表面有阳极氧化层的钛吸氘动力学

应用反应速率分析方法,测定了钛片和表面有阳极氧化层的钛片在恒容体系和475～680℃下的吸氘反应速率常数,得到钛片和有阳极氧化层的钛片吸氘的活化能分别为112±2kJ/mol和187±3 kJ/mol;钛表面氧化层越厚,表观活化能越大;实验证明氧化层具有阻氘性能.     

氧化层对钛吸附与解吸氘的动力学影响研究(Ⅱ)--氧化层对氘化钛热解吸动力学的影响

测定了3种不同氧化层厚度的氘化钛在873～1073K范围内的热解吸反应速率常数,得到673K下氧化5、2h的氘化钛和未经氧化处理的氘化钛热解吸氘的活化能分别为(29.0±1.0)、(27.6±1.0)和(24.9±1.4)kJ/mol。实验表明:氘化钛表面氧化层具有阻氘性能,氘化钛表面氧化层越厚,表观活化能越大。     

氢/氘化钛热解吸的动力学同位素效应

在高真空金属系统上测定了氢化钛和氘化钛在恒容体系中、350~550℃温度下热解吸氢和氘的P-t曲线;应用反应速率分析方法计算了各自在不同温度下的反应速率常数,得到氢化钛和氘化钛热解吸的表观活化能分别为27.1±0.4和42.3±1.9 kJ/mol。氘化钛热解吸氘的表观活化能高于氢化钛热解吸氢的表观活化能,表现出显著的热解吸动力学同位素效应,表明氘化钛热解吸时需要更高的初始能量;同时也说明氘化钛在相同条件下比氢化钛更稳定。     

钛膜表面氧化层对吸氘性能的影响

利用金属氢化物热力学和动力学参数测试系统对表面具有氧化层的钛膜进行了恒温吸氘和变温吸氘实验。结果表明：试样恒温吸氘时。吸氘速率随氧化层厚度的增加而变慢，达到吸氘平衡的时间也变长；试样变温吸氘时，在相同的升温速率和相同的初始氘气压力下，吸氘温度随氧化层厚度的增加而升高，表明钛膜表面氧化层具有一定的阻氘性能。     

氘/氚化铀热解吸的动力学同位素效应

在高真空金属系统上测定了氘/氚化铀在恒容体系和225～400℃范围内热解吸的压力-时间等温线,应用反应速率分析方法计算了各自在不同温度下的速率常数。随着温度的升高,热解吸反应的速率增大,反应的平衡压随之增高。由速率常数计算得到氘/氚化铀热解吸的表观活化能分别为(26.3±0.4)kJ/mol和(27.7±0.6)kJ/mol。活化能数据显示,氘/氚化铀热解吸反应的动力学同位素效应不明显。     

两种热解吸动力学测试方法的比较

以氢化钛热解吸反应为研究对象,用升温法（初压为零）和恒温法（初压不为零）两种不同的方法,在高真空金属系统上分别测定氢化钛在恒容体系和350～550℃范围内解吸氢的p-t曲线,并应用反应速率分析方法计算解吸反应在不同温度下的速率常数。实验测得氢化钛升温法热解吸和恒温法热解吸的表观活化能分别为（22.1±2.5）和（27.1±0.4）kJ•mol^－1。经分析,用恒温法测得的表观活化能较为准确。     

氘/氚化锆热解吸动力学同位素效应

在高真空金属系统上测定了氘化锆和氚化锆在恒容体系和775～875℃范围内热解吸的压力-时间等温线(p-t曲线),应用反应速率分析方法计算了各自在不同温度的速率常数。随着温度的升高,热解吸反应的速率增大,反应的平衡压随之增高。由速率常数计算得到氘化锆和氚化锆热解吸的表观活化能分别为(40.1±0.8)kJ/mol和(57.7±1.6)kJ/mol。氚化锆热解吸的表观活化能高于氘化锆热解吸的表观活化能,表现出显著的热解吸动力学同位素效应。     

