烧结温度对U-Hf可燃毒物燃料微观结构及物相组成的影响

发布时间：2024-03-31 02:53

　　通过扫描电镜、能谱分析、X射线衍射仪(XRD)等方法研究了烧结温度对U-Hf(含25 wt%HfO₂,wt%表示质量百分比)可燃毒物燃料的物理性能、微观形貌及物相组成等的影响,结果表明:①经干燥煅烧处理后的U-Hf燃料的烧结活性良好,通过烧结可有效促进燃料的致密化,在1550℃烧结温度以上,燃料的密度增加幅度较小;②烧结后的U-Hf晶体呈现以UO₂固溶体为基体晶粒和弥散在基体晶粒中的第二相小晶粒的形式,第二相小晶粒是Hf含量高于化学计量的固溶体;随着烧结温度的升高,小晶粒逐渐粗化,数量变少;③在大于1550℃烧结温度下,HfO₂晶体发生单斜-四方相相变,但是升高温度至1750℃时,单斜相HfO₂晶体未完全相变成为四方相,也没有完全固溶进入UO₂主相中。

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【部分图文】：

图1U-Hf燃料烧结制度曲线

将烧结后的燃料镶嵌在有机衬底中；用砂纸进行粗磨、细磨，再在抛光机上用草酸铬抛光液进行抛光，至燃料磨面呈镜面为止，制得金相检测样品。采用NH4HF溶液热蚀的方法进行蚀刻。把燃料金相样品浸没在溶液中热蚀一定时间，待金相显微镜中能大致观察到燃料的晶界后停止蚀刻。

图4U-Hf(25wt%HfO2）烧结燃料能谱图谱（1650℃）

由此可知：(1)在不同烧结温度下均是以UO2结构的固溶体为主相，与2.3节结果符合；(2)在1550℃烧结温度下，U-Hf体系中HfO2晶体以单斜相存在，烧结温度升高时，HfO2晶体发生单斜-四方相相变，在U-Hf(25wt%HfO2）体系中，HfO2晶体发生的相变温度约在....

图5不同烧结温度下U-Hf(25wt%HfO2）燃料XRD图谱

图4U-Hf(25wt%HfO2）烧结燃料能谱图谱（1650℃）XRD检测结果显示，U-Hf(25wt%HfO2）体系中，HfO2晶体约在1650℃左右发生单斜-四方相相变，这比YuanK等[3]模拟计算得出的U-Hf相图中显示的HfO2晶体相变温度高。相比U-Zr....

图21550℃烧结温度下UO2与U-Hf燃料的金相磨面蚀刻照片

因为在纯UO2的烧结中后期，UO2由非晶态转变为面心立方晶体，高温阶段没有相变过程，晶粒生长速率单纯随着温度呈指数增加，随着温度升高和晶界的曲率半径越小，晶界向其曲率中心移动速度越快，在1550℃时即可接近理论密度，形成面心立方晶体。而对于U-Hf体系，在1550℃下，HfO2....

本文编号：3943336