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RAFM钢与316L钢等离子喷涂Al₂O₃电绝缘涂层的研究

作　者: 陈冀彦
导　师: 胡树兵
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料学
关键词: MHD压降 RAFM钢和316L钢大气等离子喷涂(APS) Al2O3电绝缘涂层
分类号: TG174.444
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 47次
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内容摘要

在液态金属冷却、磁约束聚变反应堆中,液态金属在高磁场中流动会产生一个相反方向的洛仑兹力而引起MHD压降,它的主要危害是增大功率损耗,降低堆的运行效率,并且加大包层结构材料所受的应力。包层结构材料内壁涂敷电绝缘涂层是降低MHD压降的最有效方法。本文利用大气等离子喷涂法（APS）在316L钢和一种新型低活化铁素体/马氏体（RAFM）钢上制备了Al₂O₃电绝缘涂层,以NiCrAl作为粘结层。研究结果表明,两种钢上Al₂O₃涂层相组成均为α相和γ相,且以γ相为主。涂层表面和截面组织较致密,且RAFM钢上涂层整体上更致密。两种钢上涂层抗热震性和结合强度均较好,且RAFM钢上涂层抗热震性和结合强度更好,主要原因是RAFM钢的热膨胀系数比316L钢低得多,与Al₂O₃陶瓷更匹配。另外,RAFM钢上氧化铝涂层结合强度略高于CLAM钢基体氧化铝涂层。两种钢上涂层常温下电阻率及电阻率与涂层厚度的乘积均满足聚变堆初步设计要求,且RAFM钢上涂层电阻率要稍高于316L钢上涂层。RAFM钢喷涂涂层后其抗高温氧化性能得到大大的提高,氧化速率常数Kp下降一个数量级。氧化后,涂层相结构未发生大的改变,表面没有出现宏观裂纹或脱落现象。氧化过程中发生了元素扩散,外界环境中的O不断地向粘结层扩散,粘结层中大部分Ni元素和少量Cr元素扩散进入Al₂O₃层;另外,粘结层各元素发生了选择性的氧化,Al、Cr氧化,而Ni大部分未氧化。

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