氧化物对Cr/FeCrAl涂层的微观结构和氧化行为的影响 通过极端高速激光覆盖工艺制造:一种实验方法
Tian Liang1,2, Jian Liu2, Chi Zhan3
1School of Materials Science and Chemical Engineering, Ningbo University, Ningbo 315211, China.
Materials (Basel, Switzerland)
|May 7, 2025
概括
氧化物 (Y2O3) 兴奋剂显著提高了核反应堆Zr-4合金外上的Cr/FeCrAl涂层的高温氧化阻力. 最佳的Y2O3含量增强了防护膜的形成和在蒸汽环境中的界面稳定性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 核工程 核工程是指核工程.
- 表面工程是什么?表面工程是什么?
背景情况:
- Zr-4合金对于核反应堆核心至关重要,但易于在高温蒸汽中氧化.
- 在1200°C的氧化攻击对核反应堆外的完整性构成重大挑战.
- 开发强大的耐氧化涂层对于提高核燃料覆盖性能和安全至关重要.
研究的目的:
- 研究Y2O3兴奋剂对Cr/FeCrAl复合涂层在Zr-4合金上的微观结构和蒸汽氧化抵抗的影响.
- 为了优化Y2O3含量,在1200°C的蒸汽环境中提供卓越的氧化保护.
- 阐明Y2O3对涂层性能有益影响背后的机制.
主要方法:
- 在Zr-4合金基板上使用极端高速激光涂层 (EHLA) 制造Y2O3修饰的Cr/FeCrAl复合涂层.
- Y2O3含量的系统变化从0.0到5.0重量%.
- 在H2O大气中的1200°C蒸汽氧化阻力的评估,包括质量增益测量和微观结构分析.
主要成果:
- Y2O3注显著增强了涂料的氧化阻力.
- 在2.0重量%Y2O3下观察到最佳的氧化抵抗,在120分钟后,与基质相比,氧化质量增加减少了31%.
- 微结构分析表明,Y2O3促进了密集的粒度边界网络,促进了Al扩散以形成保护性Al2O3膜,并抑制了Cr3+向外扩散.
结论:
- 通过EHLA制造的Y2O3合的Cr/FeCrAl复合涂层为Zr-4合金核板提供了出色的高温氧化耐受性.
- 谷粒边界的分离通过抑制空隙形成,在改善界面稳定性方面发挥着关键作用.
- 开发的涂层显示了核反应堆组件表面增强的有希望的应用,为先进的涂层设计提供了宝贵的见解.
