaFe12O19,晶粒尺寸在1μm以内,其矫顽力可达136.69kA/m,抗压强度达296MPa。

ICF用磁性玻璃靶丸悬浮磁场的确定及材料制备初步研究

根据靶丸悬浮原理,推导出ICF用磁性靶丸在悬浮磁场中受力的函数关系式,从而得到了靶丸悬浮的理论模型。通过实验和理论相结合的方法,得出当靶丸中磁性材料掺入质量百分比由1%增加到6%时,靶丸的磁场强度由0.09 mT增加到0.44 mT,而对应的外界悬浮磁场由0.93 mT减小到0.23 mT。

化学镀制备激光ICF磁性PS靶材的研究

为了制备可以在磁场中悬浮的ICF靶丸材料,采用化学镀法对PS微球包覆Ni-P合金磁性镀层,并用正交实验确定了最佳工艺条件。采用XRD、SEM、DSC、VSM分析了镀层结构、形貌以及磁性。结果表明,Ni-P镀层在PS微球表面沉积均匀,表面光滑;微球的饱和磁化强度为2.130 A/m,所具有的磁性可使其在磁场中悬浮;化学镀Ni-P合金层最佳工艺条件为:ρ(NiSO4.6H2O)=40 g/L,ρ(NaH2PO2)=25 g/L,ρ(柠檬酸钠)=50 g/L,pH=10,温度为40℃。