面向下一代核反应堆的非晶氧化铝涂层研究：高温原位与后处理拉曼光谱与X射线衍射
材料科学
2025-02-19 v1
摘要
本工作聚焦于针对泵浆式快速中子堆（LFR）类型第四代核反应堆衬管的防护涂层，研究非晶氧化铝涂层的热稳定性与结构完整性。对5微米厚的涂层（采用脉冲激光沉积技术沉积于316L钢基底上）进行最高可达1050℃的高温拉曼光谱和高温X射线衍射分析。实验包括在升温过程中对材料结构变化的原位观察，以及在不同时长的热处理后对涂层表面和横截面的原位拉曼成像。实验结果表明，随着高温暴露时间延长，α-氧化铝相被检测到，同时也发现了γ-和θ-Al₂O₃相。通过采用两种结构分析方法和两种拉曼激发波长，成功检测到所有被检测的相结构，尽管其振动模式活跃性不同。氧化铝分析基于发射光谱，而基底氧化产物则通过结构带识别。实验显示，氧化产物的相组成与氧化铝结晶度随处理时长呈相关性变化。尽管结构变化并未迅速发生，涂层的完整性得以维持。此外，在温度超过LFR反应堆工作温度时，局部出现氧化迹象，表明该材料在LFR核反应堆的实际运行条件下具有极大的保护涂层潜力。
引用
@article{arxiv.2502.12612,
title = {Study of amorphous alumina coatings for next-generation nuclear reactors: hightemperature in-situ and post-mortem Raman spectroscopy and X-ray diffraction},
author = {Magdalena Gaweda and Piotr Jelen and Agata Zaborowska and Ryszard Diduszko and Lukasz Kurpaska},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.12612},
year = {2025}
}