文献类型：期刊文章

作　　者：胡小刚[1] 董闯[1] 陈宝清[1] 杨红艳[2] 张瑞谦[2] 谷伟[3] 陈大民[3]

HU Xiao-gang;DONG Chuang;CHEN Bao-qing;YANG Hong-yan;ZHANG Rui-qian;GU Wei;CHEN Da-min(Key Lab of Materials Modification by Laser,Ion,and Electron Beams(Ministry of Education),Dalian University of Technology,Dalian 116024,China;Key Lab of Reactor Fuel and Materials,Nuclear Power Institute of China,Chengdu 610200,China;Dalian Nano-Crystal Technology Co.,Ltd,Dalian 116600,China)

机构地区：[1]大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室,辽宁大连116024 [2]中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室,成都610200 [3]大连纳晶科技有限公司,辽宁大连116600

出　　处：《表面技术》

年　　份：2019

卷　　号：48

期　　号：2

起止页码：207-219

语　　种：中文

收录情况：BDHX、BDHX2017、CAS、CSA、CSA-PROQEUST、CSCD、CSCD2019_2020、EI、JST、RCCSE、ZGKJHX、核心刊

摘　　要：目的在Zr-4包壳材料表面制备具有耐事故高温性能的抗氧化厚Cr涂层,保护Zr基体,以防止与高温水蒸汽反应。方法采用自主研发的φ155 mm大弧源电弧离子镀技术在Zr-4合金表面制备约20μm的Cr涂层,通过X射线衍射仪(XRD)分析氧化前后的物相变化,通过扫描电子显微镜(SEM)和电子探针(EPMA)研究厚Cr涂层在不同温度下产生的多种缺陷,探究厚Cr涂层对Zr基体的防护机制。结果当涂层沉积速率>3μm/h,制备的Cr涂层均匀致密,结合力优异,具有柱状晶结构,可经受至少15.8%的形变量,其抗塑性形变能力优异。沉积Cr层样品经过1000、1100、1200℃氧化,保温1h后快速冷却至室温,厚Cr涂层分化为Cr Ox层、Cr_2O_3层、残余Cr层和Cr-Zr扩散层。经受苛刻条件(1200℃/3600 s)测试,除保持连续性的氧化层外,在基体上仍残余良好结合的6.8μm Cr层。氧化层两次开裂阻止基体被进一步破坏。Cr-Zr扩散层是由Zr元素向Cr涂层方向渗透生长的。1200℃时,在基体近表面处产生的大尺寸隆起,是由于在近表面处韧性β-Zr(O)相转变为脆性α-Zr相,以及Cr偏聚贫Sn造成的。残余Cr层的柱状晶结构会形成Zr-O扩散通道,对涂层最后失效将起关键作用。结论 Zr合金包壳材料镀覆20μm的Cr涂层具有充分的耐事故能力,在严苛的事故条件测试下,各缺陷均未能使Zr-4合金基体暴露,涂层能够形成有效壁垒,防止锆合金基体暴露造成核事故,阻止基体进一步被破坏。

关 键 词：Cr涂层  厚膜 弧沉积  高温抗氧化 Zr-O通道  耐事故包壳材料  

分 类 号：TG174.4]