陈亦杰，胡双林，周晓松，许灿辉,*

1.中国工程物理研究院 核物理与化学研究所，四川 绵阳 621999；2.中南大学 材料科学与工程学院，湖南 长沙 410083

氚是聚变堆运行的必备燃料，但是氚具有较高的化学活性和放射性，极易与聚变堆包层结构材料反应并进行渗透扩散，不仅造成氚损失和放射性泄漏污染，而且会在结构材料中产生吸氢脆化现象，进而导致涉氚部件材料服役性能退化乃至结构失效[1-3]。为确保涉氚结构材料的服役稳定性和安全性，在包层结构材料表面设计阻氚性能优异的陶瓷涂层，抑制氚渗透已成为该领域的共识[4]。碳化钛(TiC)陶瓷具有高熔点、良好的热稳定性，且具有优异的阻氚性能，其氚渗透降低因子(PRF)可达4～6数量级，是一种备受关注的阻氚涂层材料[5-8]。显然，认识氚与TiC陶瓷间的相互作用行为对于揭示其阻氚机理十分重要。

目前，在TiC陶瓷与氢同位素相互作用研究方面已有一些报道。在实验上，文献[9-10]研究了TiC涂层的阻氚性能，发现TiC阻氚涂层的氚渗透降低因子(PRF)可达4～6数量级，并且表现出良好的抗辐照性能和抗热循环能力。Checchetto等[11]采用气相渗透法研究了TiN-TiC涂层的阻氢性能，发现其氢渗透性相比于马氏体不锈钢基体降低了约4个数量级。而Xiong等[12]研究发现TiN+TiN-TiC复合涂层可以使得1Cr18Ni9Ti不锈钢材料在473～773 K范围的氘渗透性能下降2～3个数量级。Lu等[13]研究发现TiO2/TiCx复合涂层阻氢性能明显优于单一的TiO2涂层，且TiCx层会通过扩散生长方式实现自修复。Gringoz等[14]研究发现TiC0.6陶瓷中的储氢容量可达2.9%(质量分数)，但是在符合化学计量比或含有较低C空位浓度的TiC陶瓷中氢溶解度非常低。……