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摘要
在事故条件下核反应堆的核心部件镀Cr锆合金包壳管容易受到挤压发生变形，导致Cr涂层产生裂纹影响涂层的保护性能，因此研究镀Cr锆合金在高温压缩下的裂纹扩展行为十分有必要。采用环向压缩试验研究不同厚度Cr涂层锆合金在不同温度下的开裂行为，通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和维氏硬度计等测试设备研究不同压缩试验温度下的镀Cr锆合金包壳管表截面裂纹微观形貌，并统计表截面裂纹密度及截面裂纹最大宽度。分析包壳材料的载荷-位移曲线和裂纹扩展行为，评价温度和涂层厚度对镀Cr锆合金包壳管力学性能的影响。研究结果表明：镀Cr锆合金包壳管在高温工况下，抗压强度会下降，断裂韧性增加；当涂层厚度增加时，表截面裂纹密度减少，裂纹张开尺寸增大；裂纹首先在表面产生，然后逐渐向基体扩展，并随着变形量的增加逐渐向基体扩展，最终在膜基结合处停止；试样变形量从10%压缩到50%时，截面裂纹的新增主要来自表面主裂纹分叉，且在压缩过程中Cr涂层并不会剥落，Cr涂层与锆基体结合性能良好。研究不同厚度锆合金Cr涂层包壳管在高温压缩下的膜基界面裂纹的扩展行为，可为锆合金包壳管的涂层制备提供数据支持。
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单位中国核动力研究设计院; 西南交通大学
