Zr-2合金表面ZrO2/Cr复合膜的高温蒸汽氧化行为

作者：王兴平^*; 薛文斌; 王文选

来源：材料研究学报, 2023, 37(10): 759-769.

• 金属材料
• Zr-2合金
• ZrO2/Cr复合膜
• 高温蒸汽氧化
• 氧化动力学
• 分离氧化

用微弧氧化(MAO)和磁过滤阴极真空弧离子镀(FCVAD)在Zr-2合金表面制备ZrO2/Cr复合膜，用热重分析仪(TGA)评估了Zr-2合金基体和ZrO2/Cr复合膜在900～1100℃蒸汽环境中的抗氧化性能，并分析其氧化后氧化层的截面结构、相组成和成分深度分布。结果表明，在900、1000和1100℃蒸汽环境中分别氧化3600 s后，ZrO2/Cr复合膜试样单位面积增重约为Zr-2合金基体的3/8、1/4和2/5。在高温蒸汽环境中，ZrO2/Cr复合膜表面氧化生成的致密Cr2O3膜能抑制氧向内扩散，提高锆合金的抗蒸汽氧化性能，阻止锆试样在1000℃蒸汽环境中出现分离氧化。ZrO2/Cr复合膜的表面Cr层完全消耗前，Cr涂层的氧化主要取决于铬向外扩散，而不是氧向内扩散。在蒸汽氧化过程中，MAO膜的中间层能抑制氢渗透进入锆合金基体。

• 单位
  北京师范大学; 机电工程学院; 兰州交通大学