【摘要】：液態(tài)鉛鉍合金(LBE)因?yàn)槠渚哂袃?yōu)良的物理性能和化學(xué)性能,因此作為加速器驅(qū)動(dòng)次臨界系統(tǒng)(ADS)中核冷卻劑材料和散裂靶材料。但是由于液態(tài)鉛鉍合金對(duì)反應(yīng)堆鋼材料有腐蝕作用,在反應(yīng)堆長(zhǎng)期運(yùn)行情況下,必須采取一定的措施防止結(jié)構(gòu)材料遭受腐蝕。其中通過(guò)氣態(tài)或者固態(tài)氧控法控制鉛鉍合金中氧濃度以形成致密氧化膜附著在結(jié)構(gòu)材料表面防止腐蝕是目前較為常用的方法。固態(tài)氧控法以快速、安全的優(yōu)點(diǎn)頗受青睞,而有關(guān)固態(tài)氧源氧化鉛顆粒的研究甚少且力學(xué)性能不高�；诙喾矫嬖�,本研究工作通過(guò)試驗(yàn)展開(kāi)一系列Bi203-Pb0體系陶瓷配比及制備工藝探討,旨在研制出機(jī)械性能更優(yōu)的氧化鉛陶瓷。本研究在前人基礎(chǔ)上,改良?jí)褐乒に?創(chuàng)新性的向PbO粉末中添加Bi203作為助燒劑,從密度、硬度、強(qiáng)度、顯微結(jié)構(gòu)和相分析多方面探討助燒劑含量、燒結(jié)溫度之間的關(guān)系,兩者通過(guò)形成固溶體,強(qiáng)化燒結(jié)過(guò)程,提高了陶瓷材料強(qiáng)度與硬度。并通過(guò)微波燒結(jié),對(duì)最優(yōu)配比的樣品展開(kāi)燒結(jié)溫度、燒結(jié)速率和保溫時(shí)間多角度的試驗(yàn)與探討,實(shí)現(xiàn)了 Bi203-Pb0陶瓷體系的微波燒結(jié),并與常規(guī)燒結(jié)下得到的陶瓷進(jìn)行機(jī)械性能與顯微結(jié)構(gòu)之間的對(duì)比,為后續(xù)氧化鉛陶瓷研究提供了一些參考。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),在常規(guī)燒結(jié)下,助燒劑Bi203與PbO粉末經(jīng)固相燒結(jié)形成固溶體強(qiáng)化燒結(jié)過(guò)程,隨著助燒劑含量的增添,Bi2O3-PbO陶瓷強(qiáng)度與硬度明顯增加,且隨著溫度增加,大體上呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì),其中以620°C,3wt.%Bi2O3-97wt.%Pb0陶瓷性能最佳,其硬度約為純氧化鉛陶瓷的4倍,為717MPa,強(qiáng)度約增強(qiáng)2倍,為42.45MPa。從微觀結(jié)構(gòu)上看,在3wt%Bi203含量時(shí),晶粒生長(zhǎng)較為均勻且孔洞較少。在微波燒結(jié)下,以3wt.%Bi2O3-97wt.%PbO配比進(jìn)行燒結(jié),發(fā)現(xiàn)微波燒結(jié)可大幅縮短燒結(jié)時(shí)間,增加陶瓷密度,且其隨著保溫時(shí)間的增加而增加。從微觀結(jié)構(gòu)上看,與常規(guī)燒結(jié)樣品相比,其晶粒生長(zhǎng)更為均勻且尺寸較小。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TL343
【圖文】：

性和延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。逡逑曊ｄ逡逑圖１－２管道內(nèi)壁四氧化三鐵致密層形成與溶解原理圖逡逑以俄羅斯的ＢＲＥＳＴ－３００為例，液態(tài)鉛鉍合金系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)的溫度是逡逑４２０°Ｃ－５４０°Ｃ，但是，由于反應(yīng)堆系統(tǒng)是一個(gè)非等溫系統(tǒng)，因此最高溫度在燃料逡逑包殼壁面，達(dá)６２０°Ｃ，而最低溫度則出現(xiàn)在蒸汽發(fā)生器一次側(cè)壁面，為２００°Ｃ，逡逑２逡逑

