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铀（U）作为一种重要的战略核能源材料,广泛应用于核能和国防领域。铀化学性质十分活泼,极易发生腐蚀而影响其物理化学性质及核性能,因此铀的腐蚀机理和防腐蚀研究一直受到人们的关注。由于铀具有放射性,易对人体和环境造成危害,而铈（Ce）具有与铀相近似的电子层结构,化学性质也十分相似且无放射性,适合替代U等核材料开展其防腐蚀方法及相关性能研究,从而为铀等核材料的防腐蚀研究提供借鉴和参考。本文的主要研究内容和成果如下:首先,开展了Ce氧化腐蚀相关实验研究。Ce在大气环境中极易氧化腐蚀,其氧化产物十分复杂。Ce在初始反应阶段反应速率很快,整个反应动力学曲线成抛物线型。湿度对Ce氧化腐蚀的影响很大,潮湿环境会导致Ce的加速腐蚀。其次,基于对Ce表面进行氮化改性的思路,利用双离子束溅射沉积系统通过反应溅射和氮化处理在Ce表面制备形成了CeN薄膜。研究发现CeN薄膜本身不稳定,在大气环境中容易氧化生成CeO2,故单纯进行表面氮化并不能有效提升Ce的耐腐蚀性能。因此在氮化处理后的样品表面再进一步沉积惰性氮化钛（TiN）陶瓷层,即在Ce表面制备形成了CeN/TiN双层复合膜,研究表明这种复合膜可以有效提高Ce的抗腐蚀性能,但是长期贮存镀层容易起泡脱落而失效。第三,利用金属钛（Ti）质地较软、韧性较好、与Ce和TiN热匹配性较好等优点,在Ce表面先沉积制备Ti作为过渡层,再沉积TiN惰性层,形成Ti/TiN双层复合膜,并调控获得了不同厚度比例的Ti/TiN双层复合膜。实验研究和分析表明,在Ce和TiN之间引入Ti作为过渡层,可以增加Ce和TiN之间的相容性及结合致密性,从而提高膜层质量,同时也大幅提升了样品的抗腐蚀等性能;在膜层总厚度为400nm时,调控获得的200nmTi/200nmTiN双层复合膜抗腐蚀等性能最优。最后,为进一步探索用金属Ce模拟钚（Pu）材料,尝试采用氦离子定量注入的方法,在Ti/TiN双层复合膜及基体Ce中引入定量的氦杂质并形成辐照损伤。研究表明,经过氦离子辐照,Ti/TiN双层复合膜晶体结构没有发生明显变化,杨氏模量下降约11%,膜基结合力有所提高,抗腐蚀性能未见明显下降。