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阻氢涂层的研究现状及进展
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作者 李涛 沙济通 +3 位作者 王强 陈小伟 白日欣 冯伟华 《焊管》 2024年第11期1-10,共10页
氢具有较高的渗透率,会造成金属材料塑性降低、疲劳裂纹扩展速率加快等氢脆问题,严重阻碍了氢能的产业化发展。为降低氢对材料的渗透率,在金属材料表面制备阻氢涂层是解决金属材料氢损伤问题的重要手段之一。本研究对近年来阻氢涂层研... 氢具有较高的渗透率,会造成金属材料塑性降低、疲劳裂纹扩展速率加快等氢脆问题,严重阻碍了氢能的产业化发展。为降低氢对材料的渗透率,在金属材料表面制备阻氢涂层是解决金属材料氢损伤问题的重要手段之一。本研究对近年来阻氢涂层研究现状及发展进行归纳与总结,讨论了传统阻氢涂层的特性及优缺点,阐述新型阻氢涂层如石墨烯涂层、金属玻璃涂层等的发展现状。介绍了输纯/掺氢管道阻氢涂层的研究成果,并对阻氢涂层未来发展作了展望。 展开更多
关键词 阻氢涂层 石墨烯涂层 金属玻璃涂层 输送管道阻氢涂层
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二维材料调控阻氢涂层研究进展 被引量:5
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作者 王玫 牛栋华 +3 位作者 胡琪 辛延波 时洪亮 黄安平 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S1期9-17,共9页
在涉氢应用领域,氢及其同位素的渗透导致结构材料氢损伤、能源浪费及核污染等诸多问题,在结构材料表面覆盖阻氢涂层是解决氢渗透问题的重要技术手段。总结了传统阻氢涂层的特性及其阻氢效果,并阐明了传统阻氢涂层仍然存在的效率低及寿... 在涉氢应用领域,氢及其同位素的渗透导致结构材料氢损伤、能源浪费及核污染等诸多问题,在结构材料表面覆盖阻氢涂层是解决氢渗透问题的重要技术手段。总结了传统阻氢涂层的特性及其阻氢效果,并阐明了传统阻氢涂层仍然存在的效率低及寿命短等问题。最新研究表明,石墨烯等二维材料薄膜具有很强的阻挡特性,多层堆垛结构效果尤其明显,可作为优异的阻氢材料,而传统阻氢涂层兼具有一定的吸附储氢性能。通过对氢渗透机理的分析提出引入二维材料作为阻氢层,并结合传统阻氢涂层的储氢特性构建新型阻氢结构模型,阐述了阻氢层的制备应用现状及储氢层的储氢机理,同时探讨了针对不同应用背景下新型阻氢结构的不同形式与应用效果,最后展望了新型阻氢结构涂层在不同应用领域下的应用前景。 展开更多
关键词 吸附 模型 氢渗透 二维材料 阻氢涂层 储氢涂层
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氢化锆表面电镀铬制备防氢渗透涂层的研究 被引量:1
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作者 陈伟东 王力军 +4 位作者 陈松 罗远辉 韩琳 张建东 尹延西 《稀有金属》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第S1期102-104,共3页
采用电镀铬法在氢化锆表面制备了氢渗透阻挡层,分析了电镀工艺参数对镀层生长的影响,并对镀层的阻氢效果进行检测。结果表明,镀层厚度与电流密度成正比,最佳的电流密度应控制在3.6~4.6 A.dm-2之间,镀层由颗粒状铬沉积而成,镀层具有一定... 采用电镀铬法在氢化锆表面制备了氢渗透阻挡层,分析了电镀工艺参数对镀层生长的影响,并对镀层的阻氢效果进行检测。结果表明,镀层厚度与电流密度成正比,最佳的电流密度应控制在3.6~4.6 A.dm-2之间,镀层由颗粒状铬沉积而成,镀层具有一定的防氢渗透作用。 展开更多
关键词 氢化锆 氢渗透阻挡层 镀铬层
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阻氢渗透涂层的研究现状及进展 被引量:7
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作者 蔡丽安 刘红先 张文静 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2014年第22期10-13,共4页
对阻氢涂层近30年来的研究现状和发展状况进行了归纳和总结,较为详细地分析了阻氢涂层在涂层材料的选择、涂层的制备以及性能评价等方面存在的问题,并对阻氢涂层未来的研究重点作了展望。
关键词 阻氢涂层 制备工艺 性能评价 氢渗透
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带热浸铝涂层MANETⅡ马氏体钢的氢渗透性能研究 被引量:5
