图书馆-报告库-中国机械工程学会表面工程分会

Invited speech锆合金包壳FeCrAl基涂层的设计构筑及界面阻扩散机制研究

编号：498 访问权限：Participants Only 更新：2024-04-26 09:23:22 浏览：305次收藏取消收藏

2024-05-12 16:20

20min

[M] 论坛12：高技术装备表面工程A [M-2] 论坛12A下午

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摘要

自福岛核电事故后，国内外学术界及工业界纷纷开展对锆合金包壳耐事故涂层的研究与开发。在众多涂层中，FeCrAl涂层表现出更优异且均衡的性能，被认为是最有应用前景的耐事故涂层候选材料。然而，在事故条件下，锆合金包壳FeCrAl涂层存在界面失效风险，如严重的界面元素互扩散和低熔点共晶化合物的形成，这严重限制了其应用。在锆合金包壳与FeCrAl涂层间引入扩散阻挡层是一种有效的解决方案。本文利用磁控溅射技术在锆合金包壳与FeCrAl涂层之间引入具有纳米晶结构的富铬Cr-N作为扩散阻挡层，并研究了其对锆合金包壳FeCrAl基耐事故涂层性能的影响。结果显示，该复合涂层在高温高压水环境中具有良好的耐腐蚀性能，并在1200℃蒸气环境中表现出显著的优异性能。涂层表面形成了致密连续的Al₂O₃保护层，有效阻止了氧的扩散，并在界面处形成了AlN层和Zr₂N孪晶层，极大地减缓了Fe、Cr等元素的内扩散和基体Zr的外扩散。在1200℃蒸气氧化90 min后，涂层仍然保持着良好的保护性能，并且在摩擦磨损试验中表现出明显的优势。综合考虑结果，加入Cr-N扩散阻挡层是一种有效的解决方案。