Structure and properties of coatings based on FeCrAl and Cr18Ni10T

• Published in: Вопросы атомной науки и техники
• Date: 2020
• Main Authors: Belous, V.А., Bortnitskaya, М.A., Vasilenko, R.L., Voyevodin, V.N., Klimenko, І.О., Kovalenko, V.І., Kolodiy, І.V., Kuprin, A.S., Marinin, V.G., Ovcharenko, V.D., Tikhonovsky, М.А.
• Format: Article
• Language: English
• Published: Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2020
• Subjects: Physics of radiation and ion-plasma technologies
• Online Access: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/194374
• Journal Title: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Cite this: Structure and properties of coatings based on FeCrAl and Cr18Ni10T / V.А. Belous, М.A. Bortnitskaya, R.L. Vasilenko, V.N. Voyevodin, І.О. Klimenko, V.І. Kovalenko, І.V. Kolodiy, A.S. Kuprin, V.G. Marinin, V.D. Ovcharenko, М.А. Tikhonovsky // Problems of atomic science and tecnology. — 2020. — № 2. — С. 125-131. — Бібліогр.: 20 назв. — англ.

The process of vacuum-arc deposition of protective coatings from multicomponent FeCrAl cathodes and 18Cr10NiT stainless steel onto fragments of Zr1Nb alloy claddings has been developed. The influence of the reaction atmosphere (vacuum, nitrogen, oxygen) during the deposition of coatings on their structure, mechanical and corrosion properties is investigated. Coatings deposited in vacuum from the Cr18Ni10T cathode have the best set of mechanical properties and corrosion resistance; whereas coatings based on FeCrAl require composition optimization. It has been established that coatings deposited from FeCrAl and stainless steel cathodes with a thickness of 20 μm significantly increase oxidation resistance and prevent the destruction of fuel cladding under exposure to air at 1150 ℃ for 1 h. Розроблено процес вакуумно-дугового нанесення захисних покриттів з багатокомпонентних катодів FeCrAl і нержавіючої сталі Х18Н10Т на фрагменти твельних оболонок зі сплаву Zr1Nb. Досліджено вплив реакційної атмосфери (вакууму, азоту, кисню) під час осадження покриттів на їх структуру, механічні та корозійні властивості. Найкращим комплексом механічних властивостей та корозійною стійкістю володіють покриття, осаджені у вакуумі з катоду Х18Н10Т, а покриття на основі FeCrAl вимагають оптимізації складу. Встановлено, що захисні покриття, осаджені з катодів типу фехраль та нержавіючої сталі товщиною 20 мкм, суттєво підвищують стійкість до окислення та запобігають руйнуванню оболонок твелів в умовах витримки в повітрі при температурі 1150 ℃ впродовж 1 год. Разработан процесс вакуумно-дугового нанесения защитных покрытий из многокомпонентных катодов FeCrAl и нержавеющей стали Х18Н10Т на фрагменты твэльных оболочек из сплава Zr1Nb. Исследованo влияние реакционной атмосферы (вакуума, азота, кислорода) при осаждении покрытий на их структуру, механические и коррозионные свойства. Лучшим комплексом механических свойств и коррозионной стойкостью обладают покрытия, осажденные в вакууме из катода Х18Н10Т, а покрытия на основе FeCrAl требуют оптимизации состава. Установлено, что покрытия, осажденные из катодов типа фехраль и нержавеющей стали толщиной 20 мкм, существенно повышают устойчивость к окислению и предотвращают разрушение оболочек твэлов в условиях выдержки в воздухе при температуре 1150 ℃ в течение 1 ч.