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。     

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。     

氕氘在锆膜中的分布

电阻蒸发制备的锆膜氢化后,利用二次离子质谱(SIMS)对其进行了深度剖析与成像分析,结果表明氕与氘在锆膜深度分布均匀,在过渡层中呈递减分布,并消失于过渡层与衬底的交界处.锆膜在n(H):n(D)=0.82的气氛中氢化时,会因同位素效应而使氕氘化锆膜中氕的含量高于氘的含量.锆膜表面若有铝、铁、钾以及钠等元素的污染时,会造成表面氕与氘分布不均匀,氕与氘的不均匀分布分别与铝及锆的不均匀分布有关.     

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.     

Zr3V3O合金的贮氘性能研究

在低压下研究了η相Zr3V3O合金的真空除气规律,测定了Zr3V3O合金在不同条件下的初始吸氘曲线和饱和吸氘量,并分析了氘对该合金的物相影响。为深入了解该类含氧稳定η相贮氢材料的贮氘性能提供了依据,同时也为该类材料的应用研究提供了依据。     

Mg2Ni纳米晶储氢材料的机械合金化制备工艺研究

利用机械合金化方法制备了Mg2Ni纳米晶粉末,根据不同球磨参数下样品的X射线衍射结果,分析了球磨过程中相组成、粉末晶粒度等的变化,研究了球磨时间、球磨转速、过程控制剂等工艺条件对粉末晶粒度、机械合金化程度的影响.结果表明:在较高的转速下进行循环变速运行并加入合适的过程控制剂可以使生成Mg2Ni的时间提前,完全合金化的过程缩短,得到的Mg2Ni晶粒度为10nm左右.对Mg2Ni纳米晶粉末进行了初步的贮氢性能研究,结果表明:机械合金化制备的样品在室温下即可吸氢,贮氢性能较之传统材料有较大改善.     

同质外延钛酸锶薄膜的生长模式图谱

利用激光分子束外延技术在SrTiO3(100)单晶基片上同质外延生长SrTiO3铁电薄膜.通过反射高能电子衍射原位实时监测薄膜生长,结合原子力显微镜等表征手段,分析了薄膜的表面微观结构,确定了薄膜的生长模式.根据反射高能电子衍射强度振荡曲线及衍射图样,通过改变薄膜的生长条件,实现了对薄膜生长模式的控制,绘制了SrTiO3薄膜的生长模式图谱:在高温、低沉积速率时,薄膜以二维层状模式生长为主;而在低温、高沉积速率下,薄膜则以三维岛状生长模式为主.从二维模式生长向三维模式生长的过渡区则表现为层状和岛状混合的Stranski-Krastanov生长模式.系统研究了生长条件对生长模式的影响,发现生长温度是影响薄膜生长过程中Ehrilich-Schwoebel扩散势垒的主要因素,而扩散势垒和沉积速率的变化决定了生长模式的改变.     

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。     

He原子在金属Ti中的第一性原理计算

本文用基于量子化学基本原理的密度泛函理论,研究He原子在金属Ti中的几何结构和能量变化。计算得到单个He原子在完美Ti晶体中最可几占位为八面体间隙,两个He原子互相靠近时会形成稳定的原子对。进一步分析了体系优化后的能带结构和电子态密度分布。分析得出在没有缺陷存在的完美晶体中,He原子会聚集形成团簇。     

Li4TixSi1-xO4氚增殖陶瓷制备及力学性能

正硅酸锂材料锂密度高、释氚性能好,是国际热核聚变实验堆（ITER）主要的候选氚增殖剂材料。通过异质元素掺杂,形成固溶体结构,可提高陶瓷抗压强度。本研究采用固相法合成陶瓷粉体,通过熔融喷雾工艺制备获得密度高、球形度好的Li₄Ti_xSi_1-xO₄ 固溶体陶瓷小球。Ti原子固溶可以改善陶瓷微观结构,提升力学性能。研究结果表明,Li₄SiO₄陶瓷小球抗压强度随着退火温度的升高而减小,800 ℃退火2 h后小球抗压强度仅为10.2 N;Li₄Ti_0.1Si_0.9O4陶瓷小球抗压强度较Li₄SiO₄显著提升,800 ℃退火2 h后平均抗压强度达26.2 N,且结构及力学性能稳定性好。