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作者 姚振宇 M.Chini +1 位作者 A.Aiello G.Benamati 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 2002年第1期36-41,46,共7页
在 3 0 0~ 45 0℃温度范围内 ,分别在氢气相和液态铅锂合金相中 ,开展了带热浸铝涂层MANETⅡ马氏体钢的氢渗透性能研究。结果表明 ,实验所得到的氢渗透率减低因子 (PRF) ,在气相中为 62 0~2 63 ,在液态铅锂合金相中为 45~ 3 0。但仍... 在 3 0 0~ 45 0℃温度范围内 ,分别在氢气相和液态铅锂合金相中 ,开展了带热浸铝涂层MANETⅡ马氏体钢的氢渗透性能研究。结果表明 ,实验所得到的氢渗透率减低因子 (PRF) ,在气相中为 62 0~2 63 ,在液态铅锂合金相中为 45~ 3 0。但仍然没有满足DEMO聚变堆的设计要求。涂层的自修复效应在 40 0℃以上是明显和有效的。从渗透通量与样品上游氢压的关系来看 ,涂层使得表面效应对渗透过程的影响很大。在上游小流量及在液态铅锂合金中鼓泡充氢可以导致渗透通量升高。扫描电镜和能谱分析 (SEM EDS)的结果表明 ,样品表面被液态铅锂合金所浸润的部分出现微裂纹 ,而未浸润部分没有出现微裂纹。微裂纹很肤浅 ,仅仅影响涂层的最外表面薄层 ,没有贯穿整个渗铝层而到达基体。未浸润表面的Al O原子比约为 2 3 ,浸润表面约为 1 1 ,表明液态铅锂合金对渗铝层表面的Al2 O3 薄层造成了损伤。总的看来 ,造成氢渗透阻挡层性能退化的原因 ,是涂层外表面与液态铅锂合金相互作用 ,以及涂层在升。 展开更多
关键词 MANETⅡ马氏体钢 氢渗透性能 热浸铝涂层 氢渗透通量 液态铅锂合金 防氚渗透阻挡层 聚变堆 材料
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316 L不锈钢表面氧化物复合涂层的制备和阻氢性能研究 被引量:4
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作者 张涛 张源齐 +2 位作者 王济农 杜斌 邓皓玮 《广州大学学报(自然科学版)》 CAS 2023年第6期69-76,共8页
为提高涉氢部件在高温高压下的阻氢渗透性能,采用浆料法-高温熔烧法在316 L不锈钢表面制备不同含量的α-Al_(2)O_(3)、La_(2)O_(3)、SiO_(2)金属氧化物复合陶瓷涂层。选用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD),以及X射线能谱(EDS)等手段对氧... 为提高涉氢部件在高温高压下的阻氢渗透性能,采用浆料法-高温熔烧法在316 L不锈钢表面制备不同含量的α-Al_(2)O_(3)、La_(2)O_(3)、SiO_(2)金属氧化物复合陶瓷涂层。选用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD),以及X射线能谱(EDS)等手段对氧化物陶瓷涂层的表面形貌、相结构、表面成分等进行表征,并采用气体驱动渗透装置对其进行氢渗透性能测试。结果表明,该涂层制备工艺简单,可涂覆于复杂结构器件内外表面,制备出的涂层均匀、致密度高;随着温度的升高,涂层对氘的渗透阻挡性能几乎没有改变,在650℃时,涂层中氧化物含量为20%的阻氢因子(PRF)达到295左右,或涂层中氧化物含量为15%的PRF达到512左右时,均表现出最优的阻氢性能。 展开更多
关键词 不锈钢 陶瓷涂层 阻氢渗透 浆料法
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大气等离子喷涂制备Al_2O_3阻氚渗透涂层研究 被引量:3
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作者 商学来 《热喷涂技术》 2014年第1期49-52,54,共5页
在金属结构件上制备陶瓷阻氚渗透涂层是先进核反应堆的关键技术之一。本文采用大气等离子喷涂的方法在316L不锈钢上制备了Al2O3/NiCrAlY涂层,通过XRD、FESEM研究了Al2O3喷涂粉末和涂层特性,并对涂层的结合强度、阻氢渗透性能进行研究。... 在金属结构件上制备陶瓷阻氚渗透涂层是先进核反应堆的关键技术之一。本文采用大气等离子喷涂的方法在316L不锈钢上制备了Al2O3/NiCrAlY涂层,通过XRD、FESEM研究了Al2O3喷涂粉末和涂层特性,并对涂层的结合强度、阻氢渗透性能进行研究。实验结果表明:以α-Al2O3为主相的造粒粉末喷涂后,涂层沉积过程中产生部分γ-Al2O3;涂层体系各层界面结合良好,Al2O3层和NiCrAlY层之间的平均结合强度达到34.7MPa;600℃时Al2O3涂层的阻氢渗透因子为5065,氢渗透率降低3个数量级,Al2O3涂层具有良好的阻氢氚渗透效果。 展开更多
关键词 防氢渗透 不锈钢 大气等离子喷涂 氧化铝涂层
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反应堆结构部件表面阻氢/氘/氚涂层的研究现状及展望 被引量:1
