采用冷等靜壓成型結(jié)合高溫?zé)�結(jié)的方法制備ZrB2體材，并用磁控濺射方法在UO2芯塊表面制備出ZrB2薄膜。利用X 射線衍射、掃描電子顯微鏡、X 射線能譜對燒結(jié)體及膜層的物相、形貌和成分進(jìn)行了表征。采用熱循環(huán)沖擊的方法測試膜基結(jié)合性能。結(jié)果表明，所制體材能夠滿足磁控濺射制備ZrB2薄膜的需求。體材和膜層均為單相ZrB2，ZrB2薄膜生長均勻、致密且與基體有著良好的結(jié)合性能，膜層可以承受80℃到600℃快速升降溫5 次的熱循環(huán)而仍然與基體緊密結(jié)合。

　　ZrB2具有高熔點、高強度、高硬度、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、良好的耐腐蝕性、捕集中子等方面的特點，使得其在高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料、薄膜材料、復(fù)合材料、核控制材料等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。為應(yīng)對能源危機，核電技術(shù)得到了世界各國的廣泛重視和大力研究，近年來，國內(nèi)正在大力建設(shè)綜合性能更好的第三代核電站AP1000。AP1000 反應(yīng)堆所使用的核燃料為一體化可燃毒物( Integral-Fuel-Burnable-Absorber， IFBA) ， IFBA 是指在核燃料UO2芯塊的圓周表面覆蓋一層ZrB2的薄膜，ZrB2薄膜中的硼元素是以10 B 的形式濃縮存在。當(dāng)這些IFBA 以組件的形式進(jìn)入反應(yīng)堆后，10B 就可以通過吸收熱中子( 10B+ n→7Li + 4He) 來調(diào)節(jié)反應(yīng)堆的反應(yīng)性，從而達(dá)到提高核燃料的利用率，降低核電成本的目的。

　　國外在此領(lǐng)域開展過相關(guān)研究，由于技術(shù)保密而鮮有報道，國內(nèi)也尚未查閱到相關(guān)的研究結(jié)果。由于ZrB2熔點高，硬度大，真空技術(shù)網(wǎng)(http://bjjyhsfdc.com/)認(rèn)為制備大塊純相ZrB2陶瓷十分困難。本研究采用冷等靜壓成型加高溫?zé)�結(jié)的方法制備ZrB2塊材，并采用磁控濺射技術(shù)在UO2燃料芯塊表面制備ZrB2膜層，為一體化可燃毒物的制備奠定基礎(chǔ)。

　　結(jié)論

　　(1) 冷等靜壓成型后，采用常壓燒結(jié)法，在2000℃，保溫1 h 的條件下能獲得相對密度為71%的純相ZrB2燒結(jié)體;

　　(2) 采用磁控濺射的方法在UO2芯塊表面制備ZrB2薄膜是可行的，且采用常壓燒結(jié)法獲得的靶材能夠滿足磁控濺射制備ZrB2薄膜的需要;

　　(3) 在所選工藝條件下，所得ZrB2膜層致密、均勻、物相純凈且與基體結(jié)合良好，能夠經(jīng)受從80℃到600℃快速升降溫至少5 次的熱循環(huán)沖擊;

　　(4) 本研究涉及了從ZrB2體材到薄膜制備的實驗工作，為一體化可燃毒物的制備奠定了一定的基礎(chǔ)。