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摘要
锆合金是重要的核燃料包壳材料，在包壳表面沉积抗高温水蒸气氧化涂层是在失水事故中避免核泄漏的有效途径，然而涂层在高温氧化过程中存在氧化产物不稳定及界面扩散问题。用磁控溅射的方法在Zr-4合金表面沉积Mo/Al/Cr复合涂层，拟利用Al层生成氧化铝提升抗氧化温度上限，利用Mo层阻挡Al与Zr-4基体的扩散。用SEM表征涂层的表面及横截面形貌，利用XRD分析涂层物相结构，用纳米压痕的方法评价涂层的力学性能，用管式炉连接水蒸气发生器来评价涂层的抗高温水蒸气氧化性能。结果表明：在锆合金表面制备的Mo/Al/Cr复合涂层与基体结合良好，结构完整，界面清晰，硬度高于Zr-4合金基体。在高温水蒸气氧化试验中，复合涂层中的Al会发生熔融，导致涂层结构的破坏而不能生成连续致密氧化铝膜。在Cr层、Al层失效的情况下，Mo层可以有效阻挡Al及O元素向基体内部扩散。探讨了Al作为抗氧化层及Mo作为扩散阻挡层的可行性，试验结果可为核燃料包壳涂层的设计选材提供借鉴和支撑。
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