载钯硅藻土吸氕/氘动力学同位素效应

恒温等容条件下,通过p-t曲线测量,研究在223~393K范围内载钯硅藻土(Pd/K)吸氕、氘动力学特性。应用反应速率分析方法计算了反应速率常数,得到了Pd/K吸氕、氘反应活化能。动力学计算结果显示:在整个温度范围内,载钯硅藻土与氕、氘反应明显分为两个温度段。低温段(223~313K),载钯硅藻土吸氕、氘反应速率常数随温度升高而增大且吸氕反应速率大于吸氘反应速率,吸氕、氘反应活化能分别为19.5、19.2kJ/mol;高温段(313~393K),载钯硅藻土吸氕、氘反应速率则随温度升高而减小,氕、氘反应活化能分别为:-18.6、-12.1kJ/mol。测试结果表明,载钯硅藻土吸氕、氘反应存在显著的动力学同位素效应且同位素效应依赖于温度的变化。     

钛-氚反应特性研究Ⅱ.动力学特性

应用反应速率分析方法,通过测定钛在恒容系统内和823~1 023 K范围氚化反应的P-t曲线,计算了钛氚化反应的速率常数,得到钛氚化反应的表观活化能为(155.5±3.2)kJ/mol。通过与文献比较,钛氚化反应的表观活化能明显高于钛氢化和钛氘化的表观活化能。     

钛-氚反应特性研究 BR>script

针对氚化钛后处理过程中的技术要求,在金属氢化物热力学及动力学参数测试系统上测定了氚化钛在恒容系统和350~550℃范围内热解吸反应的p-t曲线,并应用反应速率分析方法计算了其在不同温度下的速率常数,得到氚化钛热解吸反应的表观活化能Ea为(62.1±1.6)kJ/mol。     

Ti—Mo合金氘化物热解吸过程研究

采用非零初压热解吸法研究了不同钼含量的钛钼合金TiMo_x(x=0.03、0.13、0.25、0.50、1.00,Mo与Ti原子数之比)氘化物的热解吸动力学,测试了氘解吸量与解吸时间的关系,应用反应速率分析方法得到了其热解吸速率常数k_d和热解吸表观活化能E_d;并与氕化物的热解吸动力学行为进行了比较。结果显示,x=0.03时,合金氕化物E_d小于氘合金化物E_d,与钛放氢动力学同位素效应一致;x=0.13、0.25时,氕化物E_d大于氘化物E_d;x=0.50、1.00时,氕化物与氘化物的E_d差别不大。通过初始解吸时合金中氕、氘含量的比较,结合室温下合金吸氕、氘量及物相结构,对合金放氢动力学同位素效应的本质进行了探讨。     

氘在Ti-32Mo-5Nb合金中的行为

利用质子增强背散射和Ｘ射线衍射等方法,对氘在β相相的Ｔｉ－３２Ｍｏ－５Ｎｂ合金中的深度分布及Ｔｉ３２－Ｍｏ－５Ｎｂ合金吸氘前后的相结构等进行了分析研究。结果表明：该合金在低温阶段的吸氘速率明显现于纯钛,平均氘钛原子 ２．５,其中一部分氘与合金中的钛生成ＴｉＤ１．９７１,另一部分氘则固溶在Ｔｉ－３２Ｍｏ－５Ｎｂ合金中。     

氧化层厚度对氘氚中子产额影响研究

对氚化钛膜表面氧化层厚度对氘氚中子产额的影响进行了理论与实验研究.理论计算表明,能量为120keV的氘核入射氚化钛膜的深度为833 nm,入射钛氧化层的深度为527-577 nm.实验结果表明,氧化层降低了氘氚反应的中子产额,且中子产额随氧化层厚度的增加而减小,氧化层厚度低于220nm,中子产额与氧化层厚度的线性关系为Y=(7.524-0.01326X)×106.     

Ti-Mo合金吸氢动力学的同位素效应

为寻找一种价格低廉、分离性能优良的氢同位素分离材料来替代金属Pd,对Ti-Mo合金的氢同位素效应进行研究。采用磁悬浮熔炼方法制备5种不同组成的TiMox（x=0.03、0.13、0.25、0.50、1.00,Mo/Ti原子比）固溶体合金,用定容变压法测试了250～650℃范围内的吸氘动力学性能。结合前期吸氕动力学的研究结果可知,在250～650℃范围内,合金的平衡吸氕量略大于合金的平衡吸氘量。Mo含量小于1.00,在低温（250～450℃）下,合金的吸氘表观活化能均为负值。高温（450～650℃）下,合金的吸氘表观活化能大于吸氕表观活化能,与钛吸氢同位素动力学效应保持一致。     

