机械工程学报

作者：赵佳欣, 金国, 崔秀芳, 刘昌昊, 齐萌, 吴頔

单位：哈尔滨工程大学超轻材料与表面技术教育部重点实验室 哈尔滨 150001

关键词：CrAl涂层,激光熔覆,锆合金,钝化膜,耐磨性,耐腐蚀性；

基金：国家自然科学基金资助项目(52175163)。

锆合金因其优异的力学性能、抗腐蚀性能和低热中子吸收截面，被广泛应用于核工业，尤其是核燃料包壳材料。然而，其在苛刻服役工况下的耐磨性和耐腐蚀性能仍需进一步提升。为此，本研究采用激光熔覆技术，在锆合金表面成功制备了掺入少量Nb和Mo元素的CrAl涂层，旨在提高其表面性能。通过对涂层的微观组织、摩擦学性能及硼锂水中的耐腐蚀性进行系统研究，结果表明，三种CrAlX涂层均由Cr-BCC相、富Zr相及Al2Zr-Laves相组成，掺入的Nb和Mo有效抑制了Zr元素向涂层中的稀释。CrAlX涂层的显微硬度显著高于锆合金基体，含Mo涂层硬度最高，达916.91 HV0.5，为基体的5.1倍。摩擦学性能测试结果显示，含Mo涂层的摩擦因数和磨损失重最低，展现出最佳的耐磨性。电化学测试结果显示，含Mo涂层的腐蚀电流密度最低，且其钝化膜的致密性和抗点蚀能力最强。XPS分析揭示了CrAlX涂层钝化膜中不完全氧化的Cr元素对其化学稳定性可能存在影响。因此，本研究为通过激光熔覆技术增强锆合金表面性能，特别是在核工业中的应用，提供了重要的理论基础和试验支持。

来源：2025年第10期

《机械工程学报》期刊编辑部

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