氫化鋯表面電鍍鉻膜阻止氫滲透的研究.pdf

1、在核反應(yīng)堆中，氫化鋯是一種理想的空間堆或小型反應(yīng)堆的慢化劑材料，而且已經(jīng)在重量輕、體積小的反應(yīng)堆及液態(tài)金屬冷卻的熱中子反應(yīng)堆中付諸應(yīng)用。 但是將氫化鋯用于反應(yīng)堆，必須解決一個(gè)重要的問題是工作溫度影響問題。作為中子慢化劑，氫化鋯的工作溫度在650-750℃之間。在這個(gè)溫度下，H/Zr原子比大于1.8的氫化鋯的氫分解壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一個(gè)大氣壓，即氫化鋯中的氫將很容易析出。氫的析出一方面增大包殼中的壓力，另一方面則使氫化鋯中H/Zr原子比減

2、小(氫含量降低)而使中子慢化能力減弱、最終喪失這種能力。因此，阻止或減緩氫的析出，是能否將氫化鋯應(yīng)用于小型反應(yīng)堆而必須解決的一個(gè)關(guān)鍵問題。國(guó)內(nèi)外對(duì)這方面的研究資料表明，為了達(dá)到阻止或減少氫析出的目的，通常在材料表面建立防氫滲透層。 本文的主要內(nèi)容是通過在氫化鋯表面電鍍Cr-C的方法制備氫滲透阻擋層。(1)研究了在氫化鋯表面制備氫滲透阻擋層的工藝，如電鍍時(shí)間，電鍍的電流密度，試樣的預(yù)處理等工藝參數(shù)對(duì)制備氫滲透阻擋層的影響。(2)研

3、究了氫滲透阻擋層形貌、組織結(jié)構(gòu)與成分。使用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了氫滲透阻擋層與基體的結(jié)合情況；采用X射線衍射儀(XRD)測(cè)定了氫滲透阻擋層的組織結(jié)構(gòu)；使用了X射線光電子能譜儀(XPS)對(duì)氫滲透阻擋層表面元素價(jià)態(tài)進(jìn)行測(cè)定。(3)研究了氫滲透阻擋層在700℃時(shí)存在吸氫物質(zhì)情況下的性能，采用X射線衍射儀(XRD)測(cè)定了氫滲透阻擋層的組織結(jié)構(gòu)。(4)研究了氫滲透阻擋層在700℃時(shí)分別存在較大壓力及較小壓力的CO<,2>的情況下的性能，使

4、用了X射線光電子能譜儀(XPS)對(duì)氫滲透阻擋層表面元素價(jià)態(tài)進(jìn)行測(cè)定；使用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了氫滲透阻擋層，并對(duì)出現(xiàn)的問題作出解釋。研究的結(jié)果表明：(1)用電鍍Cr-C的方法制備的試樣膜層中含有大量-OH基團(tuán)和C-H鍵。(2)電鍍Cr-C的方法制備的氫滲透阻擋層主要由斜鋯石(baddeleyite)結(jié)構(gòu)的ZrO<,2>、電鍍Cr-C層、Cr<,2>O<,3>組成；XPS分析表明在700℃加熱保溫?cái)?shù)小時(shí)后，膜層中的C和O因?yàn)榕cH形