一种耐事故锆合金包壳表面复合涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐事故锆合金包壳表面复合涂层及其制备方法，属于核燃料包壳表面涂层技术领域。所述复合涂层从内至外依次包含Mo层、Cr层和FeCrAl层；所述Mo层的组成为Mo纯金属；所述Cr层的组成为Cr纯金属；所述FeCrAl层的组成为：Cr 9‑15wt％，Al 4‑10wt％，余量为Fe。本发明专利技术设计的耐事故锆合金包壳表面复合涂层具有较好的抗高温氧化能力，表面形成的Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;层有助于减少Cr<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;的挥发，且Mo层可以有效抑制Cr层和锆合金基体之间发生互扩散，避免形成Cr‑Zr中间层，从而提升了涂层高温服役性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核燃料包壳表面涂层，特别涉及一种耐事故锆合金包壳表面复合涂层及其制备方法。

技术介绍

1、与其它金属相比，锆合金的中子吸收截面系数较低，导热性较好，具有较好的抗辐照性能和耐腐蚀性能，而且力学性能适中，加工性能良好。基于上述优点，锆合金在水冷反应堆核燃料包壳材料领域得到广泛应用。但是，反应堆失水事故工况下，锆合金与高温水蒸汽反应剧烈，会释放大量热量和氢气，导致堆芯熔化，同时引发氢爆，严重破坏反应堆安全。因此有必要提高锆合金包壳抗高温蒸汽氧化的能力。

2、目前，关于耐事故燃料包壳候选材料的研发方向主要分为锆合金表面改性和难熔金属包壳、sicf/sic复合包壳。其中，锆合金表面改性，即表面制备抗氧化涂层，具有研发周期短、制备成本低等优点，被认为是提高锆合金包壳抗高温蒸汽氧化性能的有效途径之一。而金属cr涂层由于其熔点高、导热系数较高、抗高温氧化能力强、与锆合金热膨胀系数相近等优点，被看作是极具潜力的锆合金包壳表面涂层候选材料。然而，cr涂层虽然能够生成具有保护作用的cr2o3氧化膜，但cr2o3氧化膜在高温氧化环境下会进一步发生挥发，导本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种复合涂层，其特征在于，所述复合涂层从内至外依次包含Mo层、Cr层和FeCrAl层。

2.根据权利要求1所述的复合涂层，其特征在于，所述Mo层的组成为Mo纯金属；所述Cr层的组成为Cr纯金属；所述FeCrAl层的组成为：Cr 9-15wt％，Al 4-10wt％，余量为Fe。

3.根据权利要求1所述的复合涂层，其特征在于，所述Mo层的厚度为0.5～4μm，所述Cr层的厚度为8～18μm，所述FeCrAl层的厚度为0.5～6μm。

4.一种权利要求1～3任一项所述复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制...

【技术特征摘要】

1.一种复合涂层，其特征在于，所述复合涂层从内至外依次包含mo层、cr层和fecral层。

2.根据权利要求1所述的复合涂层，其特征在于，所述mo层的组成为mo纯金属；所述cr层的组成为cr纯金属；所述fecral层的组成为：cr 9-15wt％，al 4-10wt％，余量为fe。

3.根据权利要求1所述的复合涂层，其特征在于，所述mo层的厚度为0.5～4μm，所述cr层的厚度为8～18μm，所述fecral层的厚度为0.5～6μm。

4.一种权利要求1～3任一项所述复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，镀mo层时，所述高功率脉冲磁控溅射的参数包括：脉冲频率为200～500hz，脉冲脉宽为50～150μs，占空比1～4％，溅射功率为1000～4000w，靶材为mo，溅射气体为氩气，溅射气压为0.2～1.5pa，偏压为-60～-200v，...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈朝，吴毅恒，赵亚欢，曾小勤，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：