摘要：目的了解锆合金和涂层的高温氧化行为,通过表面涂层提升锆合金的耐高温氧化性能。方法采用多弧离子镀技术在锆合金基体上制备了CrAIN、CrTiAIN涂层,模拟反应堆失水(LOCA)事故时的高温氧化行为,在360~1160°C下进行lh氧化测试,对原始锆合金和带涂层样品的氧化增重行为进行了研究。通过X射线衍射和扫描电子显微镜对氧化前后样品的物相结构和形貌进行系统表征分析。结果锆合金在760°C及以下形成深色的混合型锆氧化膜,在860°C以上呈现龟裂和局部剥落。两种涂层氧化时,通过形成致密的Cr203和入1203混合氧化层,显著降低了氧化增重。CrAIN涂层在760°C时具有较好的抗氧化性,1060°C时开裂而失去保护作用。CrTiAIN涂层在860°C时能保护基体不受氧化,1060°C时局部开裂,基体开始出现氧化层。结论利用多弧离子镀技术制备的锆合金表面CrAIN和CrTiAIN涂层,在模拟反应堆LOCA事故下具有良好的耐高温氧化性,显示出这两种涂层有潜力发展成为核用事故容错燃料(ATF)包壳涂层。

关键词：核电事故容错燃料 涂层 crain crtiain 耐高温氧化 

单位：中山大学中法核工程与技术学院; 广东珠海519082; 中山大学物理学院; 广州510275; 里昂大学第一物理学院; 里昂69100; 清华大学工程力学系; 北京100084