铀表面纳米铌镀层的组织结构与力学性能研究

采用磁控溅射离子镀技术在贫铀表面以不同偏压制备了铌镀层,利用X射线衍射仪和扫描电镜对镀层的组织结构进行了表征,采用纳米压痕仪与摩擦磨损仪对镀层的力学性能进行了分析。结果表明:铌镀层平整致密,但存在靶材飞溅颗粒形成的镀层缺陷,铌镀层为体心立方结构,镀层存在择优取向与晶粒细化等特性且为纳米镀层;铌镀层为典型的柱状结构。铌镀层在加载卸载压力的过程中发生了一定的弹性变形和塑性变形,-500 V脉冲偏压所得铌镀层具有较好的综合力学性能,其弹性模量和纳米硬度分别为195.1 GPa,12.9 GPa,摩擦系数约为1.0。     

偏压对铀上磁控溅射铝镀层微结构及残余应力的影响

分别用扫描电镜、X射线衍射仪和应力分析仪研究了5种不同偏压的施加对铀上磁控溅射铝镀层微结构和残余应力的影响.结果表明,偏压强烈影响镀层的组织.-300V下的组织致密性最差,低偏压下的优于未加偏压(0 V)的;偏压在-200 V及以下时的铝镀层择优取向于(111)低能晶面,高于-200 V时,择优取向由(111)转变为(200)晶面.不同偏压条件下制备的铝镀层的残余应力均较小,为数十MPa量级,但随着偏压的逐渐增加,残余应力由拉应力向压应力转变.     

温度对铍力学性能的影响

研究了铍从室温(25℃)~800℃温度范围的准静态拉伸/压缩力学性能。结果表明,室温下退火态铍的拉伸强度高于未退火的铍,且屈服强度和抗拉强度之间的差距很小。在200~400℃之间铍的塑性随试验温度的升高而增大,并在400℃附近达到最大值,继续升温铍的塑性开始下降。高于600℃拉伸时,铍的应力-应变曲线表现出一定的流变特征,其拉伸强度和加工硬化行为随温度的升高逐渐降低。铍在压缩时会产生明显的塑性变形,该结果表明铍的室温拉伸与压缩性能具有明显的不对称性。回收试样的扫描电镜(SEM)分析结果表明,室温下铍的拉伸断口呈穿晶解理断裂,400℃附近为微孔聚集型断裂,同时铍的晶粒被明显拉长,高于400℃后出现晶间断裂。铍试样轴向剖面的金相(OM)照片表明,拉伸试样在400℃晶粒被明显拉长,而在室温和700℃晶粒形状无明显变化。铍室温压缩面的晶粒与压缩前相比明显变长,室温压缩前后X射线衍射(XRD)分析结果表明,压缩变形后铍的组织与压缩前相比产生了明显的择优取向。     

铀表面Al—Zn镀层的结构和保护性能

利用扫描电镜（SEM），俄歇能谱分析（AES），X射线衍射分析（XRD）和电化学等技术，研究了磁控溅射沉积Al-Zn镀层的结构及其对铀的保护性能。结果表明施加偏压显著地影响Al-Zn镀层的结构和保护性能，在-100V偏压下沉积的Al-Zn镀层，其组织更致密，成分有择优重溅射现象并伴有合金相生成，更有利于铀的防腐保护。     

硝酸铀酰溶液中不锈钢电极表面沉积氧化膜的行为研究

用动电位极化法研究了不锈钢(1Crl7)电极在NaCl-UO2(NO3)2溶液中的电化学行为．在阴极反应区。由于氢的不断释放，导致铀酰离子在不锈钢电极上析出．随着极化电位向阳极区移动，不锈钢电极发生阳极氧化。形成了氧化铀沉积膜．SEM对析出物和沉积膜的形貌进行了分析．AES深度剖析沉积膜的厚度约为40nm．XPS分析证实不锈钢腐蚀电极表面沉积膜中铀为U(Ⅵ)．     

高应变率下铀铌合金的断裂组织特征

对经过内部爆破加载后产生的U-Nb合金破片进行了断口形貌、金相组织等微观分析。结果表明：U-Nb合金在爆炸加载下的断裂方式为剪切断裂；破片组织内部发现因高速应变引起的大量的绝热剪切带，靠近绝热剪切带的基体晶粒发生明显的拉长变形：破片中存在大量的微裂纹，裂纹沿着绝热剪切带扩展，当与沿壳体环向的拉应力形成的纵向主裂纹相交汇时，形成破片。     

电子束焊接铍的显微组织

电子束焊接铍时加铝、铝硅（或铝硅镁）合金作填充金属,本文分析了焊接接头的显微组织与结合状况。结果表明,以铝作填充材料的焊缝,其组织为铍铝共晶组织或两者的混合物;以铝硅合金作填充材料的焊缝,其组织为铍铝的二元共晶组织或铍铝硅的三元共晶组织,同时还含有它们的混合物。通过理论计算与试验测定,定量分析了焊接中的铝含量。两种方法得出的铝含量都高于国外报道含铝量的22%-34%。     

磁控溅射离子镀铌贫铀的电化学腐蚀行为

利用电化学测试技术、扫描电镜(SEM)及X射线能谱(EDS)对磁控溅射离子镀铌贫铀的电化学腐蚀行为进行了研究.实验结果表明:在50μg/g Cl-的KCl溶液中,铌的腐蚀电位远高于贫铀的腐蚀电位,铌镀层对贫铀是阴极性镀层,对贫铀的保护是基于其对腐蚀介质的物理屏障作用;镀铌贫铀的极化电阻和电化学阻抗幅值远大于贫铀,腐蚀电流远小于贫铀,铌镀层对贫铀具有良好的防腐蚀性能;镀铌贫铀的腐蚀特征为局部腐蚀,并由孔蚀向电偶腐蚀转变.     

Al2 O3/Al 复合涂层对贫铀的保护性能研究

为探讨Al2O3/Al复合涂层在贫铀表面保护中应用的可行性,采用盐雾腐蚀试验和磨损试验方法,结合SEM/EDS和XRD表征,分析了贫铀表面Al2O3/Al复合涂层的保护性能.结果表明,贫铀表面反应磁控溅射Al2O3/Al涂层没有明显的腐蚀特征,而等离子喷涂Al2O3/Al涂层发生了严重的腐蚀剥落现象.Al2O3/Al涂层表现为磨粒磨损行为,抗磨损性好.作为对比样的贫铀表面Al涂层则表现为粘着磨损行为,抗磨损性差.讨论了贫铀表面涂层的腐蚀和磨损行为.     

汞齐法制备铀保护涂层

选用Zn、Sn、Au三种金属制备汞齐,在铀表面开展了汞齐法涂层制备工艺研究,利用SEM和EDS对涂层进行了表征,主要研究汞齐法在铀表面制备涂层的工艺,包括镀前处理、氧化层对涂层性能的影响。结果表明：采用汞齐法在铀表面制备金属涂层的方法是可行的,在轻微氧化的样品表面能利用该方法制得结合良好的涂层,氧化层在制备过程中弥散于涂层内。1:1 HNO3去除氧化层后,可以制备界面均匀、结合紧密的高质量涂层。可单次制备20~50 μm范围的Zn、Sn涂层,可多次制备较厚的Au涂层。