鋯表面微弧氧化膜1000~1200℃高溫蒸汽氧化行為研究

編號：CYYJ02503

篇名：鋯表面微弧氧化膜1000~1200℃高溫蒸汽氧化行為研究

作者：王興平 廖燚釗 關浩浩 高川力 朱明浩 金小越 徐馳 杜建成 薛文斌

關鍵詞： 純鋯 微弧氧化 高溫蒸汽氧化 氧化動力學 吸氫

機構： 北京師范大學核科學與技術學院射線束技術教育部重點試驗室 北京市輻射中心 國防科技工業(yè)核材料技術創(chuàng)新中心

摘要： 目的研究微弧氧化表面處理對純鋯高溫蒸汽氧化行為影響。方法采用微弧氧化技術(MAO)在磷酸鹽電解液中純鋯表面制備厚約2.5μm的陶瓷膜,再利用熱重分析儀(TGA)測量它們在1000~1200℃蒸汽環(huán)境中的氧化性能,并分析蒸汽氧化前后氧化膜的微觀結構、物相組成。用輝光放電譜儀(GDOES)分析蒸汽氧化前后鋯基體及微弧氧化樣品Zr、O、P、Na、C、H元素的成分深度分布。結果鋯基體及微弧氧化膜加速氧化動力學轉變溫度約為600℃。在1000℃蒸汽中,微弧氧化處理的純鋯樣品氧化增重低于鋯基體。蒸汽溫度達到1100℃以上時,鋯基體和微弧氧化膜的氧化增重曲線幾乎重合。蒸汽氧化初期氧原子快速擴散至β-Zr中,當較厚α-Zr(O)層和ZrO2層形成后,氧化速率主要取決于氧在α-Zr(O)層中的擴散速率,而且氧化鋯層阻擋了氫擴散進入鋯基體。高溫蒸汽氧化后,純鋯表面氧化層主要由單斜氧化鋯(M-ZrO2)相和少量的四方氧化鋯(T-ZrO2)相組成。結論在1000℃以下,微弧氧化膜增強了鋯基體的抗蒸汽氧化能力,但1100℃以上沒有保護作用。