图书馆-报告库-中国机械工程学会表面工程分会

Oral PresentationZr–1Nb合金表面CrAl涂层的高温蒸汽氧化行为研究

编号：207 访问权限：Participants Only 更新：2024-04-26 21:07:05 浏览：67次收藏取消收藏

2024-05-12 17:35

15min

[I1] 论坛8：腐蚀与防护技术A [I1-2] 论坛8A下午

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摘要

锆合金因熔点高、热中子吸收截面小、导热率高、机械强度好，同UO₂燃料相容性优良，又具有良好的加工性能以及对高温高压循环冷却高硼水溶液具有一定的耐蚀性，被广泛用作水冷动力堆堆芯结构材料。然而，在反应堆失水事故(LOCA)中，由于堆芯冷却剂流动中断导致燃料元件温度迅速升高，锆合金包壳与水蒸汽在高温环境下发生锆水反应，释放大量的热量和氢气，可能引起氢爆炸，严重威胁核电站安全运行。
本文以Cr70Al30为靶材，采用磁过滤阴极真空弧离子镀(FCVAD)技术在Zr–1Nb合金上制备厚约13 µm的CrAl涂层，对比研究CrAl涂层沉积前后锆合金试样在不同温度蒸汽环境中的氧化行为，分析了Zr–1Nb合金基体及CrAl涂层试样氧化前后氧化层的相组成、微观结构及元素分布。结果表明：CrAl涂层试样在1200℃以下具有优异的抗蒸汽氧化性能，但在1300℃时其保护性能明显减弱。经1000℃、1100℃、1200℃和1300℃分别蒸汽氧化3600 s后，CrAl涂层试样的氧化增重分别是锆合金基体的7.8%、6.5%、16.6%和66.0%。由于Al₂O₃对氧原子的阻碍作用，CrAl涂层中少量Al的添加进一步抑制了氧向锆合金基体内扩散。