RAFM钢表面铁铝化物涂层生长动力学及扩散行为

摘要

针对中国ITER测试包层模块(TBM)、未来中国聚变工程实验堆(CFETR)等聚变堆氚增殖包层中的氚渗透、液态金属腐蚀以及磁流体动力学(MHD)效应等技术问题,原子能科学研究院氚材料与技术创新团队(TMT)在ITER专项国内配套项目的支持下,提出了满足锂铅相容性和自修复等长期服役要求的Fe-Al/Al2O3复合涂层设计思路,即在低活化铁素体-马氏体钢(RAFM)基材表面形成α-Fe(Al)相的Fe-Al过渡层,表面铝含量控制在16％～23％.并采用粉末包埋渗铝(PCA)+原位氧化工艺,从Fe-Al过渡层渗铝动力学及扩散动力学特性着手,通过低温高活性渗铝+高温扩散两步法工艺,实现了中国自主研发的氚增殖包层结构材料CLAM,CLF-1钢表面Fe-Al过渡层的铝含量控制;从Cr的第三组元效应着手,解决了相对低温下表面稳态α-Al2O3膜形成的原位氧化气氛控制问题,在满足RAFM钢热处理工艺规范的前提下,制备出具有良好阻氚、耐蚀、电绝缘性能的Fe-Al/Al2O3复合涂层,综合性能指标达到国际先进水平.