Способы активации спекания
• Механическая активация
повышение дефектности порошков
• Термическая активация:
температура и время спекания
• Химическая активация
повышение кислородного потенциала, легирование
Механическое активирование
•В процессе измельчения возрастает удельная поверхность порошков и избыточная поверхностная энергия;
•С уменьшением размеров уменьшается их радиус кривизны, т.е. возрастает действие капиллярных сил;
•Уменьшается длина диффузионного пути;
•При измельчении увеличение активности происходит так же вследствие пластической деформации частиц, приводящей к возрастанию концентрации дефектов и избытку свободной энергии, часто этот процесс дополняет аморфизация поверхностного слоя.
Химическое активирование
Dvi = NiBiEXP[– ( Him-SimT)/kT]
|
VoOi = EXP[-( GFO- S FOT) /kT] |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
V V 2 |
= EXP[-( G - S T)/kT] |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
m |
|
o |
|
|
|
|
|
|
S |
S |
|
|
|
|
|
|
|||
2(Oi - Vo) =X |
4 CiO CVO CNb |
2 CiO CVO CTi |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
||||
|
exp |
|
GS |
|
SS |
|
X |
2 16exp |
|
GFO |
|
SFO |
|
X |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
kT |
|
|
|
|
|
|
|
kT |
|
|
|
|
|
||||
V M |
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 GFO |
|
2 SFO |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
16exp |
kT |
|
k |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Влияние Ti и Nb на спекание UO2
1 2
п л о т |
н |
о с т ь |
г / с |
м |
3 |
1 0
8
6
8 0 0 |
1 2 0 0 |
1 6 0 0 |
T , C |
2 0 0 0 |
Влияние легирования на размер зерна
|
6 |
0 |
|
|
|
|
|
к м |
4 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
а |
2 |
0 |
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
0 . 0 |
0 . 2 |
0 . 4 |
0 . 6 |
0 . 8 |
1 . 0 |
|
|
|
|
К о н ц е н т р а ц и я н и о б и я , % |
|
|
|
— температура спекания 1700 оС, О — температура спекания 1600 оС,
Эффективность добавок
G Gs Gn
K |
Fд |
rок |
F |
G0293 |
|
|
|||||
|
Fок |
|
r |
|
|
|
|
mzr |
|||
1.Чем больше разность электроотрицательностей металлических ионов в оксидной добавке и в основном компоненте, тем выше эффективность действия добавок;
2.Эффективность действия добавок возрастает с уменьшением разницы катионных радиусов.
Спекание с участием жидкой фазы
Ln C Pω
Co RT
Р=2 / r
Оптимальная структура топлива
•Плотность – 94 – 96 % (10,4-10,6)г/см3;
•Размер зерна – 30 – 50 мкм;
•Размер пор – больше 2 мкм;
•Увеличенная доля закрытой пористости
•Наличие пластичной фазы на границах зерен;
•Большое количество мелких выделений
Влияние добавок алюмосиликата
|
2 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
. 4 |
8 |
|
|
2 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
. 4 |
6 |
|
к м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
а , |
2 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
. 4 |
4 |
г / с |
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ь |
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
з |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
а з м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 0 |
. 4 2 |
П л |
||||
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
. 4 |
0 |
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
. 3 |
8 |
|
|
|
0 |
4 |
0 |
8 |
0 |
1 |
2 |
0 |
1 |
6 |
0 |
2 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К о н ц е н т р а ц и я д о б а в о к , р р м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Влияние добавок алюмосиликата и оксида титана на размер зерна
|
5 |
0 |
|
|
|
|
|
|
4 |
0 |
|
|
|
|
|
к м |
|
|
|
|
|
|
|
м |
3 |
0 |
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
||
а |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
а з м |
2 |
0 |
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
0 . 0 0 |
0 . 0 5 |
0 . 1 0 |
0 . 1 5 |
0 . 2 0 |
0 . 2 5 |
|
|
|
К о н ц е н т р а ц и я д о б а в о к , в е с . % |
|
|
||