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高压气冷堆的燃料元件采用三向同性包覆燃料颗粒,其中SiC层是包覆燃料颗粒的关键层,由于SiC涂层阻挡放射性裂变产物的能力在高温条件下迅速降低,寻找SiC涂层的替代材料迫在眉睫。由于ZrC的力学性能优异,热稳定性好,中子吸收截面系数低,阻挡放射性裂变产物的能力强,所以ZrC涂层和ZrC/SiC复合涂层成为替代SiC涂层最具前景的材料。本文采用化学气相沉积技术在石墨基底上制备得到ZrC涂层,并且分别探究了两步法和一步法制备ZrC/SiC复合涂层的沉积工艺。通过低压化学气相沉积技术在石墨基底上沉积得到ZrC涂层。研究结果表明不同沉积温度区间下的沉积反应的动力学控制过程不同。在沉积温度为1350℃-1450℃区间时,涂层沉积速率主要由表面化学动力学控制,沉积温度为1450℃-1500℃区间时,涂层沉积速率由扩散动力学控制。随着沉积时间的延长,涂层的ZrC物相结晶度逐渐提高,破坏了游离非晶态碳的有序结构。同时,氢气流量的增大有利于涂层中ZrC物相纯度的提高。采用两步法在单晶硅基底上制备得到ZrC/SiC复合涂层。第一步是以单晶硅为基底,通入CH4、H2以及Ar等气体沉积得到SiC涂层。沉积温度为1000℃和1200℃时,可以得到纯度较高的SiC涂层。涂层的微观结构是由圆形小球结构组成,圆形颗粒之间紧密有序堆积。第二步通过利用ZrCl4-CH4-Ar-H2沉积体系,在SiC涂层上继续沉积ZrC涂层。沉积温度为1400℃时,可以制备得到ZrC/SiC复合涂层。采用一步法在单晶硅基底上直接制备得到ZrC/SiC复合涂层。沉积温度的升高有利于ZrC的沉积反应。沉积温度为1350℃时,涂层的主要物相是SiC,沉积温度为1400℃可以成功制备得到ZrC/SiC复合涂层。随着沉积时间的延长,涂层中游离碳的无序性不断提高,主要原因是晶态ZrC的生成破坏了游离碳中的有序性。沉积时间为4 h时制备得到的ZrC/SiC复合涂层表面最为平整,粗糙度最低。