王志刚
,
陈伟东
,
闫淑芳
,
范秀娟
,
徐志高
稀有金属
在Na2SiO3+NaOH+Na2EDTA体系下,采用恒压模式对氢化锆进行微弧氧化处理获得ZrO2陶瓷层.通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪、电子能谱(EDS)仪,分析了陶瓷层的表面形貌、截面形貌、相结构及陶瓷层的元素分布.结果表明:在硅酸盐体系中,通过恒压模式在ZrH1.8表面制得膜厚约为45 μm的ZrO2陶瓷膜,膜层分为过渡层、致密层和疏松层.EDS结果表明:微弧氧化陶瓷层中除基体元素Zr及溶液元素O外,未发现Si、Na等溶液元素的出现,说明SiO32-、Na+等没有参与反应;在硅酸盐体系中ZrH1.8表面微弧氧化陶瓷层主要由M-ZrO2、T-ZrO2及C-ZrO2构成,M-ZrO2约90％.
关键词:
氢化锆
,
微弧氧化
,
硅酸盐
,
阻氢渗透
闫国庆
,
陈伟东
,
范秀娟
,
闫淑芳
,
徐志高
稀有金属
采用溶胶凝胶法在氢化锆表面制备防氢渗透膜层,分析了不同前驱体溶胶浓度对氢化锆表面膜层的性能影响.借助XRD、SEM等分析手段对氧化层的物相组成和形貌进行分析,并采用真空脱氢试验测试氧化层的阻氢性能PRF值(permeation reduction factor).试验表明,在前驱体溶胶浓度范围内可制膜层厚度为5～14.3 μm,膜层厚度随着溶胶浓度升高呈现先升高后下降的趋势.当溶胶浓度低于1.0 mol/L时,不易生成连续完整的膜;当溶胶浓度高于1.0 mol/L时,膜层表面出现了颗粒堆积和裂纹,膜层不连续.氧化物的相结构无明显改变,以单斜相M-ZrO2和四方相T-ZrOx为主;氧化层的PRF值在9.86～10.43之间变化.
关键词:
氢化锆
,
防氢渗透层
,
氧化层
,
前驱体浓度
王建伟
,
王力军
,
陈伟东
,
张建东
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2012.01.011
氢化锫是一种理想的固体中子慢化材料,尤其适用于空间核电源的反应堆,但是高氢含量的氢化锫在制备过程中很容易形成裂纹.Nb是氢化锆中的主要添加元素,对氢化锆的裂纹形成和氢含量有一定影响,这是由Nb在氢化锆中的存在形式决定的,对此进行了研究.结果表明,在吸氢充分的情况下,不同Nb含量的Zr - Nb合金氢化后产物的主要组成都是ZrH2,ZrH1.950和ZrH1.801的ε相氢化锆混合物,Nb的添加对氢化锫的晶格常数和晶胞大小影响不大.Nb改善了氢化锫的多缺陷状态,减少了氢富集的位置,从而起到抑制裂纹产生的作用.常压下,Nb的添加会影响合金的最大吸氢量,尤其当Nb含量在10％以上时,会生成低氢含量的NbHx固溶体,影响锆合金的整体吸氢量.Nb在氢化锆中的固溶度较小,Nb含量较低时,大部分Nb以白色含H锫铌固溶体小颗粒的形式弥散分布在氢化锫表面.