氘在钛中的扩散行为

对以氘化钛形式吸附在金属钛中的氘的扩散行为进行了研究。样品经电子束加温至３４３℃，用＾４Ｈｅ－Ｄ前向反冲方法测量氘化钛分解后氘在钛表面和内部的浓度分布。由扩散方程求得吸附的氘化钛样品中氘的扩散系数和表面复合系数，并与通过向钛中注入氘的方法得到的结果进行了比较。     

氘化钛中氘扩散和表面复合行为研究

用核反应分析（ＮＲＡ）、前向反冲分析法（ＥＲＤ）、背散射谱法（ＲＢＳ）等离子束分析方法研究了ＴｉＤｘ／Ｍｏ样品中氘的行为。结果表明，在以化学形式存在的ＴｉＤｘ／Ｍｏ样品中氘均匀分布。在ＴｉＤ１．５／Ｍｏ膜表面存在一层２６ｎｍ的氧化层，氧含量为１．４×１０１７ｃｍ－２。达到氘化钛大量明显分解温度（３４３℃）时，氘在氘化钛中扩散系数为２．３×１０－８ｃｍ２／ｓ，表面复合系数为１．９×１０－２７ｃｍ４／ｓ。扩散系数与温度呈指数关系Ｄ＝Ｄ０ｅ－Ｅ／ｋＴ。随着表面氧含量的增加，氘在氘化钛表面复合系数逐渐减小。在ＴｉＤ１．５／Ｍｏ样品表面镀上一层约８０ｎｍ的铜膜后，复合系数增大。     

TiHf合金吸氘动力学行为研究

采用恒容变压法研究了系列组分钛铪合金TiHfx(x=0.13、0.26、0.52)和Hf在相同初压、473K~873K温度下的吸氘动力学行为,获得了吸氘量与吸氘时间的关系,分析了影响动力学行为的因素。在473K~873K温度范围内,TiHfx合金吸氘曲线在高温和低温下具有两种不同的特征,揭示了不同的反应机制。在673K以上,TiHfx吸氘经历α→β相变过程,而673K以下的吸氘过程为α→δ相变。结果可见,TiHfx-D体系的共析相变温度在673K附近,随Hf含量增加,共析相变温度升高。     

Ti-Mo合金氢化物放氢动力学同位素效应研究

在高真空金属系统中,采用非零初压热解析方法研究了钛钼合金TiMox（x=0.03, 0.13, 0.25, 0.50, 1.00, 原子比）氘化物的热解析动力学,测试了氘解析量c随时间t的变化关系,应用反应速率分析方法得到了热解析速率常数kd和热解析表观活化能Ed ,合金氘化物Ed依次为46.6, 22.4, 13.7, 17.1, 10.4kJ.mol-1。比较氕化物的热解析动力学行为,Mo含量小于0.03时,合金氕化物Ed小于氘合金化物Ed,与钛放氢动力学同位素效应保持一致。Mo含量在0.13 ~ 0.25时,氕化物Ed大于氘化物Ed,Mo含量大于0.50时,氕,氘化物Ed 差别不大。通过初始解析时合金中氕,氘含量的比较,结合室温下合金吸氕,氘量,对合金放氢动力学同位素效应的本质进行了探讨。     

ZrV2合金的吸、放氘性能研究

测定了ZrV2合金的吸、放氘P-C-T曲线、吸附(或离解)平衡压与温度的关系曲线、初始吸附速率曲线,确定了ZrV2合金的吸、放氘热力学参数,给出了ZrV2合金的吸附容量、室温吸附(或离解)平衡压,为该材料的应用提供了依据.     

Al/Zr-V/Mo多层膜的吸氘性能研究

对Al/Zr V/Mo多层膜的吸氘性能进行了实验研究。铝膜仅在320 ℃有单一的除气峰,Zr V膜的除气峰有2个,分别为220和350 ℃。当铝层平均厚度小于 0 6μm时,Al/Zr V多层膜的除气峰类似于Zr V膜;大于0 6μm时,类似于铝膜。多层膜的吸氘量随铝膜的厚度增加逐步减小,直至铝膜的平均厚度为0 7μm后,吸氘量不再有大的变化,但有小幅波动。由于 Al膜在除气中有不同程度的破坏,当铝膜平均厚度小于0 6μm时,多层膜的吸氘速率变化行为类似于 Zr V膜;当铝膜厚度大于 0 6μm时,多层膜的吸氘速率受铝膜厚度的影响不大。