Er2O3防氚渗透涂层的制备及组织结构研究

论文摘要

氢及其同位素渗入钢等金属结构材料中,会引起钢的氢脆、造成严重的结构失效,因此在很多技术应用中都尽量避免其发生。为了避免氚对聚变实验反应堆的低活化马氏体钢结构材料造成损害,需要在其表面上制备出具有良好防氚渗透性的阻挡层。氧化铝由于其很高的降低氚渗透的能力和热性能,成为了当今研究最主要的防氚渗透候选材料,然而α氧化铝的形成条件苛刻,需要很高的温度。因此Er2O3作为一种新发现的防氚渗透材料而受到广泛的关注。研究指出在反应堆腔体材料上制备出厚度达到一微米的结晶态氧化饵涂层,就能将氚渗透系数减小3个数量级。而且氧化饵在不同的基体上都能表现出好的热、机械性能,因此在聚变反应中作为一种很重要的防氚渗透候选材料。本文综述了当前国内外对防氚渗透材料研究的进展,介绍了氧化饵涂层制备的研究现状,并以Er（NO3）3·5H2O和火棉胶作为前躯体,成功的利用溶胶凝胶法制备了结构致密,微观结构相同的Er2O3涂层。在此基础之上,研究了不同实验方法,不同基体,不同工艺参数如火棉胶浓度、烧结温度、保温时间和冷却方式等对实验参数对结果的影响。采用XRD、SEM等分析测试手段研究了薄膜的微观结构,同时对其热震性能进行了测试。通过实验不仅得到了优化的实验参数,也证明了在最优实验参数下具有良好的实验可重复性。最后对全文实验进行了总结,对应用前景进行了展望,并对进一步的研究工作提出了建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 ITER 项目概述
• 1.2 防氚渗透涂层的研究现状
• 2O₃ 涂层材料的研究现状'>1.3 Er₂O₃涂层材料的研究现状
• 1.4 本课题的研究意义内容与分析手段
• 2O₃ 涂层研究'>2 浸渍提拉法制备Er₂O₃涂层研究
• 2.1 实验方案
• 2.2 实验条件对制备结果的影响
• 2.3 本章小结
• 2O₃ 涂层研究'>3 玻璃衬底上旋涂法制备Er₂O₃涂层研究
• 3.1 实验方案
• 3.2 实验条件对制备结果的影响
• 3.3 旋涂法与浸渍提拉法的比较
• 3.4 本章小结
• 2O₃ 涂层研究'>4 低活化马氏体钢表面旋涂法在制备Er₂O₃涂层研究
• 4.1 实验方案
• 4.2 实验条件对涂层表面状态的影响
• 4.3 涂层的厚度及热震性观察
• 4.4 本章小结
• 5 全文总结
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间发表论文目录