Search

Нанесение покрытий на циркониевые сплавы является перспективным подходом для повышения различных свойств оболочек тепловыделяющих элементов, включая физико-механические свойства, устойчивость к коррозии и снижение радиационных повреждений. В настоящей работе покрытия SiC с толщинами 100, 200 и 300 мкм были осаждены методом селективного лазерного спекания (SLS) на подложки из сплава Zr-1Nb при мощности лазера 150 Вт. Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) показала среднюю шероховатость поверхности от 3,5 до 7 мкм. Однородность и небольшая пористость покрытий наблюдается на поперечных шлифах. Анализ фазового состава покрытия выявил образование фаз карбида кремния и оксидов Al2O3, Y2O3, SiO2 и YAlO3. Результаты скретч-тестов показали отсутствие отслоений и высокую адгезию покрытия, однако наблюдались частичные откалывания и поперечные трещины. Полученные результаты указывают на необходимость дальнейших исследований по улучшению пористости поверхностной структуры покрытия и проведения других необходимых испытаний.

Защитные покрытия предназначены для снижения окисления при экстремальных температурных условиях реактора. Данное исследование включает нанесение покрытия SiC на подложке Э110 (Zr-1Nb) в атмосфере воздуха и аргона методом селективного лазерного спекания (SLS). Испытание на высокотемпературное окисление проводили на образцах при температуре 1200 0С на воздухе в течение 600 секунд. Масса, полученная после испытания на высокотемпературное окисление, была рассчитана как 34,6 мг/см2, 31,1 мг/см2 и 22,8 мг/см2 для непокрытого образца сплава, Э110 с покрытием SiC- Э110, спеченного на воздухе, и с покрытием SiC- Э110, спеченного в атмосфере аргона соответственно. Рентгеноструктурные фазовые исследования показывают образование более 90% ZrO2 на сплаве Э110 без покрытия. SiO2 и YAlO3 составляли более 50% оксидов, образующихся на поверхности образцов, покрытых спеканием порошка SiC, после испытания на высокотемтературное окисление. Таким образом, покрытие SiC на циркониевом сплаве может играть значительную роль в снижении окисления, особенно в покрытиях, наносимых в инертной среде. Полученные результаты можно рассматривать как задел для дальнейших исследований преставляемых покрытий для защиты оболочек ядерного топлива.

Критическое значение высокотемпературных керамических покрытий заключается в их структурной целостности. На целостность, очевидно, влияет наличие дефектов, некоторые из которых могут быть нанесены как покрытия в результате технологических аберраций, тогда как другие развиваются в процессе эксплуатации. Покрытие на основе циркония является перспективным методом получения аварийно-стойкой топливной оболочки для легководных реакторов. Это исследование было мотивировано тем, чтобы оценить изготовленное покрытие с помощью легкодоступного, экономичного и быстрого подхода к неразрушающему контролю. В данном исследовании распыленный слой SiC был нанесен на подложку из сплава Zr-1Nb методом селективного лазерного спекания, а условия поверхности покрытия измерены с помощью метода иммерсионного ультразвукового контроля. Согласно полученным результатам, ультразвуковая иммерсионная методика может быть использована для контроля SiC-покрытия.