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TiC基陶瓷的制备及核用性能研究的任务书
任务书
一、任务背景
在核能领域，高温、高能环境下材料的性能受到严格的要求，其中大多数传统金属材料难以满足这些要求，而陶瓷材料因其优异的耐高温、耐腐蚀、较小的中子俘获截面等优点，成为核能装备中的重要材料。其中，TiC基陶瓷是一种性能优异的陶瓷材料，具有尺寸稳定性好、热稳定性强、耐辐照性高、抗氧化性和腐蚀性能优良等特点，被广泛应用于高温液体金属坩埚、铀燃料元件包层和核反应堆的结构材料等领域。因此，进一步研究TiC基陶瓷的合成与性能具有重要意义。
二、任务要求
1.TiC基陶瓷的制备
研究使用不同制备工艺得到的TiC基陶瓷的物理、化学和结构性质，并比较它们的异同点。首先需明确烧结制备与反应烧结制备的基本原理和工艺流程，特别是反应烧结制备方法，研究不同制备工艺对材料的晶体结构、微观形貌、开裂倾向等性质的影响，并探索金属添加剂对TiC基陶瓷结构和性能的影响。
2.TiC基陶瓷的核用性能
研究TiC基陶瓷的核用性能，包括热辐照、氧化腐蚀、抗裂性等试验。探讨材料的核能带隙、放射损伤效应和空隙参数等因素对材料性能的影响，给出材料在核能接触环境中的应用能力和可靠性的技术指标。根据以上实验结果，对制备方法进行改进和优化，提高材料的核用性能。
3.TiC基陶瓷应用研究
开展TiC基陶瓷在核燃料元件包层、高温液体金属坩埚等领域的应用研究。研究TiC基材料与其他材料的界面反应、热膨胀系数匹配和热导率等问题，探索其在具体核能设备中的运用。重点关注材料在较长时间内的抗腐蚀和高温热稳定性，预防其在实际使用中出现意外事故。
三、任务成果
1.TiC基陶瓷制备工艺和性能分析，包括材料的晶体结构、微观形貌、结构稳定性、热膨胀系数、热导率等等，并对不同制备工艺下的材料特性异同进行分析总结。
2.TiC基陶瓷的核用性能研究成果，包括材料的辐照后变化、氧化腐蚀以及抗裂性等试验结果。对不同实验数据进行统计和分析，明确材料在核能接触环境中的应用及可靠性。
3.TiC基陶瓷应用研究成果，包括TiC基材料在高温液体金属坩埚、核燃料元件包层等领域的应用状况及其综合性能评价。在实际运用中发现的问题加以总结和分析，提出优化改进方案。
四、任务时间
本任务共计12个月，分为以下三个阶段：
1.前期准备阶段：1个月，主要进行文献调研、材料样品的采集与制备，以及实验方案的制订等。
2.实验研究阶段：8个月，重点开展TiC基陶瓷制备、核用性能研究，包括热辐照、氧化腐蚀、抗裂性等实验，并对实验数据进行统计分析。
3.结果总结阶段：3个月，主要对前期实验结果进行总结，并撰写研究报告。同时对材料的应用研究进行分析评价，提出相关建议和改进方案。
五、任务经费
本任务预计需要的经费为50万元，主要用于材料采集与制备、实验设备购置与维护、人员工资及差旅费、研究报告编写、发表及讲座等费用。其中材料采集与制备费用约为10万元，实验设备费用约为20万元，人员费用约为10万元，其他费用约为10万元。
六、任务评价标准
本任务的主要评价标准为研究成果的学术价值和应用价值。在研究过程中，需要注重实验的准确性和数据的可靠性，在结果总结阶段，应重点探讨TiC基陶瓷的合成工艺和性能、核用性能、应用状况等方面的问题，尤其是对TiC基陶瓷的改进应用，提出可靠的建议和改进方案，为材料在核能领域的应用提供指导意义。