为深入研究复相陶瓷在冲击加载下的宏观力学响应特性与微观断裂机制，选取Al2O3/SiC复相陶瓷为研究对象，设计了一维应力波和平面冲击波加载测试方法，研究了材料动态强度及其应变率效应、高压Hugoniot曲线以及不同受力特征下的材料局部变形机制。结果表明：不同的宏观受力特征下复相陶瓷对应有不同的微观断裂机理；冲击加载下材料的宏观变形主要是脆性破坏，但从微观角度观察，大尺寸晶粒穿晶断裂以及小尺寸晶粒沿晶断裂存在明显的局部塑性变形特征；第二相SiC颗粒在晶界和晶粒内部诱导裂纹传播，起到了冲击能量再分配的作用。

高放废物中放射性核素组成复杂, 而陶瓷固化存在核素选择性强的问题。为实现同时固化裂变产物及锕系核素的目的, 基于可陶瓷化地聚合物设计原理, 将模拟高放废液与偏高岭土、矿粉、硅灰、纳米氧化锆混合后, 加入模数为1.5的钾水玻璃作为激发剂制备高放废液多相陶瓷固化基材, 该基材在常温下成型硬化后, 再以1 100 ℃高温热处理方式转化为地聚合物基多相陶瓷高放废液固化体。采用静态浸出方法研究固化体的抗浸出性能, 同时采用XRD、SEM-EDS、XPS等测试技术探究地聚合物陶瓷化机制、核素固化机理及Ce元素氧化价态。结果表明, 该固化基材在固化模拟核素时, 以化学形式与物理形式两种方式同时固化: 一是大量进入烧结形成的白榴石(立方)、氧化锆(四方)、锆英石晶格或形成陶瓷相; 二是少量被玻璃相包裹。其中Cs、Sr均匀分布, Ce、Nd在玻璃相中富集。该固化基材在同时固化不同价态与离子半径的核素时具有优异的抗浸出性能, Cs、Sr的28 d归一化元素浸出率低至10-2 g/(m2·d), Ce、Nd的28 d归一化元素浸出率低至10-4~10-5 g/(m2·d)。本文有望提供一种工艺简单, 并结合水泥、玻璃、陶瓷固化方法为一体, 可同时固化多种核素的高放废物固化体设计与制备方法, 为高放废物固化提供新思路。

本工作研究了Si₃N₄-ZrO₂-La₂O₃三元系统的相关系, 采用X射线衍射仪分析了物相组成。结果表明, 在1500 ℃/1 h/N₂气氛条件下固相反应, 生成了ZrN和La_4.67Si₃O₁₃、La₅Si₃NO₁₂、La₄Si₂N₂O₇、LaSiNO₂、La₂Zr₂O₇等镧盐化合物的共存相。由于生成的氮化锆和硅酸镧等化合物不在Si₃N₄-ZrO₂-La₂O₃三元系统内, 需引入SiO₂测定SiO₂-La₂O₃-ZrO₂三元分系统相图, 进而扩大成Si₃N₄-ZrO₂-La₂O₃-SiO₂-ZrN五元系统, 本工作绘制并提出了此五元系统相图, 且提出了1570 ℃时SiO₂-La₂O₃-ZrO₂三元分系统实验相图。此外, 验证了La₂O₃在Si₃N₄-ZrO₂-La₂O₃三元系统反应中促进Si₃N₄-ZrO₂取代反应生成ZrN的作用。