Oxidation behavior of Cr1-xAlx coated Zr-4 alloy under 1200 °C high temperature steam environment

材料科学 氧化物 涂层 合金 图层(电子) 扩散 冶金 基质(水族馆) 化学工程 离子镀 复合材料 海洋学 物理 工程类 热力学 地质学
作者
Haoxiong Ren,Hao Wang,Longshi Qiu,Gang Liu,Haixia Jiang,Xiaogang Hu,Bo Zhang,Pengfei Zhang,Xiaolong Pan,Na Tian,You Chen,Yusheng Zhang
出处
期刊:Vacuum [Elsevier BV]
卷期号:219: 112748-112748
标识
DOI:10.1016/j.vacuum.2023.112748
摘要

In present study, the 1200 °C high temperature steam (HTS) oxidation behavior of Cr1-xAlx coating with different Al content (0, 35 at.%, 50 at.% and 70 at.%) deposited on Zr-4 alloy by multi-arc ion plating (MAIP) has been investigated. The results demonstrate that Cr65Al35 coating has optimal protectiveness due to the formation of compact and continuous double oxide layer, consisting of outer Al2O3-rich layer and inner Cr2O3-rich oxide layer. The severe consumption of Al element for Cr50Al50 coating during the oxidation process, leading to vacancies formation and a decrease in enrichment degree of the Al2O3 in outer oxide layer. The protectiveness of pure Cr coatings is reduced by the formation of volatile CrO3, which induces the micro voids and provides a channel for the oxygen diffusion. The Cr30Al70 coatings shows the worst protective effect because of the serious diffusion behavior of Al into Zr alloy, providing the diffusion channel for O element and causing the substrate to oxidize essentially. The effect of Al content on the oxidation resistance of Cr1-xAlx coatings is discussed in detail.
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