堆芯灰控制棒用新型中子吸收體鐵基復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、中國已從美國西屋公司引進(jìn)、吸收和消化AP1000核電技術(shù)。為了形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵核電技術(shù)，本文對(duì)堆芯關(guān)鍵部件灰控制棒用中子吸收體材料進(jìn)行了相關(guān)研究?；谇捌趯?duì)多種元素的核特性及燃耗分析獲得了幾種符合灰控制棒性能要求的候選元素，如Tm、Tb和Dy。本文采用粉末冶金方法（高能球磨、冷等靜壓與燒結(jié)）制備出了兩種堆芯灰控制棒用中子吸收材料Fe-Tm2O3和Fe-TbFeO3-DyFeO3芯塊。采用材料分析方法對(duì)球磨粉末、燒結(jié)塊體進(jìn)行了微觀組

2、織與微觀化學(xué)分析與表征，探索了球磨工藝和燒結(jié)工藝對(duì)塊體物相與性能的影響，測(cè)試了塊體材料的相關(guān)物理性質(zhì)、力學(xué)性能和高溫高壓耐腐蝕性能。
　　對(duì)Fe-25.68％Tm2O3和Fe-13.19％Tb4O7-5.81％Dy2O3混合粉末進(jìn)行高能球磨，采用XRD分析表明:隨著球磨時(shí)間的增加，Tm2O3、Tb4O7、Dy2O3和Fe的衍射峰逐漸寬化，強(qiáng)度逐漸降低;經(jīng)過72h球磨后Tm2O3、Tb4O7和Dy2O3的衍射峰完全消失，球磨使Tm2

3、O3、Tb4O7和Dy2O3組元固溶進(jìn)Fe晶格中;未檢測(cè)新物質(zhì)相，混合粉體未發(fā)生明顯的化合反應(yīng)。
　　采用冷等靜壓將球磨混合粉末壓制成坯體并在600℃～1100℃燒結(jié)，試驗(yàn)結(jié)果表明Fe與Tm2O3發(fā)生反應(yīng)生成了TmFeO3化合物，隨著燒結(jié)時(shí)間的延長，剩余未反應(yīng)的Tm2O3量減少，長時(shí)間燒結(jié)后獲得Fe-TmFeO3塊體，但該Fe-TmFeO3塊體在1200℃再燒結(jié)，則TmFeO3發(fā)生分解生成Fe和Tm2O3物相，長時(shí)間保溫后，轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

4、Fe基Tm2O3彌散分布的復(fù)合材料。球磨混合粉末壓坯在1200℃燒結(jié)獲得了Fe-Tm2O3產(chǎn)物，但隨后在低于1100℃溫度燒結(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)镕e-TmFeO3塊體。Fe-Tb4O7-Dy2O3球磨粉體壓坯在600℃以上燒結(jié)可以制備出Fe-TbFeO3-DyFeO3塊體，隨著燒結(jié)溫度的升高獲得Fe-TbFeO3-DyFeO3塊體的時(shí)間越短，未出現(xiàn)Fe-Tm2O3球磨粉體隨溫度轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象。
　　芯塊Fe-Tm2O3和Fe-TbFeO3-DyF