Mo層對(duì)鋯合金表面微熔NiCr涂層的抗高溫氧化機(jī)理的影響

編號(hào)：CYYJ043459

篇名：Mo層對(duì)鋯合金表面微熔NiCr涂層的抗高溫氧化機(jī)理的影響

作者：劉耿明 宋國(guó)慶 薛康輝 陳勇

關(guān)鍵詞： 多弧離子鍍 Mo/NiCr涂層 激光微熔 高溫氧化

機(jī)構(gòu)： 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院

摘要： 為提高Zr合金包殼表面涂層的抗高溫氧化性,采用多弧離子鍍加激光微熔(LMM)的復(fù)合技術(shù)在Zr合金包殼表面制備Mo/NiCr涂層,通過(guò)觀察氧化前后的涂層SEM形貌和元素分布,以及通過(guò)XRD判斷涂層成分,分析涂層抗高溫氧化性能的變化。結(jié)果表明:經(jīng)過(guò)激光微熔處理的涂層表面孔隙減少,Mo/NiCr涂層激光微熔的功率高于NiCr涂層激光微熔的功率,涂層表面出現(xiàn)非平衡凝固組織特征,隨著Mo涂層的添加,在更高激光功率微熔后Zr合金的擴(kuò)散位置從距涂層表面4.0μm增加到18.5μm。樣品在1000℃空氣和水蒸氣條件下分別氧化30 min后,Zr合金向Mo/NiCr涂層的擴(kuò)散程度遠(yuǎn)低于向NiCr涂層的擴(kuò)散程度,因?yàn)橛蠱o層作為阻擋擴(kuò)散層阻擋了NiCr與Zr的相互擴(kuò)散,所以O(shè)難以通過(guò)Mo層與Zr反應(yīng)生成Zr2O,并促使β-Zr向著脆性的α-Zr相轉(zhuǎn)變。在涂層中,Zr2O會(huì)成為O的擴(kuò)散通道,而脆性的α-Zr相區(qū)域更容易生成Zr2O導(dǎo)致擴(kuò)散通道增多,極大減弱了涂層的抗氧化作用,最終導(dǎo)致4組檢測(cè)涂層中,水蒸氣氧化的LMM-NiCr涂層中O的擴(kuò)散程度最深,距離涂層表面足有14.0μm,而水蒸氣氧化的LMM-Mo/NiCr涂層O的擴(kuò)散程度最淺,距離涂層表面僅至1.5μm。這表明Mo的添加可以提高激光微熔的功率,在激光微熔中阻擋Zr向涂層表面的擴(kuò)散,在氧化中阻擋O向Zr擴(kuò)散和Zr向涂層表面的擴(kuò)散,間接阻止O的擴(kuò)散通道出現(xiàn)和抑制H2O的擴(kuò)散孔隙生成,Mo的添加提高了涂層的抗高溫氧化性能。