【摘 要】
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为了完善Ti2AlC涂层在事故容错燃料中的设计与应用,研究了近化学计量比和Al含量不足的Ti2AlC在1000～1200℃Ar-41％H2O气氛中的氧化行为.研究结果表明:随着Al含量的减少,Ti2AlC在高温水蒸气中的氧化动力学由抛物线规律向线性规律转变;当Al含量不足时,连续氧化铝层的生长受到限制,形成了不具备保护性的TiO2基氧化层;近化学计量比的Ti2AlC表面可生成较薄的连续致密Al2O3层,防止水蒸气向基体内的扩散.因此,采用近化学计量比的Ti2AlC作为锆合金表面的防护涂层时,能够在高温水蒸
【机 构】
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中国科学院 金属研究所, 沈阳材料科学国家研究中心, 沈阳 110016;中国科学技术大学 材料科学与工程学院, 沈阳 110016;中国科学院 金属研究所, 沈阳材料科学国家研究中心, 沈阳 110
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为了完善Ti2AlC涂层在事故容错燃料中的设计与应用,研究了近化学计量比和Al含量不足的Ti2AlC在1000～1200℃Ar-41％H2O气氛中的氧化行为.研究结果表明:随着Al含量的减少,Ti2AlC在高温水蒸气中的氧化动力学由抛物线规律向线性规律转变;当Al含量不足时,连续氧化铝层的生长受到限制,形成了不具备保护性的TiO2基氧化层;近化学计量比的Ti2AlC表面可生成较薄的连续致密Al2O3层,防止水蒸气向基体内的扩散.因此,采用近化学计量比的Ti2AlC作为锆合金表面的防护涂层时,能够在高温水蒸气的环境下保护包壳,提升现有轻水反应堆事故容错的能力.“,”To tailor Ti2AlC coatings for the applications in accident tolerant fuels, the oxidation of near-stoichiometric and Al-lean Ti2AlC was investigated in Ar-41％ H2O atmosphere in 1000-1200 ℃. The oxidation kinetics of phase-pure Ti2AlC in high-temperature water vapor varied from parabolic to linear rate law with Al content decreasing. Insufficient Al content could not sustain the growth of continuous alumina scales, resulting in formation of thick unprotective TiO2-based scales. The formation of thin and protective Al2O3 scale for Ti2AlC with stoichiometric composition effectively inhibited the inward diffusion of water vapor. For the application of protective coatings on Zr-based cladding, stoichiometric Ti2AlC is expected to protect cladding from fast oxidation and improve the accident tolerance in the current light water reactors.
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