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1、通過(guò)電鍍、化學(xué)鍍、物理沉積等方法在鈾表面沉積一層Al、Ti、Zn、Al-Ti金屬鍍層,可以提高鈾的抗腐蝕性能。但是由于鍍層中存在微裂紋或者膜基結(jié)合強(qiáng)度不高,在服役過(guò)程中鍍層可能脫落,失去保護(hù)基體鈾的作用。本文采用熱等靜壓使鍍層發(fā)生塑性變形閉合微裂紋和孔洞,改善鍍層結(jié)構(gòu),促進(jìn)膜基元素?cái)U(kuò)散,增加膜基結(jié)合強(qiáng)度,提高鍍層的抗腐蝕性能。
采用磁控濺射在鈾基體上鍍鋁(鈦)鍍層,然后進(jìn)行熱等靜壓。為對(duì)比壓力對(duì)鍍層及界面的影響,對(duì)樣品進(jìn)行了真
2、空退火處理。
本論文采用排水法測(cè)量HIP前后Al鍍層密度以及材料試驗(yàn)機(jī)用粘膠法測(cè)量膜基結(jié)合強(qiáng)度,采用X射線衍射分析儀(XRD)、掃描電子電鏡(SEM)進(jìn)行鍍層界面物相和形貌的分析,光學(xué)顯微鏡(OM)研究熱等靜壓對(duì)鈾基體的夾雜和組織的影響,用電化學(xué)腐蝕綜合測(cè)試儀對(duì)比分析HIP前后樣品抗腐蝕性能。
結(jié)果表明經(jīng)過(guò)熱等靜壓之后的鍍層密度接近理論密度,表明HIP可以消除鍍層中的微裂紋和空隙,提高鍍層的致密性。鍍層柱狀晶結(jié)構(gòu)變?yōu)?/p>
3、更利于抗腐蝕的層狀結(jié)構(gòu)。對(duì)鈾基鋁鍍層樣品480℃/2h/100MPa、300℃/0.5h/60MPa、250℃/0.5h/60MPa、200℃/0.5h/60MPa熱等靜壓處理,處理后的鈾鋁界面模糊,說(shuō)明鈾鋁互擴(kuò)散,增加膜基結(jié)合強(qiáng)度。同時(shí)XRD證實(shí)高溫下于鈾鋁界面形成了UAl3和UAl2相,在200℃時(shí)檢測(cè)到的形成量比較少。在250℃時(shí)形成了UAl2,300℃以上生成UAl3和UAl2,而且隨著溫度的升高,UAl3增加,UAl2減少。2
4、00℃熱等靜壓之后的電化學(xué)抗腐蝕性能明顯提高,對(duì)比4個(gè)工藝條件得出低溫下HIP的鍍層的綜合性能效果較佳。
真空退火處理可以促進(jìn)界面元素的進(jìn)一步擴(kuò)散,在界面上反應(yīng),但是其并不可以消除鍍層中的缺陷。
經(jīng)過(guò)600℃/0.5h/100MPa,655℃/0.5h/100MPa熱等靜壓鈾基鈦鍍層表面致密化。膜基結(jié)合強(qiáng)度由原來(lái)11MPa提高至17MPa,在膜基界面形成一層U2Ti金屬間化合物層,同樣的溫度條件下,真空熱處理并沒有形
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