15-15Ti鋼上SiC薄膜的制備及其耐鉛鉍合金腐蝕性能的研究.pdf

1、15-15Ti鋼具有良好的抗輻照性能、力學性能和加工性能，被選為中國鉛快冷反應(yīng)堆的候選包殼材料。然而15-15Ti鋼的耐腐蝕性能仍不能滿足反應(yīng)堆內(nèi)復雜腐蝕環(huán)境的要求。通過采用磁控濺射方法在15-15Ti鋼上沉積Al2O3/SiC雙層薄膜和Ti/TiN/SiC功能梯度薄膜，采用XRD、AFM、FESEM、EDS、顯微硬度計對所制備薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌、成分和性能進行檢測。同時將鍍膜前后的15-15Ti鋼在氧濃度為1×10-6 wt.％的500

2、℃鉛鉍合金溶液中進行500小時和1000小時的腐蝕試驗，用XRD、EDS和FESEM分析腐蝕后鍍膜和未鍍膜15-15Ti鋼的腐蝕層形貌，腐蝕產(chǎn)物和腐蝕層厚度，研究了表面鍍膜后15-15Ti鋼的耐500℃鉛鉍合金的腐蝕性能。
　　實驗結(jié)果表明:
　　(1)用磁控濺射方法在15-15Ti鋼表面沉積的Al2O3/SiC雙層薄膜和Ti/TiN/S iC功能梯度薄膜連續(xù)致密，結(jié)構(gòu)良好并無較大缺陷，薄膜顯微硬度分別為12.5Gpa和17

3、.0Gpa。
　　(2)對未鍍膜和鍍有Al2O3/SiC雙層薄膜的15-15Ti鋼在500℃鉛鉍合金溶液中腐蝕500h和1000h后的表面結(jié)構(gòu)、形貌和成分進行分析，發(fā)現(xiàn)未鍍膜的15-15Ti鋼在500℃鉛鉍合金溶液中腐蝕500h后表面出現(xiàn)厚度為1.1um的腐蝕層，腐蝕層產(chǎn)物為Fe3O4;未鍍膜15-15Ti鋼在500℃鉛鉍合金溶液中腐蝕1000h后表面出現(xiàn)厚度為2.5um的腐蝕層，腐蝕層產(chǎn)物為Fe3O4和(Fe，Cr)3O4。鍍有

4、Al2O3/SiC雙層薄膜的15-15Ti鋼在500℃鉛鉍合金溶液中腐蝕500h和1000h后表面均無氧化層產(chǎn)生，表明制備的Al2O3/SiC雙層薄膜耐鉛鉍腐蝕性能良好。
　　(3)未鍍膜和鍍有Ti/TiN/SiC功能梯度薄膜的15-15Ti鋼，在500℃鉛鉍合金溶液中腐蝕1000h后的結(jié)果表明:15-15Ti鋼表面出現(xiàn)厚度為2.1um的腐蝕層，腐蝕層產(chǎn)物為Fe3O4和(Fe，Cr)3O4;而鍍有Ti/TN/SiC功能梯度薄膜的1

5、5-15Ti鋼表面未發(fā)現(xiàn)氧化層，制備的Ti/TiN/S iC功能梯度薄膜具有良好的耐鉛鉍腐蝕性能。
　　(4)在500℃鉛鉍合金溶液中腐蝕1000h后，鍍有Al2O3/SiC雙層薄膜的15-15Ti鋼中，Al2O3緩沖層未發(fā)生鉛鉍合金的滲透;而鍍有Ti/TiN/SiC功能梯度薄膜的15-15i鋼中，T/TiN緩沖層有少量鉛鉍滲透進入。這表明Al2O3緩沖層的封閉性更好，Al2O3/SiC雙層薄膜的耐鉛鉍腐蝕性能優(yōu)于TTiN/SiC