锆合金表面CrAl涂层的高温氧化与拉伸行为

为研究CrAl涂层的高温氧化和拉伸行为,提高锆合金的抗高温氧化性能,采用多弧离子镀技术在锆合金表面制备CrAl涂层。利用高温热处理炉在360~1160℃和860~1160℃下分别对原始锆合金和带CrAl涂层锆合金进行氧化测试,研究二者的氧化增重行为。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对氧化前后样品的微观形貌、成分与相结构进行系统表征分析。通过原位拉伸测试对原始锆合金和带CrAl涂层试样的力学性能进行研究。结果表明:CrAl涂层氧化时通过形成致密的Al2O3和Cr2O3氧化层,显著降低了氧化增重,在1060℃高温下基体未被明显氧化。原位拉伸时CrAl涂层直到4%应变时才出现少量微裂纹,显示出较好的塑性变形能力,样品断裂前未见涂层剥落。多弧离子镀制备的CrAl涂层表现出优异的抗氧化性能,涂层与锆合金具有较好的力学相容性,该涂层具有发展成为事故容错燃料(ATF)包壳涂层的潜力。

核反应堆中锆合金包壳及其表面涂层的微动磨损行为研究进展

包壳的微动磨损是世界压水堆燃料失效的主要原因,因此理解核反应堆中燃料包壳微动磨损行为对核反应堆安全运行至关重要.服役于核裂变堆一回路的锆合金包壳,不但承受着堆内高温高压冷却剂的冲刷,还面临腐蚀、强中子辐照的苛刻环境.本文作者从机械因素、水工条件、辐照和腐蚀几个方面总结了反应堆中服役环境对包壳微动摩擦行为的影响,并阐述了事故容错燃料(ATF)包壳涂层的研究进展及其对格-棒间微动磨损的影响.最后对核反应堆包壳的微动磨损、腐蚀磨损未来的研究方向进行了展望.

高温空气氧化作用下低铝含量FeCrAl涂层的组织演变

通过磁控溅射技术在Zr-4合金基体上沉积了厚度约为18μm的FeCrAl涂层,以提高Zr合金的高温抗氧化性能。通过空气氧化实验研究了低Al含量的FeCrAl涂层抗氧化性能。为了评估涂层界面演变和元素迁移之间的关系,采用了场发射扫描电子显微镜、能谱仪和掠入射X射线衍射仪进行了深入分析。结果表明,尽管FeCrAl涂层在1000℃空气氧化后会出现分层剥落,但该涂层仍然有效地保护了Zr-4合金基体不被氧化。FeCrAl涂层性能下降的主要原因是高温下Al元素严重向外扩散以及Fe、Cr元素向内扩散,最终导致涂层内部分层和剥落。此外,还讨论了FeCrAl涂层在800、900和1000℃时的空气氧化行为。