离子注入碳后铀表面吸附行为研究

本文利用俄歇电子能谱(AES)研究了清洁纯铁、离子注入碳纯铁、清洁铀以及离子注入碳铀表面与氧气吸附及初始氧化的过程。 首先,实验分析了不同氧暴露剂量对纯铁、离子注入碳纯铁、铀、离子注入碳铀表面吸附及初始氧化过程的影响,研究结果表明:室温下,纯铁表面吸附氧气及初始氧化的速率大于离子注入碳纯铁表面吸附氧气及初始氧化的速率;清洁铀表面吸附氧气的曲线呈直线上升趋势,离子注入碳铀表面吸附氧气的曲线存在转折点,转折点后样品表面吸附氧气的速率减小。离子注入碳后样品表面吸附及氧化的速率降低使样品表面与氧气作用的几率减小,说明离子注入碳使样品表面的抗氧化能力增强。同时,表面分析结果表明离子注入碳后纯铁及铀表面有相应碳化物的生成,在离子注入碳后纯铁及铀表面的吸附和初始氧化过程中,碳化物的存在不利于氧在界面的扩散,从而增强了纯铁及金属铀表面的抗氧化性。 其次,实验分析了各样品吸附及初始氧化后的加热过程,可以得到如下结论:当温度在室温(298K)至473K之间时,随着温度的升高,样品表面氧化的程度加剧。温度升高增强了纯铁、铀及其离子注入碳样品表面上的氧的解吸和向体内扩散,以及促使离子注入碳样品体内的碳向表面偏析,导致在纯铁、铀的离子注入碳样品表面形成了碳的化合物。 然后,对纯铁、离子注入碳纯铁、铀、离子注入碳铀样品进行了电化学腐蚀研究,研究结果表明:离子注入碳能有效地增强了纯铁及金属铀表面的抗电化学腐蚀性能。