镧离子注入对纯锆抗高温氧化性能的影响

对纯锆表面注入了1×10~(16)ions/cm~2～1×10~(17)ions/cm~2的镧离子,并在500℃条件下进行了空气氧化增重研究。用XPS分析了注入的镧、锆的价态;用AES分析了镧锆氧三元素的深度分布;用0.3°小角X光掠射(GAXRD)分析了高温氧化时氧化锆的相转变。结果表明,纯锆表面注入La离子后,其抗高温氧化性能显著提高,且注入剂量越大效果越强,注入氧化膜以La_2O_3和ZrO_22种形式存在;由于La离子的注入,促使形成大量四方相氧化锆(t-ZrO_2),而且减少四方相氧化锆(t-ZrO_2)向单斜相氧化锆(m-ZrO_2)的转变,这是纯锆氧化速率降低的根本原因。     

铈离子注入Zr-4合金的高温氧化行为

研究铈离子注入对Zr4合金氧化性能的影响，对Zr—4合金表面注入了不同剂量的铈离子，并在500℃条件下进行了空气氧化实验。氧化曲线表明，铈离子注入能明显改善Zr—4合金的氧化性能，且注量越高，氧化性能改善的程度也越大。运用俄歇电子（AES)、X光电子（XPS)和小角掠射X光衍射技术(GAXRD)等测试方法分别分析了注入样品表层元素的深度分布、氧化膜成分及相结构，同时探讨了铈离子注入改善Zr—4合金氧化性能的机制。     

镧离子注入对纯锆耐蚀性的影响

为了研究镧离子注入对纯锆耐蚀性的影响,样品表面分别注入了1×10~(16)-1×10~(17)cm-2的镧离子,使用MEVVA源作为注入源,注入能量为40 kv。X光电子谱(XPS)分析了注入样品表面镧的价态,三电极动电位扫描测定了注入样品在0.5 mol/L H2SO4溶液中的极化曲线,通过与空白样(未注入样品)比较可知,镧离子注入后,纯锆样品的耐蚀性大大提高。最后,讨论了耐蚀性提高的机理。     

高能氪离子轰击对纯锆耐蚀性的影响

为了研究高能氪离子轰击对纯锆水溶液中耐蚀性能的影响,纯锆样品用LC-4型离子注入机在40℃温度下进行高能氪离子轰击,注入剂量从1×1015ions/cm2到3×1016ions/cm2,注入能量为300keV。用X-射线光电子谱(XPS)分析注入表层元素价态,俄歇电子谱(AES)测试氧化膜的深度分布,用透射电镜(TEM)观察轰击样品的形貌和结构转变,轰击样品在1N硫酸溶液中的耐蚀性能用动电位极化测量曲线表征。结果表明:高能氪离子轰击样品后其耐蚀性能大大降低,轰击剂量越大,耐蚀性越差。最后讨论了辐照腐蚀的机理。     

钼离子注入对纯锆耐蚀性的影响

使用MEVVA源对纯锆表面注入1×1016 ions/cm2至5×1017 ions/cm2剂量的钼离子,研究离子注入后其在水溶液中耐蚀性;注入时的最高温度为160℃,加速电压为40 kV。用X光电子谱(XPS)分析表面元素价态;3次极化扫描评价注入样品在0.5 mol/L硫酸水溶液中的耐蚀性,并对3次极化后的样品进行扫描电镜(SEM)观察。实验表明:随着钼离子注入剂量的增大,注入样品的耐蚀性反而下降。剂量越大,耐蚀性下降越多。注入样品的自然腐蚀电位与未注入纯锆相比发生了正移,总的趋势是随着剂量的加大,自然腐蚀电位越正。最后讨论了钼离子注入纯锆后耐蚀性下降的原因。     

钇和铈离子注入纯锆的腐蚀行为研究

为了研究铈,钇离子注入对纯锆耐蚀性的影响,纯锆样品用MEVVA源以40 kV注入1×1016 ions/cm2至1×1017 ions/cm2剂量的钇和铈,注入最高温度约为150℃.用X光电子谱仪(XPS)分析注入表层元素的价态;在1 mol/L硫酸溶液中3次极化测量来研究注入样品的耐蚀性.对于钇离子注入,当注入剂量大于5×1016 ions/cm2时,注入样品的耐蚀性显著提高.用掠角X射线衍射(GAXRD)研究氧化膜中由于铈离子注入发生的相转移.三次极化测量表明注铈样品与空白样品相比,耐蚀性下降许多.最后分别对注入钇和铈样品的腐蚀行为机理进行了探讨.     

Nb离子注入对Zr-4合金耐蚀性能的影响

为了研究Nb离子注入对Zr-4合金电化学腐蚀性能的影响,对Zr-4合金试样表面进行不同剂量的Nb离子注入并测定其在1NH2SO4水溶液中的极化曲线,然后使用扫描电子显微镜(SEM)对极化实验后的试样表面形貌进行了观察。结果表明,Nb离子注入能够改善Zr-4合金的耐腐蚀性能,而且改善的程度与注入离子的剂量有关。同时使用X射线光电子能谱分析(XPS)对试样的表层成分和价态进行了分析,发现在注量为5×1016ion/cm2和1×1017ion/cm2的条件下,Nb和Zr在试样表层以Nb2O5和ZrO2的形式存在;而在注量为2×1017ion/cm2的条件下,则以Nb2O5,NbO和ZrO2的形式存在。     

钼离子注入对锆-4合金耐腐蚀性的影响

观察钼离子注入对锆-4合金在硫酸水溶液中耐腐蚀性的影响。使用MEVVA(Metalvaporvacuumarc)源对锆-4合金表面注入1×1016—1×1017cm-2剂量的钼离子,用X射线光电子能谱(XPS)分析其表面元素价态;用三次极化扫描评价其在1mol·L–1硫酸水溶液中的耐腐蚀性;并对三次极化后的样品进行扫描电镜(SEM)观察。实验表明,当钼离子注入剂量小于5×1016cm-2时,注入样品的耐腐蚀性显著增强。当钼离子注入剂量为1×1017cm-2时,注入样品的耐腐蚀性反而比未注入时差。讨论了钼离子注入锆-4合金后耐腐蚀性改变的原因。     

Y/Ce注入对Zr-4合金高温氧化行为的影响

为了比较研究Y、Ce离子注入对Zr-4合金氧化性能的影响，探索离子注入后的改性机制，对Zr-4合金表面分别注入了不同剂量的两种离子并在500℃条件下进行空气氧化．氧化曲线表明：Y、Ce离子注入均能明显改善Zr-4合金的氧化性能，改善的程度随注入剂量的提高而增大；Ce离子注入后的改性效果略强于Y．使用XPS、GAXRD研究了注入样品高温氧化实验后的表层氧化膜成份及其相结构，探讨了Y、Ce离子注入提高Zr-4合金高温抗氧化性能的机理。