Zr合金由于較低的熱中子吸收系數(shù)和在輻射條件下較好的韌性等優(yōu)點,常被用作核燃料的包殼材料。為了進一步提高核電站的安全性,即:當(dāng)水冷反應(yīng)堆芯失水條件下,Zr合金包殼也能工作一段時間而不發(fā)生致命性損壞,在包殼表面涂覆保護層是一種能夠防止該事故的比較可行的方法。目前,Zr合金保護涂層的研究主要為開發(fā)抗氧化腐蝕性能較好的材料,如Cr、FeCrAl合金等。然而,對于保護涂層制備方法的研究相對較少,對涂層從基體上開裂剝落的失效機理的研究非常缺乏。深入理解Zr合金保護涂層的失效機理對于涂層的開發(fā)具有重要意義。本文對Zr合金保護涂層的材料、制備方法和失效機理進行了研究。通過熱噴涂方法和等離子放電燒結(jié)方法制備的Cr₃C₂-NiCr和FeCrAl基合金保護層,對Zr合金保護涂層的失效機理進行了分析,對涂層的結(jié)構(gòu)進行了研究;并設(shè)計制備了新型FeCrZr合金作為Zr合金保護材料。根據(jù)實驗結(jié)果,得出如下主要結(jié)論:1)通過在Zr基合金表面制備常用的高溫抗氧化涂層（如Al、Cr和Ni基合金）和性能測試,發(fā)現(xiàn)包埋滲方法會使Zr合金發(fā)生嚴(yán)重的氫化脆裂,熱噴涂方法和熱壓方法可以... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

金屬M氧化過程中的自由能變化示例

博士學(xué)位論文 為經(jīng)過氧化時間 t 后的材料質(zhì)量變化，W0為常數(shù)。i，在許多化層的變化遵循拋物線變化規(guī)律。該類氧化過程主要由熱激活化層的擴散速率控制氧化過程的速率。氧化層的生長速率依通過擴散影響氧化過程，如公式（1-12）所示。ii，如果氧化氧與材料組分的化學(xué)反應(yīng)為氧化過程的控制因素，那么氧化化與氧化層的厚度無關(guān)，所形成的氧化膜不具有保護性質(zhì)，如i，對數(shù)型的材料氧化過程常發(fā)生在低溫形成的氧化膜較薄情況近材料表面，受電場影響。以金屬為例，O 原子從金屬原子獲子和負的 O 離子薄層中產(chǎn)生較大的電場，該電場可以通過氧iv，隨著材料氧化過程的進行，氧化層逐漸變厚，氧化層中會力可能是拉應(yīng)力抑或壓應(yīng)力。當(dāng)該應(yīng)力值超過氧化層與基體間時，氧化層會從基體上發(fā)生開裂。隨著氧化層的開裂，拋物線導(dǎo)致氧化層完全剝落或者直線型的氧化方式。

合金 AB 在空氣中的氧化為例，A 元素化學(xué)活性較遲鈍，B 元，在低氧分壓條件下，元素 A 不能形成 AO，元素 B 氧化成 溶解度較低，有兩種情況需要考慮：i，當(dāng)合金中 B 的含量較 BO 分散沉淀于金屬相 A 中，如圖 1-2（a）所示。由于 B 的BO 的連續(xù)氧化層。ii，當(dāng)合金中 B 的含量較高時，會在金屬表薄膜，如圖 1-2（b）所示。合金形成連續(xù)氧化層薄膜的條件120.3 OxideMetalBOBOVVDDc N中 B 的濃度，NO為合金中 O 的溶解度，DO和 DB分別為 O 和，VMetal和 VOxide分別為消耗的金屬體積與所形成的氧化物的以二元合金 AB 在空氣中的氧化為例，元素 A 和 B 均為活潑 BO 比 AO 更穩(wěn)定。i，當(dāng) B 在合金中的含量較低時，氧化層組

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3513082