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2022

【材料课堂】核燃料陶瓷球的金相制备报告

作者：

新一代核反应堆燃料元件，核燃料小球TRISO颗粒金相，最中心是UO₂,外面包覆层依次是Buffer,IPyC,SiC,OPyC，厚度大约几十微米，柱形的是SiC基体。

设备、耗材

设备

特鲁利 Alpha-600 磨抛机；

Leica DM2700M金相显微镜；

吹风机；

耗材

酒精；脱脂棉；
特鲁利金刚石研磨盘(P400；P1500；P3000)；
特鲁利NL-JP 白色纤维抛光布(8in)；
特鲁利CS-JP 蓝色丝绸抛光布(8in)；
特鲁利ZN-JP黑色阻尼抛光布(8in)；
特鲁利3μm多晶金刚石抛光液；
特鲁利1μm多晶金刚石抛光液；
特鲁利0.05μm二氧化硅抛光液。

研磨

使用Alpha-600自动磨抛机研磨试样。为提高效率，可先用较粗金刚石研磨盘快速研磨至接近欲观察位置。然后长时间细磨以去除粗磨产生的崩碎和深裂纹。

Alpha-600 自动磨抛机

金刚石研磨盘

P3000研磨-50×

设备	Alpha-600 自动磨抛机
耗材	金刚石研磨盘：P400, P1500,P3000
参数	P400：压力24N，同向200rpm，时间：磨到接近欲观察位置为止 P1500：压力22N，同向150rpm，时间20min P3000：压力22N，同向130rpm，时间3min

抛光-粗抛

使用Alpha-600自动磨抛机抛光试样，使用NL抛光布，配合3μm多晶金刚石抛光液粗抛，同时添加二氧化硅抛光液进行化学机械抛光。

NL-CP白色纤维抛光布

金刚石抛光液

NL-抛光-50×

设备	Alpha-600 自动磨抛机
耗材	NL-CP白色纤维抛光布，3μm多晶金刚石抛光液＋二氧化硅抛光液
参数	压力25N，同向150rpm，时间600s

抛光-中抛

使用Alpha-600自动磨抛机抛光试样，使用CS抛光布，配合1μm多晶金刚石抛光液粗抛，同时添加二氧化硅抛光液进行化学机械抛光。

CS-JP 蓝色人造丝抛光布

金刚石抛光液

CS-抛光-50×

设备	Alpha-600 自动磨抛机
耗材	CS-JP蓝色人造丝抛光布，1μm多晶金刚石抛光液＋二氧化硅抛光液
参数	压力20N，同向150rpm，时间300s

抛光-终抛

使用Alpha-600自动磨抛机抛光试样，使用ZN抛光布，配合二氧化硅抛光进行抛光。

ZN-ZP 黑色阻尼抛光布

二氧化硅抛光液

ZN-抛光-50×

ZN-抛光-100×

设备	Alpha-600 自动磨抛机
耗材	ZN-ZP 黑色阻尼抛光布，1μm多晶金刚石抛光液＋二氧化硅抛光液
参数	压力15N，反向120rpm，时间180s

观察

设备	Leica DM2700M金相显微镜
耗材
参数	50×→500×倍观察

分析

陶瓷球 50×

陶瓷球 100×

陶瓷坚硬，一般的SiC砂纸难以研磨，故可使用树脂基金刚石研磨盘进行研磨。但是较粗的研磨盘容易引起陶瓷的碎裂和产生裂纹。故在精磨时需要用较长时间去除陶瓷表面较大的凹坑和裂纹。
抛光时需使用机械化学抛光法才能制备良好的表面。来样镶嵌得不够好，所有小球不能同时磨出。为防止芯部的陶瓷球脱落，需在镶嵌时保持小球的位置分布均匀。研磨时可将小球一致磨出。只要研磨不超过小球的半径位置，则可防止小球脱出。

【材料课堂】关于如何提高金相样品边缘的完整性

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