反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)失水(LOCA)后鋯合金包殼與水蒸汽劇烈反應(yīng)釋放大量的熱量和氫氣，可能引起氫爆炸[1,2] 在鋯包殼表面涂覆Cr[3,4]、CrAl[5]、FeCrAl[6]、Ti2AlC[7]和TiAlN/TiN[8]等涂層，可提高鋯合金的抗蒸汽氧化性能 Cr涂層是耐事故燃料(ATF)包殼候選涂層，在高溫蒸汽或高溫高壓水環(huán)境中具有優(yōu)異的抗氧化性和耐腐蝕性能[3,4,9,10] Park[4]采用電弧離子鍍?cè)赯r-4合金表面制備了厚度約為10 μm的Cr涂層，在1200℃蒸汽氧化2000 s后增重約為鋯合金基體的1/2 在360℃/18.7 MPa靜態(tài)水溶液中腐蝕60 d后，Cr涂層試樣的腐蝕增重僅為鋯合金基體的18.5%[9] 但是，在高溫高壓水環(huán)境服役條件下，Zr和Cr之間較大的電位差使Zr和Cr直接接觸易發(fā)生電偶腐蝕[11,12] 同時(shí)，在高溫蒸汽環(huán)境中Cr涂層與鋯基體界面易發(fā)生嚴(yán)重的互擴(kuò)散，生成吸氫的ZrCr2和Zr(Fe, Cr)2相使Cr涂層/Zr包殼體系的韌性降低[3,13] 因此，必須在Cr涂層和Zr基體之間插入絕緣層以防止電偶腐蝕和Cr向內(nèi)擴(kuò)散 近年來(lái)，用微弧氧化(MAO)在鋯合金上制備ZrO2陶瓷膜受到了極大的關(guān)注 ZrO2涂層在高溫高壓水溶液中具有良好的耐腐性和耐磨性[14,15] 目前，硅酸鹽、鋁酸鹽和磷酸鹽電解液用于在Zr基體上制備ZrO2陶瓷膜[16~18] 與其它電解液相比，在磷酸鹽電解液中制備的ZrO2涂層更致密均勻[16] 同時(shí)，致密的ZrO2陶瓷膜具有優(yōu)良的阻氫特性[19] 因此，可在Cr涂層和Zr基體之間插入用MAO技術(shù)制備ZrO2絕緣膜，可避免在正常服役條件下發(fā)生電偶腐蝕和阻止高溫蒸汽環(huán)境中Cr向鋯基體內(nèi)擴(kuò)散 用磁過(guò)濾陰極真空弧離子鍍(FCVAD)技術(shù)制備的等離子體彌散性好、離化率高、無(wú)宏觀大顆粒污染且沉積能量可調(diào)，可在金屬、陶瓷和塑料材料上沉積致密均勻的薄膜[20,21] 本文用MAO技術(shù)在Zr-2合金表面制備ZrO2薄膜，然后用FCVAD技術(shù)在MAO膜表面沉積Cr涂層，在900~1100℃蒸汽環(huán)境中評(píng)估Zr-2合金基體和ZrO2/Cr復(fù)合膜的蒸汽氧化性能并討論其蒸汽氧化機(jī)理 1 實(shí)驗(yàn)方法 將實(shí)驗(yàn)用Zr-2合金線切割成尺寸為10 mm×10 mm×1 mm的樣品，用不同型號(hào)的水砂紙依次打磨 然后用雙極性電