| Cr涂层Zr-4合金包壳的高温空气氧化/扩散行为 |
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| 引用本文： | 李志平,宋鹏,张瑞谦,李青.Cr涂层Zr-4合金包壳的高温空气氧化/扩散行为[J].表面技术,2023,52(9):241-246, 264. |
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| 作者姓名： | 李志平 宋鹏 张瑞谦 李青 |
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| 作者单位： | 中国核动力研究设计院 反应堆燃料及材料重点实验室，成都 610213;昆明理工大学 材料科学与工程学院，昆明 650093 |
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| 基金项目： | 云南省稀贵金属材料基因工程(202002AB080001) |
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| 摘 要： | 目的 在Zr合金包壳表面制备Cr涂层，以提高Zr合金包壳在事故环境下的抗高温氧化性能。方法 采用多弧离子镀技术在Zr-4合金包壳上制备约17 μm的Cr涂层，通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)和电子探针(EPMA)等方法，分析试样氧化前后的相组成、微观形貌和扩散行为，并评估试样在1 100、1 200、1 300 ℃空气环境中氧化后的高温氧化性能。结果 沉积态Cr涂层显微结构致密均匀，(110)面有很强的织构。Cr涂层在高温空气中氧化60 min后，保持了涂层结构完整性。氧化后的Cr涂层Zr合金系统均为多层结构，包括外部Cr2O3层、中间Cr涂层、内部Cr-Zr扩散层和Zr合金基体。在涂层/基体界面上形成了具有Laves相的金属间ZrCr2扩散层，ZrCr2层下方的区域出现了大量分散的沉淀相。在Cr-Zr中间层和Zr合金界面处的不对称原子扩散导致Kirkendall空位生成，空位的聚集和合并导致空穴的形核和生长。结论 Cr涂层表面形成了致密的Cr2O3层，提高了Zr-4合金的抗高温氧化性能。通过研究高温空气中Cr涂层Zr-4合金包壳材料的高温空气氧化/扩散行为，可为耐事故涂层的开发、制备和应用提供一定的理论指导和技术支持。
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| 关 键 词： | 多弧离子镀 Cr涂层 Zr-4合金 抗氧化性 扩散 |
| 收稿时间： | 2022/8/4 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2023/1/17 0:00:00 |
High-temperature Air Oxidation/Diffusion Behavior of Cr-coated Zr-4 Alloy Cladding |
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| LI Zhi-ping,SONG Peng,ZHANG Rui-qian,LI Qing.High-temperature Air Oxidation/Diffusion Behavior of Cr-coated Zr-4 Alloy Cladding[J].Surface Technology,2023,52(9):241-246, 264. |
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| Authors: | LI Zhi-ping SONG Peng ZHANG Rui-qian LI Qing |
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| Affiliation: | Key Laboratory of Reactor Fuel and Materials, Nuclear Power Institute of China, Chengdu 610213, China;Faculty of Materials Science and Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | multi-arc ion plating Cr coating Zr-4 alloy oxidation resistance diffusion |
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