综述：近期关于用于耐事故燃料包壳的冷喷涂涂层技术进展的综述 Mou Yuqi, Zhou Yunjie, Zhou Hong, Yang Rui, Huang Jing, Tian Ye, Wu Shuangjie, Zhou Ping, Song Meiqi, Li Hua + 1位作者

《Materials》：Review of Recent Advances in Cold-Sprayed Coatings for Accident-Tolerant Fuel Cladding Yuqi Mou, Yunjie Zhou, Hong Zhou, Rui Yang, Jing Huang, Ye Tian, Shuangjie Wu, Ping Zhou, Meiqi Song and Hua Li + 1 author

　　

摘要

2011年福岛核事故凸显了传统锆合金燃料包壳在失冷事故（LOCA）条件下的脆弱性，这促使人们开发了耐事故燃料（ATF）系统。一种有前景的短期解决方案是在现有的锆合金包壳上沉积保护涂层。在各种沉积技术中，冷喷涂技术因其固态、低温的工艺特性而成为领先方法之一，该工艺能够最大限度地减少热降解，并允许沉积多种高性能材料。本文全面综述了用于ATF包壳的冷喷涂涂层的最新进展，首先介绍了冷喷涂技术的基本原理及其在核应用中的具体优势。文章重点分析了三种主要的涂层系统：铬（Cr）涂层、FeCrAl合金涂层和MAX相复合材料涂层，其中铬涂层由于研究更为广泛而受到特别关注。详细讨论了这些涂层的关键性能，包括涂层与基材界面的微观结构、机械性能、导热性、抗氧化性、辐照耐受性以及在正常运行和模拟失冷条件下的性能，特别强调了冷喷涂铬涂层在提升锆合金包壳性能方面的潜力。铬涂层在抗氧化性和辐照稳定性方面表现出显著改进，但也面临高温界面反应等挑战。为了解决这些问题，研究人员正在探索诸如扩散屏障双层结构等有前景的解决方案。此外，文章还讨论了FeCrAl合金涂层和MAX相复合材料涂层在极端条件下的良好长期性能。最后，文章提出了进一步研究的建议，以优化冷喷涂工艺并确保涂层在运行中的可靠性。