关键词:
氢化锆
,
慢化材料
,
裂纹
,
氢含量
,
铌
闫淑芳
,
刘向东
,
陈伟东
,
王志刚
,
范秀娟
,
徐志高
稀有金属材料与工程
采用恒压模式分别在不同浓度Na2SiO3电解液体系下对ZrH1.8表面进行微弧氧化处理,利用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、膜层测厚仪测试了陶瓷层的相结构、表面形貌、截面形貌及厚度,通过真空脱氢实验评估了陶瓷层的阻氢性能.研究结果表明:当Na2SiO3浓度在6～14 g/L变化时,陶瓷层的厚度在25～61 μm范围内.随着Na2SiO3浓度的增加,电解液的电导率线性增大,微弧氧化陶瓷层厚度逐渐减小.氢化锆表面微弧氧化陶瓷层由致密层和疏松层构成,靠近基体一侧为致密层,陶瓷层外层为疏松层,在疏松层中存在空洞和裂纹缺陷.陶瓷层由单斜相氧化锆(M-ZrO2)和四方相氧化锆(T-ZrO1.88)构成,且以单斜相氧化锆(M-ZrO2)为主,随着电解液中Na2SiO3浓度的增加,四方相T-ZrO1.88在陶瓷层中比例增大.综合比较,在Na2SiO3浓度为8g/L的电解液体系下可以获得厚度适中,表面平整,致密性较好,阻氢性能优异的陶瓷层,陶瓷层的PRF值达到最大值10.8.
关键词:
氢化锆
,
微弧氧化
,
陶瓷层
,
电解液体系
陈伟东
,
闫淑芳
,
钟学奎
,
王建伟
稀有金属材料与工程
通过恒温氧化实验研究氢化锆在O<,2>中,450～600℃温度范围内的氧化行为,分析温度和时间对氧化膜生长速度的影响规律.结果表明,氢化锆在O<,2>中450～600℃温度范围内,表面形成氧化膜厚度的平方(D<'2>)与时间(t)的关系曲线呈良好的线性关系,氧化反应动力学符合Wagner理论模型中的抛物线生长规律.氧原子在氧化膜中的扩散过程为氧化反应的控速步骤.扩散系数与温度遵循Arrhenius定律,扩散激活能为18724.5 J/mol,据此判断氧原子在氧化膜中的扩散机制以晶界扩散占主导.
关键词:
氢化锆
,
恒温氧化
,
氧化动力学
,
氧化膜
闫淑芳
,
刘向东
,
陈伟东
,
王志刚
,
徐志高
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2015.10.007
采用WHD-30型双向交流脉冲电源对氢化锆表面进行微弧氧化处理,研究了负向电压对氢化锆表面微弧氧化膜的厚度、表面形貌、截面形貌、相结构及阻氢性能的影响.实验选取电解液体系为Na2 SiO3-NaOH-Na2 EDTA体系,正向电压为350V,电源频率为200 Hz,氧化时间为20 min;氢化锆表面微弧氧化膜的阻氢性能采用真空脱氢实验进行测试.研究结果表明:负向电压在120～ 160 V范围内变化时,氢化锆表面微弧氧化膜的厚度在30 ～ 90 μm范围内,氧化膜的厚度随着负向电压的升高而增大.氧化膜外部为疏松层,存在孔洞和裂纹缺陷,氧化膜内部为致密层,与基体结合紧密,无孔洞和裂纹缺陷.氧化膜相结构由单斜相氧化锆(M-ZrO2)和四方相氧化锆(T-Zr01.88)构成,并以单斜相氧化锆(M-Zr02)为主.负向电压升高有利于增大氧化膜致密层的厚度,进而提高氧化膜的阻氢能力.当负向电压为160 V时,氧化膜的阻氢能力最高,氢渗透降低因子(PRF,permeation reduction factor)值达到10.4.
关键词:
氢化锆
,
微弧氧化
,
负向电压
,
氧化膜
单丽梅
,
赵平
表面技术
doi:10.3969/j.issn.1001-3660.2007.04.014
为了了解氢渗透阻挡层的阻氢机理,在氢化锆表面电镀Cr-C后,再对镀层进行热处理(400℃),最后把试样在700℃的真空中保温10h.用EDS法对没有进行热处理的镀层的成分进行分析,再用X射线光电子能谱(XPS)研究氢渗透阻挡层不同深度处的化学态,并对阻挡层原子进行定量分析.结果发现:未热处理的镀层主要含有C和Cr,阻挡层中含有C、O、Cr和Zr,进行氢渗透试验(700℃保温)后的阻挡层中C-H和O-H含量都增加,前者更明显.由此可说明H因破坏C、O原来的成键方式而被C、O捕捉,C对氢渗透阻挡层的作用大于O的作用.
