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本文介绍了用密度泛函理论计算方法和高温显微镜(Hot Stage Microscope)系统研究碳杂质对铀氢化腐蚀行为影响结果。利用密度泛函理论,计算了H2和H在y-U表面的吸附,得到了H2在γ-U表面的最佳吸附位和解离势垒、H在γ-U表面的最佳吸附位和各吸附位间的扩散势垒,计算结果与文献中的实验数据较一致;同时通过在表面引入C原子,计算了表面吸附碳、间隙位碳、替位碳刘H2和H吸附的影响,以及H原子在UC表面的吸附,结果表明:表面吸附碳原子对H2和H的吸附影响较小,间隙位碳原子减弱了H在γ-U表面的吸附,替位碳原子在一定程度上促进了H原子的吸附,这些结果表明无定形碳对铀氢腐蚀的影响较小;计算得到H原子在UC表面的吸附能较小而在UC间隙位的吸附能和扩散势垒较大,表明UC对氢腐蚀有明显的阻碍作用。实验方面通过高温显微镜系统研究了碳杂质对铀氢腐蚀行为的影响。首先通过不同碳含量的贫铀样品研究碳夹杂引起的氢腐蚀行为的差异;然后通过蒸镀和CO钝化人为地引入不同形态的碳元素,来研究碳的形态对氢腐蚀行为的影响。氢腐蚀行为的差异主要通过孕育期和成核来加以表征,研究了不同样品的孕育期时间、成核密度、核的生长等行为。研究表明:铀中的碳夹杂是氢化腐蚀的优先成核点,随着碳含量的增加氢腐蚀形貌由点腐蚀向面腐蚀转变,蒸镀引入的无定形碳对铀氢腐蚀没有明显的影响,CO钝化在铀表面形成了一定厚度的铀碳化合物层,对铀氢腐蚀有阻碍作用。理论计算和实验的结果表明,碳杂质对铀氢化腐蚀行为的影响主要表现为碳的存在改变了铀表面结构,使铀表面形成了氢化反应选择性点位,最终导致铀表面形貌的变化。对于贫铀表面本来存在的碳夹杂(不管其是铀碳化合物还是单质碳),它们的存在造成了表面氧化层的不连续,在夹杂处存在氧化物的裂痕或者应力集中,使其成为氢腐蚀的优先成核区域;而对于钝化形成的铀碳化合物层,其机理和铀表面的氧化层相似,连续的铀碳化合物层可以阻碍氢腐蚀的发生,而不连续处则是氢腐蚀的优先成核区域。