周启来，张裕国，许义福
(武汉理工大学 材料科学与工程学院，湖北 武汉 430070)
摘 要：三元锂陶瓷可作为聚变堆候选固态氚增殖材料。其中，硅酸锂(Li4SiO4)锂密度较高，释氚性能良好。然而，Li4SiO4烧结较为困难，力学性能亟待改善。针对这一问题，研究提出通过中子倍增元素Pb、Zr添加的方式，调控陶瓷烧结特性及微细结构，以提高陶瓷致密度、改善机械性能。向前驱体溶液中以硝酸铅[Pb(NO3)2]形式添加2 wt.%、5 wt.%和8 wt.% Pb元素，通过微波辅助溶液燃烧合成法得到陶瓷粉体。X射线衍射分析显示，陶瓷中Pb的有效成分为PbO。当向陶瓷中添加2 wt.% Pb元素后，陶瓷的致密度有所提高。在氧气氛围下，经1273 K烧结后相对致密度可达90%。对陶瓷的抗弯强度进行了测试，结果显示Pb添加可在一定程度上改善陶瓷的机械性能。因而，PbO虽然能够改善陶瓷的烧结致密化过程，但难以显著提高Li4SiO4的力学性能。向Li4SiO4添加10 wt.% ZrO2后，Zr主要以Li2ZrO3形式存在。陶瓷晶粒得到明显细化，陶瓷的相对致密度为86.19%，其抗弯强度与致密度成正向关系。在此基础上，制备了Li4SiO4-10 wt.% ZrO2微球，其抗压溃力可达40.76 N。
关键词：氚增殖剂；正硅酸锂；中子倍增元素；抗弯强度；抗压溃力