5-27 铀铌合金与硅橡胶相互作用行为

肖吉群 喻祯静 李庆松 李 洁 朱晓红 王 芸 吴伦强

　　通过贮存气氛、温度及湿度的变化来研究它们的相互作用。采用热重、红外光谱等分析方法研究硅橡胶的有关变化，用扫描电镜分析铀铌合金的有关变化，用质谱分析贮存气氛的变化。实验方法如下：实验前，先对预处理过的铀铌合金、硅橡胶、初始贮存气氛进行相关分析，然后将待贮存的铀铌合金与硅橡胶依次叠放，组成铀铌合金与硅橡胶组件置于贮存罐中，并用单独的铀铌合金、硅橡胶作对比实验。将贮存罐抽真空后，向贮存罐中分别充入干燥氮气和干燥空气以及相对湿度约85% 的湿空气，温度分别为70，40，25℃，时间为150h。待实验结束后，再对贮存气氛、铀铌合金及硅橡胶进行相关分析。

　　实验结果表明：在干燥氮气贮存气氛中，当温度较高（40℃，70℃）时，装有铀铌合金与硅橡胶的贮存罐中的气氛含量及种类发生了变化，与实验前相比，发现了氢气的产生，对照样品铀铌合金相比，产生了更多的氢气，而对照样品硅橡胶则未产生氢气。同时，温度越高，产生氢气的量越大。而在空气气氛中，在温度不大于70℃时，未检测到氢。

　　从铀铌合金的能谱分析图1和图2上可以看出：贮存前铀铌合金样品表面几乎全部为铀和铌，实验后与硅橡胶接触的铀铌合金表面出现了少量的硅、氧以及铀和铌。而对比样铀铌合金经实验后，表面未发现硅。从扫描电镜照片上可看出，经过不同的条件实验后，发现合金表面无明显的腐蚀斑点，无鼓包或凹坑。

　　同时对硅橡胶进行了热重和红外光谱分析，从热重分析结果来看，实验前后各个分解温度未发生太大的改变，TG曲线的形状也没有明显的变化。

　　图3为实验前后硅橡胶的红外谱图，曲线1、2和3分别代表实验前原始样、实验后硅橡胶对比样以及实验后与铀铌合金接触的硅橡胶的红外光谱，从图3看出，峰在实验前后都存在，且峰的位置没有多大变化，同时没有新峰的出现，说明硅橡胶的结构并未发生明显的变化，合金表面出现的硅可能是因为两者紧密接触引起的。

　　分析得知：在干燥氮气贮存气氛中，由于缺氧，铀铌合金主要与硅橡胶吸附的水发生了反应而产生氢气，温度越高，反应速度愈快，产生的氢气越多。而在空气介质中，主要是铀铌合金与空气中的氧发生反应，因而在空气介质中没有氢气产生。从这一点来看，硅橡胶本身的水分以及氮气贮存介质是产生氢气的主要原因。

　　综上所述，当温度小于70℃，贮存环境为干燥氮气以及空气(相对湿度≤85% )时，均未发现铀铌合金与硅橡胶有明显的相互作用。鉴于氢气和水分对铀铌合金的腐蚀，选择干燥空气作为贮存气氛以及控制硅橡胶吸附的水分有利于延缓铀铌合金的腐蚀。