Zr-4合金表面Cr涂层长期水腐蚀行为研究

作     者：岳慧芳 王彦峰 庞华 高士鑫 耿娟娟 YUE Huifang;WANG Yanfeng;PANG Hua;GAO Shixin;GENG Juanjuan

作者机构：中国核动力研究设计院四川成都610213 西北有色金属研究院陕西西安710016 

出 版 物：《中国核电》 (China Nuclear Power)

年 卷 期：2024年第17卷第2期

页      面：176-183页

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主　　题：Cr涂层 Zr-4燃料包壳管 360℃水腐蚀 吸氢 

摘      要：采用等离子增强物理气相复合沉积技术在Zr-4合金包壳管材外表面制备Cr涂层,在360℃水中采用高温高压釜对Cr涂层Zr-4合金开展300天的长期耐腐蚀性能研究。研究结果表明:Cr涂层致密且与基体结合良好,涂层内无裂纹、孔洞等缺陷;经300天腐蚀后,对比试样Zr-4表面生成约6μm氧化层,而Cr涂层管材表面生成的纳米级超薄Cr2O3钝化层可阻碍O原子向基体扩散,大幅度提升了锆合金包壳材料的耐腐蚀性能。同时,Cr在中性氧化性水质中将以HCrO4-离子的形式释放于水中,腐蚀300天后,Cr涂层厚度由原来的15μm减薄为6.2μm;半涂层Zr-4管材腐蚀300天后,涂层区与非涂层区界面处生成的ZrO2氧化层厚度约为6.1μm,与对比试样Zr-4管材生成的氧化层厚度相当,Cr和基体Zr-4之间不存在电化学加速腐蚀;Cr涂层试样的腐蚀吸氢约为对比试样Zr-4的1/2,Cr涂层包壳中氢化物的析出明显减少,有利于包壳性能提升。