为了解决人类社会的能源问题，人们将目光投向了可控核聚变的研究，提出了国际热核聚变实验堆（International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER）计划。氚增殖剂是核聚变堆的重要功能材料，它能向等离子中源源不断输入燃料氚，以实现氘氚聚变反应的自持。Li2TiO3和 Li4SiO4是目前公认最有应用前景的固体氚增殖剂，具有良好的氚释放性能、机械性能、热稳定性和化学惰性。目前Li2TiO3和 Li4SiO4粉末的合成方法多采用高温固相法。针对高温固相法存在工艺周期长、制备的粉末晶粒粗大等缺点，本文开展微波-溶液燃烧合成 Li2TiO3和Li4SiO4粉末的研究，并对合成过程和机理进行了系统研究。在此基础上，使用增材制造技术制备了氚增殖剂陶瓷小球，并对陶瓷的离子导电率和辐照行为进行了研究。　　本研究主要内容包括：⑴喷射燃烧模式具有类似火山喷发的特点，反应持续、产物分散性好、过程易控制。利用喷射燃烧模式合成的Li2TiO3粉末具有较高的纯度、较小的晶粒，并能够在800?C烧结为致密的陶瓷。⑵以尿素为燃料时，观察到了微波加热引起的非热效应。即微波可诱发传统加热方式下不能反生的溶液燃烧合成反应，一步合成了Li2TiO3粉末。同时，产物的晶粒细小圆整，粒径均匀。⑶微波加热具有与传统加热方式不同的特点。前驱体溶液中离子浓度和微波功率是微波-溶液燃烧合成的两大关键参数，对点燃时间、燃烧模式和产物物相有着较大影响。当前驱体溶液中金属离子浓度为0.375 mol/L时，能够合成纯度高、结晶性好的Li2TiO3粉末。在较低的微波功率下（700 W），Li4SiO4晶粒长大明显。随着微波功率增大，晶粒尺寸减小。⑷采用微波-溶液燃烧技术一步合成了Li2TiO3-Li4SiO4复合粉末。复合粉末的分散性优于单一相Li4SiO4粉末，颗粒粒径小于1μm，晶粒粒径小于50 nm，纳米Li4SiO4均匀分布于Li2TiO3晶粒内。⑸采用选择性激光烧结（Selective Laser Sintering, SLS）和冷等静压（Cold Isostatic Sintering, CIP）技术成功实现了氚增殖陶瓷小球的快速制备。以纳米级Li2TiO3粉末为原料时，采用SLS-CIP成形及850℃烧结后，制备的氚增殖陶瓷小球致密度可达90％，球径约为2 mm，球形度为1.13，抗压溃力可达36N。⑹Li2TiO3、Li2TiO3-Li4SiO4、Li4SiO4陶瓷的交流阻抗值依次减小。其中，Li2TiO3-Li4SiO4具有较小的晶粒和优于Li4SiO4的化学稳定性，且阻抗值小于Li2TiO3，因此相对于单相材料，Li2TiO3-Li4SiO4复合陶瓷可望作为一种新型固体氚增殖材料。⑺SRIM软件计算和辐照实验表明，Li2TiO3、Li4SiO4、Li2TiO3-Li4SiO4氚增殖材料经过100 keV Ar离子辐照后，结晶度下降，晶粒有所长大，同时Li2TiO3材料出现部分晶粒熔化的现象。由于 Li2TiO3-Li4SiO4复合陶瓷中分布着大量纳米颗粒，且辐照前后这些纳米颗粒分布没有变化，有助于提高材料的抗辐照性能。