防辐射织物填料的制备及其辐照损伤性能研究

【摘要】Ti3SiC2及Ti3AlC2等三元层状MAX相材料具有较好的耐辐照损伤能力，同时具备金属和陶瓷的优良性能，因而是潜在的核燃料包壳材料。Zr-Al(Si)-C材料是继MAX相材料之后的又一类新型层状陶瓷，具有高强度、较好的韧性，较好的高温力学性能、化学稳定性和热稳定性等优点。本文首先以Zr、Al和石墨粉为原料，经原位放电等离子烧结法在1800℃制备了高纯致密且无烧结助剂的Zr3Al3C5材料，研究了反应路径，本方法中ZrAl2相的形成对获得高纯度的Zr3Al3C5材料起着至关重要的作用，合成的Zr3Al3C5材料呈现各向异性的微结构，制备的多晶Zr3Al3C5材料的硬度Hν为13.3Gpa，杨氏模量E为390Gpa，断裂韧性KIC为4.92±0.68MPam1/2，室温热导率k为12.2Wm-1K-1。利用3MeVAu离子和1MeVXe离子对所合成的Zr3Al3C5材料开展了辐照损伤行为研究。Au离子辐照后，Zr3Al3C5材料中产生大量缺陷，导致物相组成、结晶性、微结构及电化学行为的改变。辐照后Zr3Al3C5分解产生少量ZrCx；Zr3Al3C5晶粒呈现各向异性肿胀效应，肿胀率约5.6%；随辐照剂量增加，缺陷逐渐增多，高度的晶格畸变导致结晶性逐渐减弱；低剂量辐照时Zr3Al3C5材料的阻抗值增大，新相ZrCx的生成及表面微结构的改变使得高剂量辐照条件阻抗值又有所减小。1MeVXe辐照后，大量点缺陷的形成使得Zr3Al3C5材料的结晶性下降及少量ZrCx的生成；Zr3Al3C5晶体结构中片层交替堆垛的周期性遭到明显破坏，晶格高度畸变，部分衍射斑点消失，剩余斑点变漫散，有一定程度的非晶化趋势。利用机械破碎加研磨的方法获得了粒径分布较为均匀的Zr3Al3C5粉体，研究了pH值及分散剂PEI对Zr3Al3C5粉体在水中的分散性的影响，PEI含量为1wt.%，pH=3时，分散效果最佳。随后在此分散条件下制备了Zr3Al3C5织物整理剂，固含量为1vol%时，采用浸、轧及烘工艺获得了较好的整理效果。
【作者】周洁；
【导师】邱发贵；
【作者基本信息】吉林大学，服装设计与工程，2014，硕士
【关键词】碳化物；合成；放电等离子烧结；力学及物理性能；辐照损伤；

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