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作者 黄洪涛 刘阳 王旺 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期39-45,共7页
氢原子及其同位素具有很小的半径、很强的渗透性,一旦渗透到反应堆结构部件材料中,会对材料造成不同程度的破坏,这将造成严重的经济损失,甚至引起严重的反应堆安全事故以及对环境的放射性污染。解决办法是在氢及其同位素的渗透路径上设... 氢原子及其同位素具有很小的半径、很强的渗透性,一旦渗透到反应堆结构部件材料中,会对材料造成不同程度的破坏,这将造成严重的经济损失,甚至引起严重的反应堆安全事故以及对环境的放射性污染。解决办法是在氢及其同位素的渗透路径上设置渗透屏障,在相关结构部件表面制备阻氢/氘/氚涂层。然而,根据其使用目的和服役环境,对阻氢/氘/氚涂层的综合性能提出了较高的要求,阻氢/氘/氚涂层需具备高的渗透率降低因子(Permeation reduction factor,PRF)、好的自修复能力、好的抗热冲击性、低的活化特性、较好的抗辐照性能,以及与液态冷却剂的良好的相容性。此外,涂层制备工艺还需适应于反应堆复杂的结构部件并可具备工程化应用的特点。氧化物及其复合涂层由于具有熔点高、化学性质稳定、制备工艺相对简单及阻氢性能良好等优点,成为阻氢/氘/氚涂层研究的热点,尤其是α-Al_(2)O_(3)涂层。热浸铝工艺(HDA)、包埋渗铝工艺(PC)和电化学沉积工艺(ECA)等制备α-Al_(2)O_(3)及其复合涂层已有工业化推广应用的实例,这三种方法将具有较强的规模推广可行性。氢同位素在涂层中的渗透机理研究主要围绕过程中的两个关键限制步展开:表面吸附、晶内扩散。材料表面对氢同位素的吸附机理体现在渗透压力指数(n)。氢同位素对金属的渗透压力指数为0.5,氢同位素被金属吸附后溶解为原子,然后氢原子在金属晶格中扩散迁移;而氢同位素对陶瓷的渗透压力指数为1,氢以分子态被吸附,并在陶瓷中以分子形式扩散。另外,辐照后Al_(2)O_(3)阻氢涂层的氘渗透测试PRF值变小,辐照导致Al_(2)O_(3)对氢同位素的渗透阻挡性能快速下降。本文简要介绍了阻氢/氘/氚涂层的材料体系选择、制备工艺探索、涂层氢同位素渗透实验研究,氢同位素渗透机理及其辐照效应等方面的研究进展,指出了反应堆结构部件表面阻氢/氘/氚涂层研究发展方向。 展开更多
关键词 氢同位素渗透 阻氢/氘/氚涂层 渗透机理 辐照效应
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Characterization of ZrO_(2) ceramic coatings on ZrH1.8 prepared in different electrolytes by micro-arc oxidation 被引量:2
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作者 Zhi-Gang Wang Wei-Dong Chen +2 位作者 Shu-Fang Yan Xiu-Juan Fan Zhi-Gao Xu 《Rare Metals》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第3期1043-1050,共8页
ZrO_(2)ceramic coatings were directly prepared on the surface of ZrH_(1.8) in silicate and phosphate elec-trolytes by micro-arc oxidation(MAO)technique,respec-tively.The microstructure,chemical composition and phase c... ZrO_(2)ceramic coatings were directly prepared on the surface of ZrH_(1.8) in silicate and phosphate elec-trolytes by micro-arc oxidation(MAO)technique,respec-tively.The microstructure,chemical composition and phase composition of ZrO_(2)ceramic coatings were inves-tigated by X-ray diffraction(XRD),energy-dispersive spectrometry(EDS)and scanning electron microscopy(SEM).The anti-permeation effect was measured by means of vacuum dehydrogenation experiment.It is found that the coating fabricated in phosphate