《表1 图6中不同位置的能谱分析结果》

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《锆合金包壳管内壁SiC涂层的PECVD制备与性能》

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图6所示为具有不同厚度Si C涂层的锆合金包壳管经过1 200℃高温淬火后的涂层表面SEM形貌，表1所列为涂层不同位置的EDS元素分析结果。从图6看出，经过高温淬火后，无论Si C涂层厚度是3μm还是5μm，涂层都不存在明显脱落，说明Si C涂层与锆合金基体结合良好。但对于涂层厚度为5μm的样品，尽管不存在涂层剥离现象，但Si C涂层表面出现大量龟裂纹（见图6(a）)，裂纹宽度较一致，约4μm宽。根据表1可知，完整区域涂层的成分依旧是Si C，而裂纹处Zr含量较高，说明涂层裂纹深度直达锆合金基体表面。图6（c）和（d）所示为3μm厚度的Si C涂层样品淬火后的表面SEM形貌。对比图6（a）和（c）发现，与5μm厚度的Si C涂层不同，3μm厚度的涂层表面大部分保持完好，仅有部分位置存在细小裂纹，如图6（c）中黑色箭头所示。在细小裂纹中检测到少量Zr元素（原子分数为2.1%），大部分仍然为Si和C元素，可确定为Si C相。实验结果表明，本研究采用PECVD法在锆合金管内壁制备的Si C涂层，具有较好的抗热冲击性能，经受1 200℃淬火后，涂层不发生剥落。但随涂层厚度增加，其抗热冲击性能降低，这可能与涂层制备过程中涂层内部存在的应力有关。由于Si C涂层与Zr合金基体之间热膨胀系数不匹配，涂层厚度越大，涂层内部的应力越高，从而导致淬火过程中涂层破裂[17]。