合金元素对氢化锆制备及其原位氧化行为影响研究

项目名称： 合金元素对氢化锆制备及其原位氧化行为影响研究

项目编号： No.51404034

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 矿业工程

项目作者： 陈洋

作者单位： 北京有色金属研究总院

项目金额： 26万元

中文摘要： 氢化锆是空间反应堆电源理想的中子慢化材料，但慢化剂部件工作温度较高而存在氢损失，在其表面制备氧化膜是降低失氢速度的有效途径。原位氧化工艺因其制备温度低（﹤600℃）、适合异型件而成为ZrHx阻氢层的常用制备方法。前期研究发现，ZrHx表面原位氧化获得的氧化膜有一定阻氢性能，但膜层不致密，存在裂纹缺陷，阻氢性能无法满足使用要求。经分析，发现氧化膜中四方相与单斜相共存，外层以白色疏松的单斜相为主，内层以黑色致密的四方相为主，起阻氢作用的主要为黑色致密四方相。四方相在低温时为亚稳相，随氧化进行必然会向单斜相转变，而使氧化膜出现裂纹。本项目拟通过建立Zr-M(Nb、Y、Ce)-H-O热力学模型，应用相关软件，研究添加Y、Ce等合金元素对锆合金氢化过程中相转变规律的影响，并采用第一性原理计算结合实验研究合金元素对原位氧化制备氧化膜的影响，确定合金元素的种类和添加量，为氢化锆作为慢化剂应用奠定基础。

中文关键词： 氢化锆；原位氧化；合金元素；第一性原理；四方氧化锆

英文摘要： Zirconium hydride is one of the ideal neutron moderators for the space reactor power. However, the hydrogen loss always exists due to the higher operating temperature of the moderator parts. Fortunately, synthesizing oxide film on the surface of such part

英文关键词： zirconium hydride；in situ oxidation；alloying elements；first-principles；tetragonal ZrO2