electrolyte is more compact than that in silicate electrolyte.The coatings fabricated on the surface of ZrH_(1.8) are composed of M-ZrO_(2),T-ZrO_(2) and C-ZrO_(2).EDS analysis indicates that the coatings are mainly composed of O and Zr.Vacuum dehydrogenation experiment shows that the permeation reduction factor(PRF)of coating prepared in phosphate electrolyte is su-perior to that in the silicate electrolyte,and the PRF value reaches up to 11.2,which can enhance the resistance effect of hydrogen significantly. 展开更多
关键词 ZrO_(2)ceramic coating Zirconium hydride Micro-arc oxidation hydrogen permeation barrier
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前驱体溶胶浓度对ZrH_2表面膜层性能的影响 被引量:5
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作者 闫国庆 陈伟东 +2 位作者 范秀娟 闫淑芳 徐志高 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期447-451,共5页
采用溶胶凝胶法在氢化锆表面制备防氢渗透膜层,分析了不同前驱体溶胶浓度对氢化锆表面膜层的性能影响。借助XRD、SEM等分析手段对氧化层的物相组成和形貌进行分析,并采用真空脱氢试验测试氧化层的阻氢性能PRF值(permeation reduction f... 采用溶胶凝胶法在氢化锆表面制备防氢渗透膜层,分析了不同前驱体溶胶浓度对氢化锆表面膜层的性能影响。借助XRD、SEM等分析手段对氧化层的物相组成和形貌进行分析,并采用真空脱氢试验测试氧化层的阻氢性能PRF值(permeation reduction factor)。试验表明,在前驱体溶胶浓度范围内可制膜层厚度为5~14.3μm,膜层厚度随着溶胶浓度升高呈现先升高后下降的趋势。当溶胶浓度低于1.0 mol/L时,不易生成连续完整的膜;当溶胶浓度高于1.0 mol/L时,膜层表面出现了颗粒堆积和裂纹,膜层不连续。氧化物的相结构无明显改变,以单斜相M-Zr O2和四方相T-Zr Ox为主;氧化层的PRF值在9.86~10.43之间变化。 展开更多
关键词 氢化锆 防氢渗透层 氧化层 前驱体浓度
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磁控溅射法制备氧化铝/氧化锆双层复合涂层的氢渗透性能研究 被引量:3
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作者 郜健 何迪 +3 位作者 刘晓鹏 王树茂 蒋利军 李帅 《稀有金属》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期896-901,共6页
采用射频反应磁控溅射法在316L不锈钢基底上沉积了Al2O3/ZrO2双层复合涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、显微划痕法分析了涂层的微观形貌、物相组成和膜基结合力,采用气相氢渗透装置对涂层的氢渗透行为进行了表征。... 采用射频反应磁控溅射法在316L不锈钢基底上沉积了Al2O3/ZrO2双层复合涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、显微划痕法分析了涂层的微观形貌、物相组成和膜基结合力,采用气相氢渗透装置对涂层的氢渗透行为进行了表征。结果表明,Al2O3/ZrO2涂层具有非晶氧化铝、氧化锆单斜相和四方相,涂层结构致密,呈柱状生长方式,厚度为320 nm。显微划痕结果表明,Al2O3/ZrO2涂层的膜基结合力为8.5 N,较氧化铝涂层有明显提高,氧化铝涂层的膜基结合力为4.5 N。此外,Al2O3/ZrO2涂层具有优异的阻氢渗透性能,其氢渗透阻挡因子在550~700℃温度范围内为206~950。Al2O3/ZrO2涂层的氢渗透激活能为132 k J·mol-1,高于单层氧化铝和氧化锆涂层的激活能,双层复合涂层的阻氢性能较单层涂层有明显提高。 展开更多
关键词 双层复合涂层 氧化锆 氧化铝 阻氢渗透涂层 磁控溅射
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