阻氫和氫同位素滲透玻璃質(zhì)陶瓷壁壘層的制備及性能研究.pdf

1、由于化石能源的儲量有限和環(huán)境污染問題，氫能和核聚變能被認(rèn)為是最有前途的替代清潔能源。而高溫高壓氫環(huán)境下金屬結(jié)構(gòu)材料的氫脆及反應(yīng)堆中氫放射性同位素的滲透和泄漏都是關(guān)系到設(shè)施安全和人員安全的必須解決的問題。因此研究在316L不銹鋼和工業(yè)純鈦TA1基體表面制備玻璃質(zhì)陶瓷壁壘層，并以氫模擬氫同位素表征涂層阻氫及其同位素滲透壁壘效應(yīng)有重要的科學(xué)意義和實際應(yīng)用價值。 以玻璃質(zhì)陶瓷涂層成分設(shè)計原則和方法為基礎(chǔ)， 根據(jù)涂層的運用要求，確定了鈦和

2、鈦合金用玻璃質(zhì)陶瓷涂層的兩種玻璃母料TE94和TG75，以及316L不銹鋼用玻璃母料SSE126。研究發(fā)現(xiàn)通過往玻璃母料中添加低表面能氧化物可成功解決涂層與金屬基體的相互潤濕問題；且微量水溶性高分子化合物M的添加，有效地改善了釉漿的涂覆性能。再結(jié)合兩種控制漿體pH值的方法，可制得均勻穩(wěn)定的漿體。對于搪瓷涂層，采用兩涂兩燒的方式，通過浸涂加旋轉(zhuǎn)涂膜的方法制備粉末涂層，干燥后在一定溫度下熔燒一定時間，最終在金屬基體表面制得90-110 厚的

3、致密涂層，并且涂層與基體緊密結(jié)合、具有優(yōu)異的抗落球沖擊和熱沖擊性能以及抗高溫氧化性能；另外采用一涂一燒的方式，在TA1基體表面制得厚約50 的自剝落玻璃陶瓷涂層。 采用西華特試驗裝置在550℃，5-7×103Pa的氫壓下對有/無涂層及單純的玻璃質(zhì)陶瓷涂層進行氣相充氫實驗，結(jié)合維氏顯微硬度分析證明玻璃質(zhì)陶瓷壁壘層有效地阻止了氫和氫同位素擴散滲透，認(rèn)為玻璃質(zhì)陶瓷涂層阻止氫擴散滲透的機理除玻璃質(zhì)涂層本身的玻璃質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)使氫和氫同位素的