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D0I:10.13374/i.issnl001t03.2008.12.023 第30卷第12期 北京科技大学学报 Vol-30 No.12 2008年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2008 包容核废物的钛酸锶人造岩石SHS一致密化的影响 因素 张瑞珠12) 郭志猛) 1)华北水利水电学院机械学院，郑州4500112)北京科技大学材料与工程学院，北京100083 摘要采用自蔓延高温合成(SHS)与加压致密一体化技术制备了包容锶核素(Sr2+)的钛酸锶(STi03)人造岩石固化体.通 过实验分析$HS产物致密化的影响因素，确定了钛酸锶反应体系自蔓延高温合成时的最佳工艺参数：预制块相对密度为54% 左右；预压力为10MPa,加压时间为4s:致密化时高压压力为300MPa,高压保压时间为8s· 关键词钛酸银；自蔓延高温合成(SHS):致密化：参数优化 分类号TF124.32:T0132.3+3 Influential factors of SHS-densification method for solidifying nuclear waste in SrTiO3 synroc ZHA NG Ruiz hu2).GUO Zhimeng2) 1)School of Machine.North China Institute of Water Conservaney and Hydroelectric Power.Zhengghou 450011.China 2)School of Materials Science and Technology.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China ABSTRACT SrTiO3 in which Sris included was solidified by self-propagation high-temperature synthesis(SHS).Some influential factors on the solid dendification were analyzed by experiment.The optimal process parameters for preparing SrTiO3 and composites were determined as the following:the preform density of 56%:the pre"pressure of 10 MPa.the pressing time of 4s:the high pres- sure of 300 MPa.the dwell time of 8s under high pressure. KEY WORDS strontium titanate:self-propagation high-temperature synthesis (SHS):densification:parameter optimization 放射性废物是当今社会公众关心的热点问题， 统的方法对陶瓷或金属陶瓷的热等静压烧结等工艺 放射性废物的安全处理与处置，不仅关系人类健康 进行致密化处理，既耗能又耗时，需要付出昂贵的成 和环境安全，而且是影响核能可持续发展的重要因 本，因此发展SHS与致密化工艺无疑会带来可观的 素之一，自蔓延高温合成(self-propagation high 经济效益，本文采用自蔓延高温合成技术和致密化 temperature synthesis,SHS)山技术是一项利用化学 技术相结合制备了包容锶核素的钛酸锶人造岩石固 反应自身放热使反应持续进行以合成新材料的新技 化体，对其致密化影响因素进行了分析，并且确定了 术，它具有工艺简便，操作方便、节省能源、生产周期 钛酸锶反应体系自蔓延高温合成时的最佳工艺 短、效率高等优点，目前，采用该法生产了包括碳化 参数 物、氮化物、金属间化合物、复合材料等在内的500 种以上的材料2，但是其中很多材料是不致密的. 1实验 如果在SHS反应过程中施加一定的压力，实现 首先将各种反应原料Cr03、Ti、Sr0、Ti02、装入 加压致密一体化技术，不仅能拓展SHS的工业化 不同不锈钢罐磨至70m以下，过筛后按一定摩尔 应用，而且将大大降低制备材料的成本，因为用传 比23：41混粉-].取30g混料装入25mm× 收稿日期：2008-01-08修回日期：2008-03-18 作者简介：张瑞珠(1963一)，女，高级工程师，博士研究生；郭志猛(1959-)，男，教授，博士生导师，E-mail:zmguo(@263.et包容核废物的钛酸锶人造岩石 SHS－致密化的影响 因素 张瑞珠12） 郭志猛2） 1） 华北水利水电学院机械学院郑州450011 2） 北京科技大学材料与工程学院北京100083 摘 要 采用自蔓延高温合成（SHS）与加压致密一体化技术制备了包容锶核素（Sr 2＋）的钛酸锶（SrTiO3）人造岩石固化体．通 过实验分析 SHS 产物致密化的影响因素确定了钛酸锶反应体系自蔓延高温合成时的最佳工艺参数：预制块相对密度为54％ 左右；预压力为10MPa加压时间为4s；致密化时高压压力为300MPa高压保压时间为8s． 关键词 钛酸锶；自蔓延高温合成（SHS）；致密化；参数优化 分类号 TF124∙32；T Q132∙3＋3 Influential factors of SHS-densification method for solidifying nuclear waste in SrTiO3synroc ZHA NG Ruiz hu 12）GUO Zhimeng 2） 1） School of MachineNorth China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric PowerZhengzhou450011China 2） School of Materials Science and TechnologyUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China ABSTRACT SrTiO3in which Sr 2＋ is included was solidified by self-propagation high-temperature synthesis （SHS）．Some influential factors on the solid dendification were analyzed by experiment．T he optimal process parameters for preparing SrTiO3 and composites were determined as the following：the preform density of 56％；the pre-pressure of 10MPathe pressing time of 4s；the high pressure of 300MPathe dwell time of 8s under high pressure． KEY WORDS strontium titanate；self-propagation high-temperature synthesis （SHS）；densification；parameter optimization 收稿日期：2008-01-08 修回日期：2008-03-18 作者简介：张瑞珠（1963—）女高级工程师博士研究生；郭志猛（1959—）男教授博士生导师E-mail：zmguo＠263．net 放射性废物是当今社会公众关心的热点问题． 放射性废物的安全处理与处置不仅关系人类健康 和环境安全而且是影响核能可持续发展的重要因 素之一．自蔓延高温合成 （self-propagation hightemperature synthesisSHS） ［1］技术是一项利用化学 反应自身放热使反应持续进行以合成新材料的新技 术它具有工艺简便、操作方便、节省能源、生产周期 短、效率高等优点．目前采用该法生产了包括碳化 物、氮化物、金属间化合物、复合材料等在内的500 种以上的材料［2—5］但是其中很多材料是不致密的． 如果在 SHS 反应过程中施加一定的压力实现 加压—致密一体化技术不仅能拓展 SHS 的工业化 应用而且将大大降低制备材料的成本．因为用传 统的方法对陶瓷或金属陶瓷的热等静压烧结等工艺 进行致密化处理既耗能又耗时需要付出昂贵的成 本因此发展 SHS 与致密化工艺无疑会带来可观的 经济效益．本文采用自蔓延高温合成技术和致密化 技术相结合制备了包容锶核素的钛酸锶人造岩石固 化体对其致密化影响因素进行了分析并且确定了 钛酸锶反应体系自蔓延高温合成时的最佳工艺 参数． 1 实验 首先将各种反应原料 CrO3、Ti、SrO、TiO2、装入 不同不锈钢罐磨至70μm 以下过筛后按一定摩尔 比2∶3∶4∶1混粉［6—8］．取30g 混料装入 ●25mm× 第30卷 第12期 2008年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．12 Dec．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．12．023