金属U具有特殊的核性能,在国防、核能领域有着广泛而重要的应用。然而U的化学性质十分活泼,在自然环境中极易腐蚀且腐蚀速度很快。铀的腐蚀一般都是从表面开始的,因此利用表面处理技术延缓甚至克服铀的腐蚀一直受到广泛关注。铀的腐蚀会影响铀部件的使役性能,因此对铀表面进行掺杂处理使其具备优异的耐腐蚀性能及获得耐腐蚀机理的认识成为了本文的核心关切。铀表面脉冲激光掺杂具有掺杂元素分布均匀,渗入深度可控;掺杂改性层与基底之间属于冶金结合,不存在脱落风险;工件整体温升小,对基体几乎无影响等优点。本文选用脉冲激光掺杂技术作为铀表面N、C掺杂改性的方法,对N、C掺杂改性层的微观结构及氧化行为进行了研究,并发现:U表面N、C单一掺杂改性层主要成分为UN和UC,掺杂改性后样品表面主要分布UO2,浅表层各自分布有一定数量的UNxOy、UCxOy,暴露O2条件下的初始氧化行为研究表明UNxOy、UCxOy的耐氧化性能显著强于UN、UC,而UN、UC的耐氧化性能又强于金属U。UN和UC氧化后的产物分布表明O浓度对氧化腐蚀反应有重要影响,UN、UC与O反应生成含O氮、碳化物,当O的浓度处于低水平时,氧化产物为UNxOy、UCxOy,并且UNxOy、UCxOy能够继续被氧化使得UNxOy、UCxOy化合物中O/N、O/C提高,当UNxOy、UCxOy晶格中O的数量升高到某一临界,UNxOy、UCxOy可能逐渐演化成具有CaF2结构的UO2-xNy、UO2-xCy,最终生成UO2。但UNxOy、UCxOy继续捕获O的能力极大下降,分布在浅表层的UNxOy、UCxOy隔断或极大延缓了 O继续向改性层内部扩散的过程,进而使得氧化进程大幅减缓,实质上起到了增强改性层耐氧化腐蚀的作用。铀表面N、C共掺杂改性层主要成分为UC1-xNx固溶体,研究发现调节CH4/N2分压比可以调控UC1-xNx固溶体的C/N。UC1-xNx固溶体在暴露O2条件下相对容易被氧化,说明N、C共掺杂改性层为铀基底提供腐蚀防护并不是依靠UC1-xNx的化学惰性,UC1-xNx固溶体在氧化过程中生成一定数量、氧化惰性的U（C/N）xOy是铀表面N、C共掺杂改性层具有优异耐腐蚀性能的原因。利用Ar+溅射得到了含O很低的UC1-xNx固溶体清洁表面,分别在O2和残余H2O环境下的氧化行为及氧化产物深度剖析研究显示当CH4和N2分压为1:1时,UC1-xNx固溶体改性层（UC0.55N045）具有最优异的耐腐蚀性能。研究发现UC0.55N045氧化后表面生成了原子结构更为致密的U（C/N）xOy,延缓了氧化腐蚀发生的进程。铀表面N、C掺杂改性能够明显改善其耐腐蚀性能,逐步认识到激光掺杂的物理过程大致为:激光与U作用形成液态熔池,N2/CH4在激光及其它粒子作用下解离出N/C并溶解在液态U中,在液态熔池温度下降的过程中快速形成熔点最高的UN、UC、UCi-xNx等物质,UN、UC、UC1-xNx在氧化过程中形成氧化惰性的UNxOy、UCxOy、U（C/N）xOy是其耐氧化腐蚀的关键原因。