High-temperature oxidation behaviors of ZrSi2 and its coating on the surface of Zircaloy-4 tube by laser 3D printing

김재준; 김현길; 류호진

doi:10.1016/j.net.2020.02.018

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김재준 (한국과학기술원) 김현길 (한국원자력연구원) 류호진 (한국과학기술원)

저널정보: 한국원자력학회 Nuclear Engineering and Technology Nuclear Engineering and Technology 제52권 제9호

발행연도: 2020.9

수록면: 2,054 - 2,063 (10page)

DOI: 10.1016/j.net.2020.02.018

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The high-temperature oxidation behavior of ZrSi2 used as a coating material for nuclear fuel cladding was investigated for developing accident-tolerant fuel cladding of light water reactors. Bulk ZrSi2 samples were prepared by spark plasma sintering. In situ X-ray diffraction was conducted in air at 900, 1000, and 1100 C for 20 h. The microstructures of the samples before and after oxidation were examined by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The results showed that the oxide layer of zirconium silicide exhibited a layer-by-layer structure of crystalline ZrO2 and amorphous SiO2, and the high-temperature oxidation resistance was superior to that of Zircaloy-4 owing to the SiO2 layer formed. ZrSi2 was coated on the Zircaloy-4 tube surface using laser 3D printing, and the coated tube was oxidized for 2000 s at 1200 C under a vapor/argon mixture atmosphere. The outer surface of the coated tube was hardly oxidized (10e30 mm), while the inner surface of the uncoated tube was significantly oxidized to approximately 300 mm.

#ZrSi2 #Accident-tolerant fuel #High-temperature oxidation #3D laser coating

참고문헌 (30)

참고문헌 신청

H. H. Kim / 2010 / High-temperature oxidation behavior of Zircaloy-4 and Zirlo in steam ambient / J. Mater. Sci. Technol 26:827~832

P. M. Kelly / 1998 / The tetragonal to monoclinic martensitic transformation in zirconia / Key Eng. Mater

J. R. Kelly / 2008 / Stabilized zirconia as a structural ceramic: an overview / Dent. Mater

J.M. Kim / 2017 / Microstructure and oxidation behavior of CrAl laser-coated Zircaloy-4 alloy / Metals

X. Han / 2019 / Oxidation behavior of FeCrAl coated Zry-4under high temperature steam environment / Corrosion Sci

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