二硼化鋯（ZrB2）作為重要的超高溫陶瓷材料,被廣泛應(yīng)用于航空航天、電極材料和耐火材料等領(lǐng)域,其中AP1000反應(yīng)堆用一體化ZrB2可燃毒物是其應(yīng)用的最新進展。有關(guān)ZrB2粉體制備和ZrB2陶瓷致密化一直是研究熱點。本文針對AP1000反應(yīng)堆用一體化ZrB2可燃毒物涂層對10B富集的ZrB2靶材的需求,進行10B富集的ZrB2粉體及靶材制備研究。制備ZrB2粉體的方法有很多,包括碳熱還原、硼熱還原、高溫自蔓延合成、溶膠-凝膠法等。碳熱還原法原料來源簡單,且易于產(chǎn)業(yè)化,對于合成10B富集的ZrB2粉體來說具有顯著的成本優(yōu)勢。然而,碳熱還原法合成的ZrB2粉,由于顆粒尺寸較大且易呈條棒狀,加之ZrB2自身特性,難以在不存在燒結(jié)助劑的情況下實現(xiàn)高度致密化。因此,控制碳熱還原反應(yīng)過程中ZrB2粉體粒子的生長和形貌,進而在不添加燒結(jié)助劑的條件下實現(xiàn)靶材的深度致密化是一個重要課題。本文從原料分析與處理出發(fā),采用碳熱還原法合成ZrB2粉體,通過添加劑實現(xiàn)碳熱還原反應(yīng)過程中ZrB2粉體粒子的生長和形貌控制。利用高速混合機提高ZrB2粉體中10B豐度的均勻性。利用制備的粉體為原料,結(jié)合ZrB2粉體原料粒... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１?ＺｒＢ＾＂！格投影示意圖??由圖可知，硼離子平面與鋯離子平面交替出現(xiàn)，形成二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，硼??

多余的電子形成離域７１鍵。具有強鍵性的Ｚｒ－Ｂ離子鍵和Ｂ－Ｂ共價鍵，決??定了?ＺｒＢ２Ｍ料具有高熔點、高硬度、高穩(wěn)定性及良好的耐腐蝕性等特點Ｗ。??Ｚｒ－Ｂ二元系相圖如圖１－２［３］所示。??Ｗｅｉｇｈｔ?Ｐｅｒｃｅｎｔ?Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ??０?ａｏ?６〇?ｅｏ?ｔｏ?ｍ?？〇?ｉｏｏ??３？０Ｑ?卜“上Ｈ￣＾一＇；?ｒ＊＊—－ｔ—＇一￣????３２４５?Ｙ??＾?２ＳＤ０－?／?ｊ?２祕?？??Ｚ?２０?輪?＊ｃ／?；?＼??３?／?、艦ｏ＊ｃ?！?＼??Ｉ?１?＼?，??〇?獅：??ＪｉＯＯ?２ｉＢ？??Ｉ?＾?，?ＺｓＢｔ?ｖ，／?ＺｔＳ＾＾ｆ?？?＊??－｜－（Ｂ）?＾１?（０Ｚｒ）－Ｍ??１０００－?；?ｊ－??ｕ＼????????ｅ？３０ｃ??ＺｓＢｔ＊＾＾２ｔ?（ｏＺｒ）?＊＇？？＇??＾°°?０?３０?２０?３０?４０?５０?ｒｉ?１００??Ｂ?Ａｔｏｍｉｃ?Ｐｅｒｃｅｎｔ?Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ?Ｚｒ??圖１－２?Ｚｒ＿Ｂ二元系相圖??

電極等領(lǐng)域［３９，Ｍ。近年來，１（）Ｂ富集的ＺｒＢ２更以其良好的中子吸收性（熱中??子吸收截面為３８３７?ｂ，而ｎＢ僅為０．００５?ｂ）和抗輻照性，應(yīng)用于ＡＰ１０００反??應(yīng)堆一體化可燃毒物（ＩＦＢＡ）中［４Ｍ５】，如圖１－３所示是ＩＦＢＡ燃料芯塊結(jié)構(gòu)??示意圖。??硼化鋯涂層??－－燃料芯塊??圖１－３?ＩＦＢＡ燃料芯塊結(jié)構(gòu)示意圖??采用直流磁控濺射，通過濺射ｉａＢ富集的ＺｒＢ２靶材可在核燃料Ｕ０２芯塊??的圓柱表面均勻溉射沉積一層１ＧＢ富集的ＺｒＢ２薄膜％４７］。其工作原理如式??（１－１）所示。??１０Ｂ＋ｎ—７Ｌｉ＋４Ｈｅ?式（１－１）??ＩＱＢ吸收中子后直接轉(zhuǎn)化為本質(zhì)上對中子透明的氦－７和鋰－４，不會因為吸??收中子而產(chǎn)生新的或額外的中子或變?yōu)樾碌亩疚�，從而調(diào)節(jié)反應(yīng)堆的反應(yīng)性??［２４］。１（＾富集的ＺｒＢ２靶材是ＺｒＢ２應(yīng)用領(lǐng)域的最新進展之一［４８１。目前有關(guān)ｉｇＢ??富集的ＺｒＢ２靶材及其原料粉體的制備很少有文獻報道。??ＺｒＢ２粉體的制備方法有很多，如直接合成法、高溫自蔓延合成、溶膠－凝??膠法、碳熱還原法等，其中，由于碳熱還原法可以利用Ｚｒ０２、Ｈ３Ｂ０３和Ｃ粉??為原料，原料簡單易得。對于１ＧＢ富集的ＺｒＢ２粉體制備來說，由于含１ＧＢ的??原料非常昂貴，因此碳熱還原法是最有可能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的低成本方法。但常??規(guī)碳熱還原法由于反應(yīng)體系存在多個副反應(yīng)

【參考文獻】：
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本文編號：3589422