关键词:
氢化锆
,
阻挡层
,
碳
,
氧
陈伟东
,
韩琳
,
张力
,
黄永章
,
王力军
,
陈松
稀有金属材料与工程
采用原位氧化法在氢化锆表面制备了氢渗透阻挡层,分析了工艺参数对氧化层生长的影响,借助XRD,XPS,SEM等分析测试手段对氧化层的物相组成和截面形貌进行分析,并对氧化层的阻氢效果进行检测.结果表明,氧化层的质量增量随氧化温度的升高而增大,在氧分压为0.1 MPa,550 ℃恒温氧化2 h的工艺条件下,在氢化锆表面制得了厚度为50～60 μm的氧化层;该氧化层主要为Baddeleyite结构的ZrO2;氧化层中含有O,Zr,C等元素并存在O-H键;氧化层均匀、致密,具有一定的阻氢作用.
关键词:
氢化锆
,
氢渗透阻挡层
,
原位氧化法
,
氧化层
闫淑芳
,
刘向东
,
陈伟东
,
王志刚
,
范秀娟
,
徐志高
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2014.04.017
采用恒压模式分别在Na2 SiO3,Na5P3O10和Na5P3O10+ H2O2电解液体系下对ZrH1.8表面进行微弧氧化(MAO),利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、膜层测厚仪测试了陶瓷层的表面形貌、截面形貌、相结构及陶瓷层厚度,通过真空脱氢实验评估了陶瓷层的阻氢性能.研究结果表明:采用微弧氧化技术在氢化锆表面可以制得厚度范围在35 ～60 μm的微弧氧化陶瓷层.不同的电解液体系下在氢化锆表面得到的微弧氧化陶瓷层的厚度不同,Na2 SiO3电解液体系下得到的陶瓷层最厚,Na5P3O10+ H2O2电解液体系次之,Na5P3O10电解液体系最薄.氢化锫表面微弧氧化陶瓷层由致密层和疏松层构成,靠近基体一侧为致密层,陶瓷层外层为疏松层.微弧氧化陶瓷层主要由单斜相氧化锆(M-ZrO2)和少量的四方相氧化锫(T-ZrO2)构成;综合比较,在Na5P3O10+ H2O2电解液体系下可以获得厚度适中,表面平整,致密性较好,阻氢性能优异的陶瓷层,陶瓷层的PRF值达到最大值12.1.
关键词:
氢化锆
,
微弧氧化
,
陶瓷层
,
电解液体系
王志刚
,
陈伟东
,
闫淑芳
,
范秀娟
稀有金属材料与工程
在磷酸盐体系下,采用恒压模式对氢化锆(ZrH1.8)进行微弧氧化.考察了电源频率对氧化膜的厚度、相结构、截面形貌以及阻氢性能的影响.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、膜层测厚仪分析了氧化膜的表面形貌、截面形貌、相结构及膜层厚度.通过真空脱氢实验评估膜层的阻氢性能.结果表明:随着电源频率的增加,ZrH1.8表面微弧氧化膜层厚度由约50μm仅减小至约45 μm;电源频率的增加能有效提高膜层的致密性;电源频率的改变对于膜层的相结构没有明显影响,膜层主要由单斜相氧化锆(M-ZrO2)和四方相氧化锆(T-ZrO1.88)构成,其中单斜相占80％以上;电源频率的增加有助于提高氧化膜的阻氢效果,当电源频率增加到300 Hz时,氧化膜的氢渗透降低因子PRF值高达10.8.
关键词:
氢化锆
,
微弧氧化
,
频率
,
阻氢渗透
