金屬U具有特殊的核性能,在國防、核能領(lǐng)域有著廣泛而重要的應(yīng)用。然而U的化學(xué)性質(zhì)十分活潑,在自然環(huán)境中極易腐蝕且腐蝕速度很快。鈾的腐蝕一般都是從表面開始的,因此利用表面處理技術(shù)延緩甚至克服鈾的腐蝕一直受到廣泛關(guān)注。鈾的腐蝕會影響鈾部件的使役性能,因此對鈾表面進(jìn)行摻雜處理使其具備優(yōu)異的耐腐蝕性能及獲得耐腐蝕機理的認(rèn)識成為了本文的核心關(guān)切。鈾表面脈沖激光摻雜具有摻雜元素分布均勻,滲入深度可控;摻雜改性層與基底之間屬于冶金結(jié)合,不存在脫落風(fēng)險;工件整體溫升小,對基體幾乎無影響等優(yōu)點。本文選用脈沖激光摻雜技術(shù)作為鈾表面N、C摻雜改性的方法,對N、C摻雜改性層的微觀結(jié)構(gòu)及氧化行為進(jìn)行了研究,并發(fā)現(xiàn):U表面N、C單一摻雜改性層主要成分為UN和UC,摻雜改性后樣品表面主要分布UO2,淺表層各自分布有一定數(shù)量的UNxOy、UCxOy,暴露O2條件下的初始氧化行為研究表明UNxOy、UCxOy的耐氧化性能顯著強于UN、UC,而UN、UC的耐氧化性能又強于金屬U。UN和UC氧化后的產(chǎn)物分布表明O濃度對氧化腐蝕反應(yīng)有重要影響,UN、UC與O反應(yīng)生成含O氮、碳化物,當(dāng)O的濃度處于低水平時,氧化產(chǎn)物為UNxOy、...

【文章頁數(shù)】：154 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?ｕ原子核鏈?zhǔn)胶朔磻?yīng)示意圖ｍ??通過對ｕ的性質(zhì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其具有高密度、高化學(xué)活性、天然放射性、??可在中子誘發(fā)下發(fā)生核裂變反應(yīng)等特性

面脈沖激光Ｎ、Ｃ摻雜及抗腐蝕性能研究???子具有很高的引起２３５Ｕ裂變的截面。１９４２年，在Ｃｏｌｕｍｂｉａ大學(xué)和Ｃｈｉｃａｇｏ大學(xué)，??實現(xiàn)了天然Ｕ的裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。２３５Ｕ俘獲中子并在中子誘發(fā)下發(fā)生核裂變反應(yīng)，??同時釋放出２？３個中子（該中子稱為瞬發(fā)中子，核裂變產(chǎn)物釋放的中子....

圖１．２金屬Ｕ在Ｈ２０、空氣、Ｃ０２、ＣＯ中氧化速率關(guān)于溫度的變化［１６１??３??

?鈾表面脈沖激光Ｎ、Ｃ摻雜及抗腐蝕性能研究???提供了世界總發(fā)電量的１０％左右［１５］。??然而，Ｕ具有很高的化學(xué)活性，容易與其他介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而引起一系列的變??化，進(jìn)而導(dǎo)致Ｕ材料出現(xiàn)腐蝕問題，接下來將針對Ｕ的腐蝕問題進(jìn)行專門討論。??１．１．２?鈾的腐蝕??Ｕ作為輕錒系金屬，外....

圖１．３鈾的氧化物表面存在超化學(xué)計量比的Ｕ０２＋ｘ分布？??圖１．３顯示Ｈｅｍｉｎｇ?Ｈｅ等人觀察到了?Ｕ在氧化后的表面存在超化學(xué)計量比??

顏色逐漸變?yōu)楹诤??色（Ｕ３〇７／Ｕ４〇９），此時的氧化物不在具有保護(hù)性。溫度升高到一定值時（大于??２７５°Ｃ），該氧化物會進(jìn)一步氧化成Ｕ３〇８?［２１］。對于多數(shù)鈾的氧化物，Ｏ能夠相對??容易通過晶格中的空位繼續(xù)向材料內(nèi)部輸運，使得氧化腐蝕反應(yīng)會持續(xù)不斷的進(jìn)??行下去，說明依....

圖１．４不同溫度、１００％濕度條件下Ｕ的腐蝕情況ｌ２５ｌ??Ｕ－Ｈ２Ｏ反應(yīng)相較于Ｕ－Ｏ２反應(yīng)不僅速度快，從反應(yīng)方程式（１－３）可以發(fā)現(xiàn)Ｕ－??Ｈ２〇反應(yīng)產(chǎn)物通常包含一定量Ｈ２，?Ｍ．Ｍ．ＢＡＫＥ等人［２５］研究了?Ｕ＋Ｈ２０反應(yīng)過??程中Ｈ２的釋放情況（圖１．５），Ｈ２的釋放是明顯存在的，結(jié)果表明Ｈ２〇引起Ｕ的??

合能力較弱，Ｈ＋重新組合生成Ｈ２，并自發(fā)逸出。吸附、??解離過程通常要持續(xù)到整個表面被氧化物層覆蓋，之后Ｈ２〇的吸附機理發(fā)生改??變，在沒有了表面Ｕ促進(jìn)離解的作用后，Ｈ２〇或Ｈ２在氧化物的晶格中與０鍵??合，并形成多層吸附Ｈ２０。通過Ｈ鍵鍵合的表面Ｏｆｆ離子和通過化學(xué)吸附的表??....

本文編號：3910841