锆合金表面激光熔覆制备Ti-Cr涂层耐磨性能及腐蚀行为研究

锆（Zr）及其合金因具有中子吸收截面小等优势成为核燃料包壳材料的首选，然而核反应堆内部高温、高压、高辐射及磨损等严苛服役环境，大大缩短了锆合金部件的使用寿命。铬（Cr）因具有良好的耐磨性、耐蚀性等特点，常被选作锆合金的表面涂层材料，然而纯Cr涂层较脆，容易产生裂纹等缺陷。钛（Ti）具有良好的塑性、耐蚀性和强度，将Ti引入Cr涂层中，有望解决纯Cr涂层开裂的问题。通过激光熔覆技术，在Zr-4合金表面制备出Ti-Cr（质量分数比为8∶2）涂层，以增强锆合金表面的耐磨性和耐蚀性。制备的涂层致密、无缺陷、且成分均匀，与Zr-4基体通过互溶，形成了良好的冶金结合；与Zr-4基体相比，Ti-Cr涂层的硬度为415.4HV，比基体提高了1.2倍，磨损率降低35.3%，表现出优异的耐磨性；电化学测试结果表明：Ti-Cr涂层比Zr-4基体的自腐蚀电位高且自腐蚀电流密度低，同样表现出优异的耐蚀性。本研究为开发适用于在苛刻环境下服役的高性能Zr-4合金涂层提供了重要参考。