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用3D打印直接能量沉积法在zr合金管上制备FeCrAl抗氧化涂层( Oxidation-Resistant Coating of FeCrAl on Zr-alloy Tubes using 3D Printing Direct Energy Deposition )
IH Kim YI Jung HG Kim JI Jang
锆合金在核反应堆中用作核燃料包壳管。为了提高锆合金管材的耐腐蚀性和抗高温氧化性，人们对锆合金管材进行了表面涂覆。FeCrAl具有极低的氧化速率和良好的机械性能，是一种理想的涂层材料。本研究利用3D打印技术将FeCrAl直接沉积在锆合金上。优化了激光功率、扫描速度、粉末/气体进料速度等工艺条件，以获得致密、粘结的FeCrAl层。熔化FeCrAl源粉所需的最小束流功率为160W。低扫描速度和高送粉速度时FeCrAl层凝固，高扫描速度和低送粉速度时FeCrAl层变得稀疏多孔。在1200°C下对FeCrAl包覆的Zr样品进行了氧化测试。在FeCrAl/Zr界面上形成一层薄的Al2O3(2-3μm),在FeCrAl/Zr界面间形成一层扩散层。通过比较，在无镀层的Zr合金中形成了厚的ZrO2层（约120μm)。在锆合金表面形成FeCrAl层，使其抗氧化性提高了约50倍。这种3D打印方法有望提高Zr燃料包壳管的安全性。
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