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辐照对Cr-Zr涂层包壳材料界面结合性能影响研究

肖文霞 席航 卢晨阳 雷鹏辉 王海东 张海生 王子怡 雷阳

肖文霞, 席航, 卢晨阳, 雷鹏辉, 王海东, 张海生, 王子怡, 雷阳. 辐照对Cr-Zr涂层包壳材料界面结合性能影响研究[J]. 核动力工程, 2025, 46(S1): 113-122. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.S1.0113
引用本文: 肖文霞, 席航, 卢晨阳, 雷鹏辉, 王海东, 张海生, 王子怡, 雷阳. 辐照对Cr-Zr涂层包壳材料界面结合性能影响研究[J]. 核动力工程, 2025, 46(S1): 113-122. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.S1.0113
Xiao Wenxia, Xi Hang, Lu Chenyang, Lei Penghui, Wang Haidong, Zhang Haisheng, Wang Ziyi, Lei Yang. Effect of Irradiation on Interfacial Bonding Properties of Cr-Zr Coating Cladding Materials[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(S1): 113-122. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.S1.0113
Citation: Xiao Wenxia, Xi Hang, Lu Chenyang, Lei Penghui, Wang Haidong, Zhang Haisheng, Wang Ziyi, Lei Yang. Effect of Irradiation on Interfacial Bonding Properties of Cr-Zr Coating Cladding Materials[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(S1): 113-122. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.S1.0113

辐照对Cr-Zr涂层包壳材料界面结合性能影响研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2025.S1.0113
基金项目: 国家自然科学基金(U2267253)
详细信息
    作者简介:

    肖文霞(1993—),女,助理研究员,现从事核燃料及核材料辐照后性能检验工作,E-mail: xiaowenxia1027@163.com

    通讯作者:

    席 航,E-mail: xihang2012@163.com

  • 中图分类号: TL341

Effect of Irradiation on Interfacial Bonding Properties of Cr-Zr Coating Cladding Materials

  • 摘要: 为研究辐照对Cr-Zr涂层界面结合性能的影响,本文开展了Cr-Zr涂层包壳材料在1 、5 、20 dpa下的常温Kr离子辐照试验,通过纳米压痕测试技术和透射电子显微镜表征技术对不同离子辐照剂量的Cr-Zr涂层材料进行显微硬度和微观组织研究。结果表明,随着辐照剂量的增大,基体、界面以及涂层的硬度均增大,材料发生了辐照硬化现象;辐照样品中涂层-基体界面处存在大量Kr离子辐照引入的Kr气泡,Kr泡浓度随着辐照剂量的增大而增大,最终使得Cr-Zr涂层界面结合强度随着辐照剂量的增大而下降。

     

  • 图  1  200×未辐照样品的光学显微镜截面形貌

    Figure  1.  Optical Microscope Cross-sectional Morphology of 200× Unirradiated Sample

    图  2  Kr离子注入的SRIM模拟损伤20 dpa结果

    Figure  2.  SRIM Simulation Results of Kr Ion-Induced Damage at 20 dpa

    图  3  样品制备

    Figure  3.  Sample Preparation

    图  4  SPM模式下的压入位置

    Figure  4.  Press-in Position in SPM Mode

    图  5  纳米压痕获取的数据点

    Figure  5.  Data Points Acquired by Nanoindentation

    图  6  Cr-Zr样品不同区域硬度随辐照剂量增大的变化

    Figure  6.  Variation of Hardness in Different Regions of Cr-Zr Sample with Increasing Irradiation Dose

    图  7  涂层-基体弹塑性能匹配程度随辐照剂量增大的变化

    Figure  7.  Variation of Matching Degree of Coating-Matrix Elastoplastic Properties with Increasing Irradiation Dose

    图  8  压入深度随辐照剂量增大的变化

    Figure  8.  Variation of Indentation Depth with Increasing Irradiation Dose

    图  9  不同辐照剂量样品的形貌以及EDS能谱

    Figure  9.  Morphology and EDS Spectra of Samples Irradiated at Different Doses

    图  10  未辐照样品的1200 nm深度范围TEM形貌图

    Figure  10.  TEM Morphology of Unirradiated Sample within 1200 nm Depth Range

    图  11  未辐照样品中部气泡形貌

    Figure  11.  Morphology of Bubbles in the Middle of the Unirradiated Sample

    图  12  不同辐照剂量1200 nm深度的界面Kr气泡形貌图

    Figure  12.  Interfacial Kr Bubble Morphology at 1200 nm Depth for Different Irradiation Doses

    图  13  Kr气泡密度的统计

    Figure  13.  Statistics of Kr Bubble Density

    图  14  不同辐照剂量样品的气泡分布

    Figure  14.  Bubble Distribution of Samples with Different Irradiation Doses

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出版历程
  • 收稿日期:  2025-01-18
  • 修回日期:  2025-03-20
  • 刊出日期:  2025-07-09

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