金属学报

作者：孙正阳, 杨超, 柳文波

单位：1 西安交通大学核科学与技术学院 西安 710049；2 西安交通大学陕西省先进核能工程研究中心陕西省先进核能技术重点实验室 西安 710049；3 北京理工大学前沿交叉科学研究院 北京 100081

关键词：相场模型,UO₂,烧结,扩散机制,

基金：国家自然科学基金青年项目(11705137);中国博士后科学基金项目(2019M663738);中国博士后科学基金项目(2018T111053);清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室项目(KF201713);中国核工业集团有限公司领创科研项目

利用相场模型对UO2陶瓷粉末的烧结过程进行了模拟。在修正的相场模型中，不仅考虑了表面扩散、晶界扩散和晶格扩散3种各向异性的扩散机制对烧结组织形貌和烧结动力学的影响，而且考虑了不同陶瓷颗粒之间的界面能对烧结形貌的影响。基于实验条件和热力学物性参数，对UO2陶瓷粉末在2000 K的烧结过程进行了模拟。模拟结果显示：初始形貌为圆形的陶瓷粉末有利于烧结过程的进行；烧结过程中存在大晶粒吞噬小晶粒的现象；晶界扩散机制是UO2烧结过程中的主导机制；晶界能的改变导致晶界与相界之间的平衡二面角发生改变。在此基础上，模拟了多晶UO2陶瓷粉末的烧结过程，模拟结果与实验结果吻合较好。

来源：2020年第9期

《金属学报》期刊编辑部

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