锆合金包壳表面金属Cr涂层的研究进展

摘要

锆合金由于自身良好的力学性能、耐腐蚀性能和中子经济性,被广泛应用于水冷反应堆核燃料包壳材料,然而在失水事故工况下锆合金会与高温水蒸气剧烈反应生成大量氢气,进而引发核事故。目前,提高锆合金包壳服役性能的最有效途径是在其表面制备一层防护涂层,其中,金属Cr涂层具有优异的抗高温氧化、耐腐蚀性能以及良好的力学强度和衬底附着力,是一种最具发展潜力的锆合金包壳涂层材料。主要从制备工艺、微观组织和服役性能3个方面,对锆合金包壳表面金属Cr涂层的研究现状进行了综述。首先介绍了锆合金包壳金属Cr涂层的主要制备工艺技术,重点阐述了各制备工艺的特点及不足;其次总结了金属Cr涂层的柱状晶、等轴晶和无序非晶结构,分析了3种微观组织的结构特征和生长机制,以及制备工艺参数对组织形成的影响作用;然后阐述了锆合金包壳金属Cr涂层的力学性能、抗高温氧化性能、耐腐蚀性能和抗辐照性能,并对其塑性变形机制、腐蚀氧化机理和辐照损伤机制进行了深入剖析;最后对当前研究中存在的问题以及未来的发展方向进行了分析和展望。