【摘 要】
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碳化硅(SiC)材料在高温氧化时会生成SiO2保护膜,但经辐照后高温氧化,材料结构和氧化速率会发生变化,影响材料性能.为研究其晶格损伤与氧化规律之间的关系,利用6H-SiC单晶片和烧结SiC多晶片,开展了在室温下经过能量为5 MeV、注量为5×1014 cm-2的Xe20+离子辐照后再进行1300℃氧化1 h的实验.利用X射线衍射、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱、扫描电镜、透射电镜进行表征,对比了不同晶型的SiC氧化前后辐照与未辐照区域.结果显示:辐照破坏了晶格有序度,造成了晶格损伤,这些损伤在氧化过程中促
【机 构】
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西南科技大学 国防科技学院,四川 绵阳 621010;西南科技大学 环境友好能源材料国家重点实验室,四川 绵阳 621010;西南科技大学 材料科学与工程学院,四川 绵阳 621010
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碳化硅(SiC)材料在高温氧化时会生成SiO2保护膜,但经辐照后高温氧化,材料结构和氧化速率会发生变化,影响材料性能.为研究其晶格损伤与氧化规律之间的关系,利用6H-SiC单晶片和烧结SiC多晶片,开展了在室温下经过能量为5 MeV、注量为5×1014 cm-2的Xe20+离子辐照后再进行1300℃氧化1 h的实验.利用X射线衍射、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱、扫描电镜、透射电镜进行表征,对比了不同晶型的SiC氧化前后辐照与未辐照区域.结果显示:辐照破坏了晶格有序度,造成了晶格损伤,这些损伤在氧化过程中促进了多种SiO2基团的形成;生成的SiO2形成氧化层,由于与SiC基体热膨胀系数的差异,以及重结晶作用,导致碳化硅产生内应力,使氧化膜破裂;截面TEM图像显示,辐照引起的层错致使氧化程度加深,这是导致氧化速度加快的重要原因.
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基于蒙特卡罗均匀化理论与有限体积方法,建立了适用于瞬发临界事故分析的三维扩散时空动力学模型.将三维扩散时空动力学模型与非稳态传热模型、辐照裂解气泡模型耦合,对计算程序GETAC-S进行了升级,使其具备了对溶液系统任意几何与材料条件下的瞬态分析能力.使用国际上已有的瞬态装置TRACY的实验数据对GETAC-S进行了验证,结果符合良好.使用GETAC-S对日本的JCO临界事故进行了事故进程反演,证明GETAC-S具备了对复杂溶液系统下的临界事故后果进行评价与反演的能力,为核临界事故的预防、评估和屏蔽提供了理论
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