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清洁、安全、可再生的聚变能是解决人类未来能源问题的一个重要方向,也将是未来能源的主导形式之一。氣增殖剂是实现聚变堆产氚包层中氣“自持”的核心功能材料,其材料的选择至关重要,含锂陶瓷材料由于其优良的热力学稳定性和化学惰性而被认为是很有前景的氣增殖剂材料。固态氚增殖剂在增殖包层中起着氣增殖和能量转换的重要作用,其在聚变堆中必须满足高锂密度、高热导率、高熔点、低氚滞留量、高耐中子辐照、低活化以及良好的材料相容性等性能要求,但是已有的几种固态氚增殖剂材料均不能完美满足所有的要求,因此,针对现有固态氚增殖剂材料,进行相关性能改善的研究工作成为氣增殖剂材料发展关注的重点。国外已经开展了大量改性研究工作,而我国对固态氣增殖剂的改性研究尚有所欠缺。有鉴于此,本论文研究旨在基于现有固态氣增殖剂,通过一定改性手段来发展性能指标更为优异的新型固态氣增殖剂材料。基于我国TBM中首选固态氣增殖剂材料Li4SiO4,通过固溶体掺杂,使用同价态更大半径的Ti原子替代Si原子,开展了 Li4Si1-xTixO4新型增殖剂的制备与性能表征的研究工作。以LiOH·H2O,SiO2和锐钛矿型Tio2为原料通过固相反应法在900℃烧结10 h成功合成了 Li4Si1-xTixO4(x=0.1,0.2,0.3,0.4)增殖剂粉末,并使用熔融喷雾法和冷冻干燥法制备了 Li4Si1-xTixO4增殖剂小球。冷冻干燥法制备过程更便于控制小球直径,且得到的Li4Sii-xTixO4小球粒径分布比较均匀。所制备的Li4Si1-xTixO4小球在烧结过程中应在管式炉中通入惰性气体He来维持小球的相纯度。使用XRD、SEM-EDS、激光热导仪和万能材料试验机进行了 Li4Si1-xTixO4新型增殖剂的形貌、结构、热性能和力学性能等性能表征。冷冻干燥法制备的Li4Si1-xTixO4小球的平均直径为1.03 mm,球形度约为1.04,密度约为84%T.D.,且具有丰富的孔洞结构。而且,相比Li4SiO4,Ti掺杂比例为20%和30%时Li4Si1-xTixO4样品的热导率增加;1000 ℃烧结后小球的力学性能也明显优于Li4SiO4。同时,由于Li2O拥有高Li密度、高熔点和高热导等先天优势,具有较大的发展潜力,本论文还探究了 Li2O氣增殖剂的冷冻干燥法制备方法。并且针对其对水敏感的特性,利用真空磁控溅射在Li2O小球表面包覆了一层TiO2以改善其稳定性。Li2O氣增殖剂小球是以Li2CO3粉末为原料,通过冷冻干燥法得到Li2CO3凝胶小球后热分解得到的。Li2CO3凝胶小球的除胶温度为650℃;Li2CO3小球在真空中分步程序升温至720 ℃可以获得Li2O小球;而Li2O小球的烧结温度不能高于900℃。通过水蒸汽吸附对比测试,TiO2包覆型Li2O小球的吸水速率较Li2O小球减缓,其稳定性明显提高。