论文部分内容阅读
在聚变堆研究领域里面,包层结构中的防氚涂层一直是聚变堆材料研究的关键技术之一。本文介绍了当前的几种防氘涂层以及制备技术。涂层种类包括氧化物、铝化物、硅化物、钛化物涂层,制备技术如化学密实化涂层技术(CDC)、磁控溅射(MS)、空心阴极离子镀(HCD)、射频溅射法(RFS)、化学气相沉积(CVD)、热浸镀铝(HDA)、离子注入和真空等离子体喷涂(VPS)等。本文主要研究成果如下：(1)利用大气等离子喷涂法制备的A1203复合涂层相成分为稳态α-Al2O3和亚稳态γ-Al203,形貌为层片状组织,含有缺陷如孔洞、微裂纹和未熔融粉末颗粒。(2) 5719工厂喷涂的Al203涂层孔隙最少,硬度最高；625所制备的Al2O3+50wt%SiC涂层孔隙最多,硬度最低,但因存在锚接效应使得结合强度反而增高；Al+50wt%SiC涂层和A1203涂层孔隙数目相对居中,其中后者硬度居中,结合强度较前者稍低。(3)就不同钢基体而言,用大气等离子喷涂法在316L基体上制备的Al203复合涂层孔隙率最低,硬度最高；CNS-Ⅰ、 CNS-Ⅱ、45钢以及Al-6XN基体上喷涂的涂层孔隙率要高,硬度稍低。CNS-Ⅰ、CNS-Ⅱ钢与涂层的结合强度最高,45钢次之,316L和Al-6XN最低。(4)热处理对大气等离子喷涂Al203复合涂层有扩散作用,热处理后涂层结合强度整体提高,其中Al+50wt.%SiC涂层结合强度超过了Al2O3+50wt.%SiC涂层,316L基体上制备涂层的结合强度较未热处理时显著提高。(5) Al+Fe2O3+SiO2体系用离心-燃烧合成法来制备陶瓷内衬复合管,5种陶瓷内衬复合管的相成分以a-Al203为主,还存在少量的F e+2Al2 O4铁铝尖晶石相,添加剂Si02并未改变涂层的主要成分。(6)陶瓷内衬复合管的陶瓷层和钢管之间由一层铁过渡层紧密结合,陶瓷层上分布着弥散的铁、铝颗粒以及微小孔洞。腐蚀后的形貌由α-Al2O3枝晶和位于枝晶之间的Fe+2Al2O4金属氧化物组成。(7)管径和Si02添加剂的量都会对性能有影响。管径增大,显微硬度增大,压溃强度增大,压剪强度减小,孔隙率降低,密度增大,抗热震次数减少。随着SiO2增加到8%,孔隙率增大,压溃强度减小但压剪强度增加,密度、显微硬度和热震性均变化不大。