超卓航科引领冷喷涂增材制造革新，推动先进核反应堆发展

近日,超卓航科凭借其卓越的冷喷涂增材制造技术,成为推动核能领域创新的重要力量。该公司利用冷喷涂工程技术,或为核反应堆的制造和修复开辟了全新的道路。

冷喷涂技术是一种颇具前景的固态粉末沉积方法,可用于涂层制造、增材制造和部件修复。近年来,超卓航科积极探索冷喷涂技术在核能领域的应用,并取得了令人瞩目的成果。

超卓航科一直致力于将冷喷涂增材制造技术应用于制造独立部件和修复。通过深入研究,该公司的科研人员已经成功论证出在轻水反应堆(LWR)中的锆合金燃料包壳上沉积腐蚀和氧化材料涂层的方法。这一创新技术能够显著提高燃料包壳的耐事故性能,为核反应堆的安全运行提供了有力保障。

此外,超卓航科还积极开展了对耐磨性和传热涂层的研究。他们成功利用冷喷涂技术制造出了氧化物弥散强化(ODS)钢的下一代燃料包壳的近净形状制造。这种制造方法不仅降低了制造成本,还大幅缩短了制造周期。

超卓航科的研发团队在冷喷涂工艺方面取得了重大突破。通过研究前人工作的基础上他们发现,通过使用特定温度的氮气氦气混合气体将粉末颗粒沉积到旋转的铝合金管芯轴上,可以产生非常高密度的沉积物(约0.05%的孔隙率),所得沉积物厚度约为1mm。在冷喷涂工艺之后,将铝合金管芯轴基体溶解在NaOH溶液中,即可得到独立的ODS钢管。这种方法克服了传统制造方法的限制,以更具成本效益的方式制造出独立的ODS钢管。

为进一步优化ODS钢管的性能,超卓航科还采用了后热处理技术。在Ar环境中,将预制管在1000°C下进行1小时的后热处理,以改善沉积态包壳管的微观结构。这种处理方法使得氧化物纳米颗粒得以沉淀并使基体更加致密化,从而提高了ODS钢管的性能。

图(a) 通过冷喷涂工艺制造的独立式ODS钢管的照片(Lenling等人,2019)和(b)在1000°C下退火1小时的ODS管的亮场(BF)扫描TEM(STEM)图像。

超卓航科的冷喷涂增材制造技术为核反应堆的制造和修复提供了新的解决方案。通过应用这项技术,不仅提高了燃料包壳的性能,降低了制造成本和周期,还为核能领域的发展带来了巨大的经济效益和社会效益。

核能是人类最有前景的未来能源之一,但是在安全问题上却总是为人诟病,如果通过冷喷涂技术能够降低成本同时提高反应堆的安全性,那么这又将成为一个广阔的市场。

在全球范围内,包括美国、德国、澳大利亚、韩国、日本等国家都对超音速冷喷涂技术展开了深入的研究。然而,尽管这项技术具有巨大的潜力,但国内企业在相关领域的研发和应用还相对较少。超卓航科作为国内专注于冷喷涂增材制造技术的领军企业,正在积极推动这项技术在核能领域的应用和发展。