鈹表面釩膜制備技術(shù)及其性能表征.pdf

1、在以液態(tài)金屬Li為自冷卻劑的包套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念中，鈹常被作為中子增殖劑和慢化劑材料，為了避免鈹材在液態(tài)金屬中的熔蝕需要在其表面鍍制一層能耐液態(tài)金屬熔蝕的隔離層。鑒于金屬釩及其合金有很好的抗液態(tài)金屬熔蝕能力，本文提出了在金屬鈹表面制備釩鍍層以避免液態(tài)金屬對(duì)金屬鈹?shù)娜畚g效應(yīng)。采用磁控濺射法在Be和Si基體表面進(jìn)行了釩金屬膜的沉積，利用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)比較了不同工藝條件下沉積釩膜的微觀結(jié)構(gòu)差

2、異;考核了鈹表面釩膜在液態(tài)金屬Li中的熔蝕特性，利用X射線光電子能譜儀(XPS)及SEM比較了熔蝕前后的樣品成分組成和表面形貌;研究了膜基界面在高溫高壓環(huán)境下的成分演變規(guī)律，對(duì)比了熱等靜壓(HIP)處理前后界面元素的分布;探索了冷噴涂技術(shù)在釩涂層制備中的應(yīng)用，利用光學(xué)金相顯微鏡(OM)和XRD對(duì)獲得的釩涂層進(jìn)行了表征，主要研究結(jié)果如下:
　　1.利用磁控濺射法沉積的釩膜層結(jié)構(gòu)致密，膜層主要成分為體心立方(bodycentered

3、crystal，BCC)結(jié)構(gòu)金屬釩，并且沒有發(fā)生明顯氧化現(xiàn)象。
　　2.靶基距、基底偏壓及靶功率都會(huì)對(duì)沉積過程中釩膜的微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。其中靶基距主要影響釩膜晶粒尺寸，對(duì)膜相結(jié)構(gòu)及表面形貌并無顯著影響。釩膜生長過程中隨基底偏壓變化會(huì)發(fā)生不同晶面的擇優(yōu)結(jié)晶，偏壓較低時(shí)，釩膜主要發(fā)生(110)密排面擇優(yōu)，隨偏壓升高，釩膜在其它非密排面生長速率逐漸加快;不同偏壓條件下釩膜表面形貌各異，隨偏壓升高，釩膜表面晶粒發(fā)生長條狀—鋸齒狀—近多邊形

4、狀轉(zhuǎn)變。靶功率同樣會(huì)影響釩膜結(jié)晶過程中不同晶面生長速度，靶功率增大會(huì)提高非密排面晶面生長速度。
　　3.鈹表面釩膜在800℃、60MPa條件下進(jìn)行HIP處理2h，結(jié)果表明在該溫度和壓力條件下界面處Be-V間互擴(kuò)散明顯增強(qiáng)，并生成金屬間化合物Be12V。
　　4.磁控濺射法沉積釩膜在300℃液態(tài)金屬Li中熔蝕5h后進(jìn)行了XPS及原子光譜分析，結(jié)果表明濺射沉積釩膜具有較好的熔蝕性能，Li金屬與樣品并沒有發(fā)生傳質(zhì)，熔蝕前后樣品表面