誰(shuí)芯邐’ｌｊ邋，／／逡逑＇■；，ｖ＾邋＾Ｊ／Ｊ逡逑ＸＶ邐ｙｙ逡逑圖１－１邋ＡＤＳ原理示意圖逡逑研宄發(fā)現(xiàn)，鉛鉍合金主要通過(guò)晶間脆化或溶解腐蝕對(duì)管路材料造成損傷，目逡逑前主要的鉛冷快堆結(jié)構(gòu)材料抗腐蝕方法為：１）在回路管道表面涂以抗腐蝕涂層；逡逑２）通過(guò)調(diào)控反應(yīng)堆系統(tǒng)中的氧離子濃度，以便在管道表面生成致密且穩(wěn)定的四逡逑氧化三鐵薄膜，進(jìn)而保護(hù)管道材料被腐蝕［１５－１７］。管道材料內(nèi)壁四氧化三鐵致密層逡逑是材料中的鐵元素與液態(tài)鉛鉍合金中氧離子在動(dòng)態(tài)平衡中生成的化學(xué)產(chǎn)物，圖逡逑１－２為相應(yīng)的化學(xué)原理。當(dāng)液態(tài)鉛鉍合金中氧濃度過(guò)高時(shí)，氧離子會(huì)與鉛離子反逡逑應(yīng)并附著在管道內(nèi)壁或者散落在冷卻劑中，使得壁面增厚，導(dǎo)熱系數(shù)降低，并逡逑且由于生成的氧化鉛顆粒會(huì)隨著冷卻劑的流動(dòng)，不斷沖刷著壁面，使得回路中逡逑的雜質(zhì)增多，在泵與閥門(mén)等結(jié)構(gòu)復(fù)雜處形成堵塞及腐蝕，影響反應(yīng)堆系統(tǒng)的正常逡逑運(yùn)行。當(dāng)液態(tài)鉛鉍合金中氧濃度過(guò)低時(shí)，難以在管道內(nèi)壁面形成致密的四氧化三逡逑鐵。因此，液態(tài)鉛鉍合金反應(yīng)堆系統(tǒng)中氧濃度必須控制在合理的范圍內(nèi)，以防止逡逑結(jié)構(gòu)材料被腐蝕溶解、冷卻劑回路堵塞、導(dǎo)熱率降低等問(wèn)題，保證反應(yīng)堆的安全逡逑性和延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。逡逑

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文逡逑因此，氧濃度的合理控制范圍即為紅藍(lán)兩色相交部分，如圖１－３所示［１８］。逡逑Ｅ邐￣２００＾邐４２０￣￣邐￣Ｓ４０＾邋逡逑°：邋１Ｅ＋０１￣．邋一一．．~J灥躺灥ｔ—邋邐Ｌ．．．．．．—＿—邐逡逑Ｕ。邐：逡逑Ｘ；邋一＿邋—逡逑１Ｅ－０Ｓ－邋＾ＶｂＯ邐｜邐￣￣逡逑＾＾＊￡￥Ｅ－０６逡逑１Ｅ－０７－逡逑ｙ＜Ｃ＾邐ｋＯ，灌廔區(qū)間逡逑￥０９－逡逑１Ｅ－１１－Ｉ邐卜Ｚｊ邐１邐１邐１邐ｈ１邐１邐１—￣￣Ｉ邐１邐邐１逡逑１００邐２００邐３００邐４００邐Ｓ００邐６００邐７００逡逑Ｔ（°Ｑ逡逑圖１－３非等溫回路系統(tǒng)中氧濃度的合理控制范圍［１８］逡逑以鉛鉍合金為例，其中主要元素溶解度與溫度可用下式表示逡逑Ｊ°ｇ邋Ｃｓ＝邋Ａｌ＋Ｂｌ／Ｔ邐（邋Ｍ邋）逡逑邐表１－１鉛鉍合金中主要元素的溶解度參數(shù)邐逡逑（：５計(jì)算參數(shù)邐Ｎｉ邐Ｆｅ邐Ｃｒ邐Ｏ逡逑Ａｉ邐１．５３邐２．０１邐－０．０２邐１．２０逡逑Ｂｉ邐－８４３邐－４３８０邐－２２８０邐－３４００逡逑上式中，Ｃｓ為元素溶解度，單位為ｗｔ．％，Ｔ為溫度，單位Ｋ。逡逑１．２國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀逡逑１．２．１氧濃度控制技術(shù)研究現(xiàn)狀逡逑目前，液態(tài)鉛鉍合金中氧濃度的控制方法主要有以下三種：氣態(tài)氧控、固態(tài)逡逑氧控和氧泵。前兩種己經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際大型試驗(yàn)系統(tǒng)中，而最后一種還在研究之中。逡逑１．２．１．１氣態(tài)氧控逡逑氣態(tài)氧控的原理是向液態(tài)鉛鉍合金系統(tǒng)中注入一定比例的Ｈ２／Ｈ２０／Ａｒ邋（或者逡逑Ｈ２／０２／Ａｒ、ＣＯ／Ｃ0２）混合氣體

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本文編號(hào)：2789680