Silicon carbide coatings on zirconium alloy for light water reactor fuel cladding studies

Abstract

Нанесение покрытий на циркониевые сплавы является перспективным подходом для повышения различных свойств оболочек тепловыделяющих элементов, включая физико-механические свойства, устойчивость к коррозии и снижение радиационных повреждений. В настоящей работе покрытия SiC с толщинами 100, 200 и 300 мкм были осаждены методом селективного лазерного спекания (SLS) на подложки из сплава Zr-1Nb при мощности лазера 150 Вт. Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) показала среднюю шероховатость поверхности от 3,5 до 7 мкм. Однородность и небольшая пористость покрытий наблюдается на поперечных шлифах. Анализ фазового состава покрытия выявил образование фаз карбида кремния и оксидов Al2O3, Y2O3, SiO2 и YAlO3. Результаты скретч-тестов показали отсутствие отслоений и высокую адгезию покрытия, однако наблюдались частичные откалывания и поперечные трещины. Полученные результаты указывают на необходимость дальнейших исследований по улучшению пористости поверхностной структуры покрытия и проведения других необходимых испытаний.