闪烧合成Gd 2 Zr 2 O 7 陶瓷及其稳定性研究

发布时间：2024-02-28 23:52

　　闪烧是一种高电压、低电流的新型场辅助烧结技术。场辅助烧结技术在放射性废物陶瓷固化领域中的应用是目前的研究热点。Gd2Zr2O7因其优异的抗辐照性能和化学稳定性被认为是固化高放废物的理想候选材料。本研究以氧化锆和氧化钆为原料,采用了闪烧技术,在炉温1050℃,闪烧时长30s的条件下制备出了均一的缺陷萤石相Gd2Zr2O7陶瓷固化基体。并对利用X射线衍射、扫描电子显微镜、激光拉曼光谱、透射电镜等表征手段对闪烧制备过程的物相演化、所制备样品的晶体结构、金相、微观形貌、密度、抗浸出性能和α-辐照稳定性进行了系统研究,结果表明:(1)X射线衍射结果展示了 Gd2Zr2O7从最初的混合物生坯经过闪烧过程直至形成最终产物的物相演化过程,结果表明,闪烧合成出的单一物相的Gd2Zr2O7固化基体,为缺陷萤石相,证明了闪烧可以在1050℃的炉温,150V/cm的电场强度、133 mA/mm2的电流密度,以及30s的通电保持时间下制备出Gd2Zr2O7陶瓷。通过扫描电子显微镜金相分析可以得出,随着通电保持时间的增加,闪烧样品的晶粒尺寸增大。所有闪烧制备的Gd2Zr2O7样品相比于传统烧结的样品均具有更小的平...

【文章页数】：132 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 陶瓷固化发展简介
    1.3 放射性废物固化的烧结技术研究进展
    1.4 钆锆烧绿石的结构与性能
    1.5 陶瓷闪烧技术简介
    1.6 研究内容及主要目的
第二章 实验内容及表征分析方法
    2.1 Gd₂Zr2O₇闪烧合成实验原料
    2.2 实验仪器及设备
    2.3 Gd₂Zr2O₇样品的闪烧制备
    2.4 闪烧实验参数选取
    2.5 材料表征方法
第三章 Gd₂Zr2O₇陶瓷的制备及物相与微结构表征
    3.1 闪烧参数随时间的变化关系
    3.2 闪烧样品收缩率随时间的变化关系
    3.3 利用黑体辐射模型估算闪烧时样品的温度
    3.4 闪烧制备的样品的XRD物相表征
    3.5 闪烧的电流大小对Gd₂Zr₂O₇物相组成的影响
    3.6 热处理对闪烧制备的Gd₂Zr2O₇物相组成的影响
    3.7 闪烧制备的Gd₂Zr2O₇的微观结构形貌及晶粒尺寸分析
    3.8 闪烧制备的Gd₂Zr2O₇样品的表面元素分布分析
    3.9 闪烧通电时间60s样品(FS-60s)透射电镜分析
    3.10 固化基体的密度及抗压强度测试结果
    3.11 本章小结
第四章 闪烧合成Gd₂Zr2O₇机理的初步研究
    4.1 闪烧通电时间对Gd₂Zr₂O₇物相组成的影响
    4.2 闪烧合成过程中Gd₂Zr₂O₇的微结构演化
    4.3 FS-60s样品的晶界附近的TEM分析
    4.4 闪烧合成Gd₂Zr2O₇初期传质过程的初步研究
    4.5 闪烧第二阶段Gd₂Zr2O₇合成可能的传质机制的讨论
    4.6 本章小结
第五章 闪烧制备的Gd₂Zr2O₇陶瓷抗浸出性能初步研究
    5.1 固化体浸出实验的样品及设备
    5.2 样品浸出实验的实验方法和步骤
    5.3 Gd₂Zr2O₇陶瓷的抗浸出性能分析
    5.4 本章小结
第六章 闪烧制备的Gd₂Zr2O₇陶瓷的α-辐照稳定性初步研究
    6.1 Gd₂Zr2O₇固化基体辐照实验装置
    6.2 Gd₂Zr₂O₇固化基体辐照实验方法和步骤
    6.3 Gd₂Zr2O₇固化基体抗辐照性能分析
    6.4 本章小结
第七章 主要结论、创新点及后续研究方向
    7.1 主要结论
    7.2 本文的主要创新点
    7.3 后续工作建议
参考文献
致谢



本文编号：3914166