烧绿石（A_2Ti_2O_7）结构陶瓷材料的辐照效应研究

【摘要】立方萤石结构(CaF2)衍生氧化物晶体材料可作为一种潜在的候选陶瓷材料,应用于核废料固化、裂变堆和未来聚变堆。钛酸盐多品烧绿石(A2Ti207)是最重要的立方萤石衍生物之一,其耐辐照性能已经受到了一定的研究,对其进行离子束辐照实验后发现,烧绿石晶体在不同辐照条件下表现出了不同的结构变化。本论文较为全而地对具有立方萤石衍生结构的A2Ti2O7烧绿石制备方法和离子束辐照效应进行了实验研究,主要研究了A2Ti2O7烧绿石陶瓷材料在离子辐照下的非品相变,从而能够更好地理解该类材料的耐辐照性能。我们选择Gd2Ti207和Lu2Ti2O7多晶烧绿石作为标准样品,用传统陶瓷制备方法合成了一定数量的Gd2Ti2O7和Lu2Ti2O7多晶圆片,进而对这些陶瓷圆片进行常温和高温(450℃)辐照,辐照离子为600keVKr3+,离子通量分别为4×1015ions/m2和1.45×1016ions/m2。然后用掠入射X射线衍射GIXRD(入射角度为0.1°～3°)和横截面透射电镜(XTEM)观察到了圆片受辐照后的微观结构变化。实验结果显示,常温下辐照的Lu2Ti2O7样品发生了明显的非晶相变,而在高温下非晶现象消失。另外,在常温下经过低剂量辐照后的Lu2Ti2O7圆片中观察到一些纳米晶。本文主要基于以下三个方面对A2Ti2O7烧绿石陶瓷材料的辐照效应进行探讨：(1)辐照剂量的影响。实验结果显示,离子束剂量增大后,Lu2Ti2O7陶瓷材料的非晶份额有所增加；(2)辐照温度的影响。样品在常温下发生非晶相变,而在450。C时,不存在非晶现象；(3)阳离子半径的影响。相同辐照条件下,Gd2Ti2O7比Lu2Ti2O7陶瓷材料更容易非晶。
【作者】尹东明；
【导师】李宁；张建；
【作者基本信息】厦门大学，核科学与工程，2014，硕士
【关键词】A2Ti2O7烧绿石；辐照非晶；纳米晶；

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