| Cr涂层锆合金包壳高温蒸汽氧化动力学及微观机理研究 |
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| 引用本文： | 廖业宏,彭振驯,严俊,王占伟,李思功,任啟森. Cr涂层锆合金包壳高温蒸汽氧化动力学及微观机理研究[J]. 稀有金属材料与工程, 2023, 52(1): 291-299 |
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| 作者姓名： | 廖业宏 彭振驯 严俊 王占伟 李思功 任啟森 |
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| 作者单位： | 中广核研究院有限公司,中广核研究院有限公司,中广核研究院有限公司,中广核研究院有限公司,中广核研究院有限公司,中广核研究院有限公司 |
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| 摘 要： | Cr涂层锆合金包壳具备抗高温蒸汽氧化性能优异、耐腐蚀和耐磨蚀性能良好、工程应用难度较小等特点，成为最具前景的近期型事故容错燃料候选材料之一。本工作以Zr-1Nb合金管为基体材料，采用磁控溅射工艺制备均匀致密Cr涂层，涂层厚度范围12～15μm。通过同步综合热分析仪开展双面高温蒸汽氧化试验，氧化温度为1000、1100和1200℃，氧化时间为300～5000s，系统研究反应堆事故工况下Cr涂层锆合金包壳高温蒸汽氧化行为。采用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪表征高温氧化产物膜微观形貌特征、氧化层厚度、元素分布以及物相组成等，建立Cr涂层氧化动力学模型，探讨高温氧化机理。研究表明，高温蒸汽环境中，Cr涂层锆合金包壳外壁形成致密Cr2O3层，有效阻止O元素扩散至Zr合金基体，从而提升复合包壳的耐高温性能。其次，Cr涂层高温蒸汽氧化动力学曲线遵循抛物线规律，氧化速率常数比锆合金低大约2个数量级，显著提升锆合金包壳抗高温蒸汽氧化性能。
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| 关 键 词： | 磁控溅射 Cr涂层锆合金包壳 高温蒸汽氧化 氧化速率常数 氧化机理 |
| 收稿时间： | 2022-04-27 |
| 修稿时间： | 2022-09-11 |
High-temperature steam oxidation kinetics and mechanisms of Cr-coated Zr alloy claddings |
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| Liao Yehong,Peng Zhenxun,Yan Jun,Wang Zhanwei,Li Sigong and Ren Qisen. High-temperature steam oxidation kinetics and mechanisms of Cr-coated Zr alloy claddings[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2023, 52(1): 291-299 |
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| Authors: | Liao Yehong Peng Zhenxun Yan Jun Wang Zhanwei Li Sigong Ren Qisen |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | Magnetron-sputtering Cr-coated Zr alloy claddings High-temperature steam oxidation Oxidation rate constants Oxidation mechanism |
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