為深入研究Cr涂層對鋯合金包殼管力學(xué)行為的影響,采用電弧離子鍍膜技術(shù)在鋯合金包殼表面制備了厚度為15,25,35μm的Cr涂層,利用室溫與400℃拉伸試驗,對比了不同厚度涂層在室溫和高溫下的拉伸性能;通過涂層斷口及表面微觀形貌表征和EBSD微觀組織分析,闡述了溫度及涂層厚度對Cr涂層開裂和塑性變形行為的影響機(jī)制。結(jié)果表明:隨涂層厚度增加包殼管屈服強度和抗拉強度增加但延伸率下降。與室溫拉伸相比,高溫下涂層厚度與包殼管拉伸性能的相關(guān)性降低。室溫下,涂層呈脆性斷裂,塑性較差,表面生成環(huán)向裂紋,且裂紋數(shù)量隨厚度增加而增加;高溫下,涂層滑移所需臨界分切應(yīng)力降低,晶粒發(fā)生更大程度的變形和取向變化,伴隨多個滑移系開動后的交滑移行為,涂層塑性顯著提升,不同厚度的涂層表面均無裂紋生成。 

【文章來源】：材料保護(hù). 2020年07期 北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

EBSD分析用管材試樣方向示意

圖1為無涂層及不同厚度涂層室溫與400℃下的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線�？傮w上，Cr涂層未改變鋯合金包殼的彈塑性應(yīng)變特征，各試樣隨應(yīng)力增加均經(jīng)歷了彈性變形和塑性變形階段。與室溫拉伸相比，400℃下各試樣屈服強度與抗拉強度降低，延伸率升高。表1為各試樣對應(yīng)的拉伸性能數(shù)據(jù)。值得注意的是，涂層對鋯合金包殼管的強度與延伸率造成一定影響，其中對延伸率的影響較為明顯。室溫下，有涂層試樣屈服和抗拉強度均高于無涂層的，但延伸率下降。隨涂層厚度增加，延伸率單調(diào)降低，35μm試樣延伸率降幅最大，達(dá)3.5%;屈服和抗拉強度在25μm時達(dá)最大值，分別比無涂層試樣增加1.4%和3.8%，隨后降低。400℃下，涂層對包殼管拉伸性能的影響趨勢與室溫一致，表現(xiàn)為屈服和抗拉強度的提升和延伸率的下降。不同之處在于，涂層厚度對強度和延伸率的影響更加顯著，35μm試樣屈服與抗拉強度達(dá)最大值，分別比無涂層試樣提升2.4%和12.7%;25μm試樣延伸率下降最多，約7.5%�？傮w而言，較薄的15μm試樣對包殼拉伸性能影響最小。

圖3為無涂層及不同厚度涂層試樣室溫與400℃拉伸斷裂后的宏觀形貌。由于拉伸試驗在空氣氣氛中進(jìn)行，高溫下無涂層包殼管表面發(fā)生了鋯合金的氧化變色，而有涂層試樣則保持了Cr金屬原有的銀白色金屬光澤。室溫與高溫拉伸斷裂后，斷口附近涂層與基體均結(jié)合緊密，未發(fā)生涂層的脫落，表現(xiàn)出優(yōu)異的膜基結(jié)合力。室溫下涂層表面形成了環(huán)向裂紋，而400℃下無肉眼可見裂紋，且斷口附近頸縮更加明顯。圖4、圖5分別為不同厚度涂層試樣室溫與400℃拉伸試驗后斷口與斷口側(cè)面的微觀形貌。由圖4可見，室溫與高溫下，鋯基體均表現(xiàn)為典型的韌性斷裂，斷口內(nèi)形成大量韌窩。涂層的室溫與高溫斷裂行為則表現(xiàn)出明顯差別。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]熱處理工藝與合金成分對國產(chǎn)新鋯合金拉伸性能及顯微組織的影響[J]. 陳樂,楊忠波,邱軍,梁波,李衛(wèi)軍,洪曉峰,王練.  核動力工程. 2017(06)
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本文編號：2951962