周军，樊湘芳，丰振东，胡汝骞



Zr4合金表面多弧离子镀TiAlSiN涂层的微观形貌与性能

周军，樊湘芳，丰振东，胡汝骞

(南华大学机械工程学院，衡阳 421001)

采用多弧离子镀在Zr4合金基体上沉积TiAlSiN涂层，利用扫描电镜对TiAlSiN涂层形貌进行观察并测试涂层厚度；利用X射线衍射仪对涂层进行物相分析；利用显微硬度计测试涂层的维氏硬度；利用自动划痕仪测试涂层与基体的结合力；利用高温热处理炉进行800 ℃高温抗氧化实验和1200 ℃淬火实验。结果表明：涂层表面有形似液滴的颗粒存在，涂层沉积呈断续的柱状晶，涂层厚度约为7 μm；TiAlSiN涂层主要由TiN，AlN和Si3N4物相组成；TiAlSiN涂层显微硬度达3172.94 HV0.05，结合力为23 N；TiAlSiN涂层的试样氧化质量增加远低于基体本身的氧化质量增加；TiAlSiN涂层经过淬火后有脱落现象，增加过渡涂层Cr可以提高涂层结合力，消除涂层脱落现象。

Zr4合金；多弧离子镀；TiAlSiN；结合力；抗氧化性能

锆合金具有良好的综合性能，因此被广泛应用于核反应堆的结构材料[1−2]。但核电设备结构部件在运行过程中出现的高温微动磨损和氧化以及锆水反应等均给核电设备带来了严重的安全隐患，影响包壳的使用寿命，造成锆合金的腐蚀，事故工况下生成大量的氢气，严重影响堆芯的安全性。高温下锆合金包壳会与水蒸汽反应，直到危冷系统注水导致包壳淬火，包壳会因此而脆化。降低失水事故下包壳的氧化速率，提高反应堆的安全裕度成了刻不容缓的任务。为了提高锆合金材料的性能，现在许多国家对锆合金进行了相关研究。……