金属铀表面高温注入铌离子的改性层研究

【摘要】：本文采用高温离子注入技术研究了铀表面高温注入铌离子改性层,用AES、XRD等手段分析了改性层元素的分布、结构组织,用电化学极化法测试了改性层抗腐蚀性能,并对其改性层的抗腐蚀性能与铀表面离子束辅助沉积铌改性层、铀铌合金进行了比较研究。 实验结果表明,与常规离子注入相比,金属铀表面高温注入铌离子改性层厚度增加;注入离子保持剂量提高;随着剖析改性层深度增加,铌含量降低缓慢。同时,随着温度升高,铀表面注入铌离子改性层组织结构产生如下变化:有非平衡相和非晶相形成,一些区域还形成更细的微晶组织;高温改性层有NbO和NbO_2生成。 金属铀表面高温注入铌离子比常规离子注入改性层抗腐蚀性能增强。温度升高铀表面注入铌离子改性层自腐蚀电位依次提高,耐蚀性增强。铀表面不同温度注入铌离子试样的电极化曲线变化趋势相同,均处于活化体系。 与高温注入铌离子相比,铀表面离子束辅助沉积铌改性层明显增厚,且变得更致密,界面结合好。两种改性层电极化曲线变化趋势相同,但铀表面离子束辅助沉积铌改性层抗氧化腐蚀时间长。铀铌合金与铀表面高温注铌改性层比较,自腐蚀电位高,电极化曲线变化趋势不同,合金有钝化阶段,比高温注铌耐长久腐蚀性强。 由于实验中金属铀表面注入铌离子的高温还不是很高,只有300℃左右,制备的改性层仍然太薄,耐长期腐蚀能力差。改进离子注入工艺和条件,增加改性层厚度,离子注入将是比较理想的防腐蚀表面改性技术。