【摘 要】
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锆合金因其适中的力学性能及热中子吸收截面小,常作为核反应堆燃料包壳材料及堆内的各类结构材料,因此在核技术领域拥有无可比拟的价值。核用锆包壳管在核反应堆高温高压水环境下易发生氧化反应生成大量氢气,引起“氢爆”而导致核事故,因此在高放射性,高温、高压水环境等极端工况下服役的锆合金的可靠性研究成为了关注热点。PVD（物理气相沉积）易实现对涂层厚度及其均匀性的可精确控制,但在实践中发现高温及放射环境下服役
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锆合金因其适中的力学性能及热中子吸收截面小,常作为核反应堆燃料包壳材料及堆内的各类结构材料,因此在核技术领域拥有无可比拟的价值。核用锆包壳管在核反应堆高温高压水环境下易发生氧化反应生成大量氢气,引起“氢爆”而导致核事故,因此在高放射性,高温、高压水环境等极端工况下服役的锆合金的可靠性研究成为了关注热点。PVD（物理气相沉积）易实现对涂层厚度及其均匀性的可精确控制,但在实践中发现高温及放射环境下服役的PVD涂层容易起泡进而失效,是因为PVD膜/基结合是物理结合,其结合强度较低。采用激光微熔技术可大幅提高膜基结合力,使涂层与基体的结合由物理结合转变为冶金结合,但难以实现对涂层厚度的精确控制。Cr涂层具有很好的抗氧化腐蚀性且与Zr的热膨胀系数相近,但通常采用激光微熔制备的Cr涂层（体心立方结构）容易开裂,而具有面心立方结构的Ni涂层抗腐蚀性、韧性较好,且激光微熔制备的Ni涂层（面心立方结构）不易开裂。本毕业论文采用PVD-激光微熔复合技术,通过调控激光工艺参数,来制备具有高性能不开裂的面心立方结构的NiCr涂层,研究不同的激光工艺参数（激光功率、离焦量、扫描速度、扫描间距等）对制备NiCr涂层开裂行为与性能的影响,并对激光微熔前后的涂层的物相组成、表面形貌及微观结构进行表征。主要的研究成果:（1）建立激光熔池温度场、应力场数学分析模型,研究在激光微熔情况下涂层的温度场、应力场变化情况。（2）不同的激光微熔工艺参数均对涂层开裂行为产生影响。采用不同工艺参数对涂层进行激光微熔,初步确定激光微熔的最佳工艺参数:激光功率30W、离焦量10mm、扫描速度1600mm/min、扫描间距0.045mm、试样预热温度300℃。（3）激光微熔使PVD膜/基物理结合转变为冶金结合,结合强度得到显著提高;微熔后涂层孔隙率下降,减少了原有的73%左右,提高了涂层致密度;经激光微熔处理的NiCr涂层Ra为0.922μm,未处理的涂层Ra为1.186μm,说明激光微熔处理可以有效降低涂层表面粗糙度;激光微熔前后NiCr涂层的表面显微硬度由309.15HV上升到380.84HV,均高于基体表面显微硬度（213.5HV）。多弧离子镀试样残余应力为151.1MPa,激光微熔试样残余应力为375.85MPa。（4）由PVD-激光微熔复合技术制备涂层的微观结构表征分析看出,存在两种明显的区域,非晶区和结晶区,同时还发现孪晶及位错存在。
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