管道內壁離子液體鍍鋁技術的研究.pdf

1、國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃中，作為核燃料的氚在金屬管道中存在滲透流失情況，這一方面造成寶貴的核燃料損失，另一方面導致環(huán)境污染。因此需要在管道內表面制備具有阻氚作用的涂層。大量研究表明，Al2O3/Fe-Al涂層具有自修復能力，是性能優(yōu)異的阻氚涂層。但如何在細長管道內壁低溫制備Al2O3/Fe-Al阻氚涂層，成為ITER計劃中最為關鍵的技術難題之一。
　　本文面向該重要的工程應用背景，在本實驗室提出的”室溫離子液體鍍鋁+低溫

2、熱處理”這一阻氚涂層制備方法的基礎上，以管道內壁阻氚涂層制備為目標，設計并研制不銹鋼管道內壁室溫離子液體鍍鋁裝置，研究影響管道內壁鍍鋁的因素，用金相顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)等分析測試手段對試樣厚度、形貌進行表征，用劃刻試驗對鍍層結合力進行考察。
　　首先，在分析國內外現(xiàn)有管道內壁電鍍設備的基礎上，設計并制造了適于管道內壁離子液體鍍鋁的流鍍裝置。確定蠕動泵為離子液體在管道中流動提供動力，并定量調整流速。通過流速，計算

3、得出泵流量的最小值為0.077～0.436 L/min;選用內襯為聚四氟乙烯的橡膠軟管作為輸送離子液體的軟管;設計并制作了用于大氣環(huán)境下保存離子液體的儲液容器，以不銹鋼雙卡套作為連接待鍍管道和鍍液流動管路的接頭。利用該裝置，在大氣氣氛下，實現(xiàn)了水溶液中管道內壁鍍鎳試驗。
　　其次，根據(jù)銅質材料前處理簡單易鍍且顏色與鋁鍍層對比性強的特點，利用前述管道內壁電沉積設備，對銅管進行管道內壁的離子液體鍍鋁研究。經(jīng)過大量試驗，發(fā)現(xiàn)不銹鋼接頭會

4、優(yōu)先于陽極鋁絲溶解，難以實現(xiàn)管道內壁離子液體鍍鋁。并發(fā)現(xiàn)對鍍液真空前處理，可以改善鍍層質量。最后選用玻璃四通作為管道內壁離子液體鍍鋁裝置中的接頭，在鍍覆電流密度5mA/cm2，鍍覆時長為1h，成功地在銅管內壁鍍覆上一層平均厚度約為6μm的鋁鍍層。
　　最后，對316L不銹鋼的管道內壁進行了離子液體鍍鋁。不銹鋼基體前處理的研究表明:在10mA/cm2電流密度活化5min，可獲得結合良好的鋁鍍層;鍍鋁工藝參數(shù)研究結果表明:當轉速增大至