激光原位共晶高熵熔覆层

高熵诱导强化

通过共晶高熵转变提升接头热稳定性并抑制晶界渗透，实现Cantor合金与Zr-3合金的可靠连接。

Jiang, Nan · 卞红 · 宋晓国 · Kwon, Hyeonseok · Xi, Xin · 林丹阳 · Bo, Chen · Long, Weiming · Hyoung Seop, Kim · Jia, Lianhui

Journal of Materials Science and Technology 2025

具体参数

剪切强度

{'zh': '242.8', 'en': '242.8'} MPa

构型熵

{'zh': '1.77', 'en': '1.77'} R

技术优势

抑制晶界渗透

Cantor合金表面熵值从1.61 R提升至1.77 R，热稳定性提高，从而抑制钎焊过程中Zr原子沿晶界的渗透。

缓解残余应力

Nb中间层调节了Cantor合金与Zr-3合金间的热膨胀差异，减少残余应力，避免钎缝微裂纹。

强度提高42.4%

激光熔覆Nb辅助钎焊接头剪切强度达242.8 MPa（1010 °C/10 min），比直接钎焊接头提高42.4%。

应用场景

• 核用锆合金连接：用于核燃料包壳与结构件的异种连接，避免脆性相和裂纹。
• 高熵合金异种连接：实现Cantor合金与Zr合金的可靠连接，发挥HEA耐蚀性。
• 高温结构连接：钎焊温度高达1010 °C，适合核反应堆等高温服役构件。
• 陶瓷/金属异质接头：Nb中间层可缓解异种材料热膨胀失配，类似陶瓷/金属连接需求。