高温气冷堆包覆燃料颗粒SiC涂层的制备与表征

摘要

以甲基三氯硅烷(MTS)和氢气为原料气体，采用化学气相沉积系统在包覆有疏松热解碳和内致密热解碳的燃料颗粒上制得SiC涂层。对SiC涂层的功能，沉积设备，沉积工艺以及性能表征进行了较系统的介绍。SEM研究表明制得的SiC涂层表面光滑，致密，无明显孔洞；结晶化程度高，为典型柱状晶结构；与内、外致密热解碳层的界面清晰，无明显扩散渗透现象；平均厚度为35μm，平均密度3.20g/cm3，满足高温气冷堆TRISO包覆燃料颗粒性能设计要求。EDX分析结果表明涂层主要元素为Si和C，且Si/C摩尔比接近1∶1，反应生成化学计量比SiC。XRD和TEM分析发现涂层主要组分为β-SiC，(a)-SiC呈面心立方结构，结晶度高，晶粒尺寸介于4-5 nm。RAMAN分析则表明涂层中主要连接键为Si-C共价键，几乎所有的C都反应生成了SiC，涂层中SiC纯度高。