不锈钢异型件表面阻氚层制备技术的研究进展

在不锈钢异型件上制备性能优良的阻氚层是其工程应用的关键技术问题。综述了阻氚层的类型及其性能,介绍了不锈钢异型件上阻氚层制备技术的研究现状及其优缺点;针对化学稳定性高、结构致密的FeAl/Al_2O_3复合阻氚层的制备,介绍了金属有机化学气相沉积和室温熔盐电镀两种新方法。

热浸镀铝在阻氚层制备中的应用

氚渗透是TBM(产氚试验包层模块)氚系统中的一个亟待解决的问题。本文综述了不锈钢表面铝化物涂层不同的制备技术及阻氚机理。介绍了不锈钢热浸镀铝的微观组织、形成机理及其在阻氚层中的应用。热浸镀铝由于其渗透阻挡因子高,并且适合大型、复杂工件的涂层制备,是一项很有希望的不锈钢表面阻氚层制备技术。

FeAl/Al_2O_3阻氚层的制备新方法与性能

采用室温熔盐电镀-热处理-氧化复合新技术在HR-2不锈钢上制备FeAl/Al2O3涂层,研究热处理温度与时间的影响,并表征涂层的形貌和性能。结果表明:25℃下,采用AlCl3-MEIC(氯化1-甲基3-乙基咪唑)室温熔盐在HR-2钢表面获得结合良好的纯铝镀层,电沉积速率为15μm/h。650～750℃热处理1～30h,在HR-2钢表面制得成分渐变、冶金结合、无缝隙与裂纹的3～27μm铝化物涂层,涂层截面为3层或2层结构;涂层生长速率与热处理温度的关系符合Arrhenius公式,活化能为116.9kJ/mol;涂层的形成过程受原子扩散过程控制,其厚度随热处理时间变化呈抛物线关系。700℃,4h热处理涂层在10-2PaO2中继续氧化80h后,最终涂层由约30μm厚的FeAl扩散层及约110nm的γ-A12O3膜组成,600℃下该涂层使HR-2不锈钢的氘渗透率降低3个数量级;涂层可抗750℃～室温冷热循环20次以上。该方法有望成为ITER中氚包容容器表面阻氚层的候选制备新方法。

HR-2不锈钢室温熔盐镀铝

为在不锈钢表面制备铝化物阻氚渗透层奠定基础,采用AlCl3-MEIC(氯化1-甲基3-乙基咪唑)室温熔盐在HR-2不锈钢表面进行镀铝实验,主要研究镀前处理方式,电流密度对镀层的形貌、结合力、纯度的影响。结果表明,采用AlCl3-MEIC室温熔盐体系在HR-2不锈钢上镀铝是可行的。传统的酸洗镀前处理能得到质量较高的镀层,但界面结合不好;电化学清洗镀前处理后可制得结合良好的高质量镀层。纯白色铝镀层表面光滑、均匀、致密,呈现有一定棱角的球形颗粒状生长特性。镀层颗粒尺寸随电流密度的增加而增大。较优的电流密度范围为10～20mAcm-2,电镀时间至少40min。