毕业论文2014.6.2讲义.doc

摘要 多种稀土元素具有较大的中子吸收截面，其对应的稀土氧化物具有热中子吸收截面大、熔点高、膨胀率小、在中子辐射后不放出气体和加工过程不产生放射性废物等优点，是一种极具发展潜力的中子吸收材料和核反应堆控制棒材料。本研究的目的是利用稀土元素具有高中子吸收效率的特点，制备稀土氧化物陶瓷中子吸收材料。 本文主要是研究用作中子吸收防护材料的氧化镝、氧化钆、氧化铪陶瓷的制备工艺，通过研究无压烧结致密化过程和微观结构，研究烧结制度（烧结温度、保温时间、烧结方式等）对稀土氧化物陶瓷致密度、弯曲强度、断裂韧性、硬度的影响。并采用微波烧结工艺制备氧化镝、氧化钆、氧化铪陶瓷，研究不同烧结方式对稀土氧化物陶瓷性能的影响。 关键词：稀土氧化物；无压烧结；中子吸收 ABSTRACT More rare earth elements have large neutron absorption cross section, which corresponds to the rare earth oxide with the advantage of large thermal neutron absorption cross section, a high melting point, insignificant swelling, no out-gassing under neutron irradiation and easily reprocessed non-radioactive waste. So the rare earth oxide is a great potential for development of neutron absorbing material and nuclear reactor control rod material. The purpose of this study is to prepare rare earth oxide ceramic neutron absorbing material with the high neutron absorption efficiency of rare earth elements. In this thesis, we studied the preparation and process of dysprosium oxide, gadolinium oxide, hafnium oxide ceramic materials, which are applied to the neutron absorbing protection. By studying the densification process of pressless sintering and microstructure of these rare earth oxides ceramic, we learnt the effect of sintering system (sintering temperature, holding time and sintering manners) on density, flexural strength, fracture toughness and hardness. Besides, we prepared dysprosium oxide, gadolinium, hafnium oxide ceramics by microwave sintering process, in order to find out the impact of different sintering process on the properties of rare earth oxide ceramics. Keywords: Rare earth oxide; Pressless sintering; Neutron absorbing 第一章 绪论 1.1 研究背景 能源、信息与材料是现代社会发展的三大支柱。在科学技术飞速发展21世纪，人类面临的能源危机日益严重。煤炭、石油、天然气等天然能源的日趋紧缺，促使世界各国将发展廉价、清洁的核能作为能源发展的重要战略。在核能利用方面，经过几代人的努力，已经开发出了压水堆、沸水堆、重水堆等几代核反应堆。反应堆堆芯组件中，中子吸收材料（控制棒、调节棒、事故棒、安全棒、屏蔽棒）是仅次于燃料元件的重要功能元件，发展核电离不开高性能的中子吸收材料。 在核电发展过程中，核安全是核发展中一项广泛关注的问题，由核辐射产生的各种高能射线，造成了一种新的