金属铀表面全方位离子注入氮化改性研究

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金属铀表面全方位离子注入氮化改性研究

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毕业论文范文题目：金属铀表面全方位离子注入氮化改性研究，论文范文关键词：金属铀表面全方位离子注入氮化改性研究
金属铀表面全方位离子注入氮化改性研究毕业论文范文介绍开始：
【论文摘要】：为了提高金属铀的抗腐蚀能力,本文利用全方位离子注入技术在铀表面进行氮化处理,通过AES、XPS、XRD、SEM等分析手段对样品表面的氮化层组织结构进行了分析。对于氮化层的形成机理从理论上给出了解释。为了检验氮化处理后铀表面抗腐蚀性能,对样品进行了大气腐蚀,湿热腐蚀,电化学腐蚀实验。AES深度剖析数据表明氮化层主要为铀氮氧三种元素,氧含量较高,氮元素在深度上呈双峰分布。用AES分析了不同工艺参数对氮化效果的影响,增加电压、频率、脉宽、注入时间都明显增大了氮（本文此处忽略..）元素注入剂量,但只有增加脉宽,能提高氮的注入深度。利用XPS分析了各元素化学状态。氧和氮都是以化合态的形式存在。铀元素的化学状态比较复杂。在氧含量较高的位置,铀主要以UO_2存在,在氮含量较高的位置,铀则主要以U_2N_3和金属铀存在。从整体上看,改性层为两个富氮层夹在三个富氧层之间的结构。改性层和金属铀之间没有明显分界面,逐渐过渡,结合紧密。通过XRD低角衍射发现表层主要是由UO_2和U_2N_3的混合物构成,没有发现明显的金属铀衍射峰。从全方位离子注入的原理对氮（文章此处忽略..）离子注入剂量进行了计算,氮离子注入剂量为10~(17)-10~(18)cm~(-2)。计算了热平衡时样品表面温度。不同工艺参数下,样品表面温度差别不大,均在400℃左右。对氮化过程中的氧化因素进行了分析。铀表面易吸附氧,氮化过程中样品表面化学活性极高。全方位离子注入为脉冲方式进行,每个注入周期内占空比较小,注入间隙有足够的时间让铀表面吸附含氧介质。离子轰击和温升加速了表面的氧向基体内部扩散,所以氮化时间越长,氧化越严重。从扩散理论分析了氮双峰的形成机理。第一个氮元素富集峰由注入形成,第二个（本文此处忽略..）氮元素富集峰由扩散形成。注入离子的级联碰撞使表层附近的氮原子离开晶格,产生扩散。在离开注入区一定距离后,氮原子重新被晶格空位捕获,形成化合物。故在距离表面一定深度的位置堆积成第二个氮峰。没有离子轰击时,氮扩散较为困难。即扩散只在注入期间发生,所以只有脉冲宽度能影响氮化深度。通过腐蚀实验检验了氮化层的抗腐蚀性能。在大气环境中,由SEM观测到表面几乎没有发生变化。湿热腐蚀之后,样品表面有微弱点蚀痕迹。AES检测到表面氧含量略有增加。各元素分布在湿热腐蚀后都没（本文此处忽略..）太大变化,氮和氧有向基体内部扩散的趋势。此外,通过XPS检测了样品表面吸附特性的变化,表面吸附的含氧介质大大减少。通过电化学测试了氮化面在氯离子溶液的腐蚀特性。铀表面氮化处理后抗腐蚀性能明显上升,实验范围内不同氮注入剂量的样品在电化学腐蚀中没有明显差别。氮化处理极大提高了铀表面的抗腐蚀性能,改性层与基体结合紧密,具有长期抗腐蚀能力。虽然目前存在着氧化较严重的问题,但通过工艺改进,具有实际应用前景。

以上为本篇毕业论文范文金属铀表面全方位离子注入氮化改性研究的介绍部分。

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