[发明专利]一种纳米孪晶ZrN扩散屏蔽层及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米孪晶ZrN扩散屏蔽层，其特征在于：包括锆合金基体表面设有的纳米孪晶ZrN扩散屏蔽层，纳米孪晶ZrN扩散屏蔽层外侧设有Cr金属涂层。

2.根据权利要求1所述的一种纳米孪晶ZrN扩散屏蔽层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，对锆合金基体的样品表面进行预处理，使得样品表面呈镜面且光洁；

第二步，将预处理后的样品在氮气环境中进行激光表面喷丸处理以生成ZrN扩散屏蔽层；

第三步，将激光表面喷丸处理后的样品冷却至室温，得到锆合金表面纳米孪晶ZrN扩散屏蔽层；

第四步，在样品纳米孪晶ZrN扩散屏蔽层外侧喷涂Cr金属涂层，最终得到锆合金基体外依次设有纳米孪晶ZrN扩散屏蔽层、Cr金属涂层。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：在第二步激光处理过程中，生成的ZrN会受到激光的冲击作用，在冲击应力的作用下ZrN内会生成纳米孪晶结构；此外在第三步激光表面喷丸处理后，样品表面温度从高温降低到室温，在该过程中的热应力作用也有利于ZrN内纳米孪晶结构的生成，最终生成纳米孪晶ZrN扩散屏蔽层。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的第一步预处理包括打磨、抛光以及超声清洗。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的第二步激光表面喷丸处理参数为：将样品夹持在样品架上，启动脉冲激光器，加载电压，激光能量50-600mJ，波长为532nm，重复频率10Hz，脉冲宽度8nm，扫描速度0.1-5mm/s，光斑直径0.5-4mm，所用气氛为纯氮气或氮气+惰性气体。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的第三步冷却环境为纯氮气或氮气+惰性气体。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的第四步喷涂方法包括磁控溅射、电弧离子镀、冷喷涂等；Cr金属涂层厚度为5-15μm。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，对锆合金基体的样品表面进行预处理，预处理包括打磨、抛光以及超声清洗，使得样品表面呈镜面且光洁；

第二步，将预处理后的样品在氮气环境中进行激光表面喷丸处理以生成ZrN扩散屏蔽层，将样品夹持在样品架上，启动脉冲激光器，加载电压，脉冲激光经透镜对样品表面喷丸处理；激光能量600mJ，波长为532nm，重复频率10Hz，脉冲宽度8nm，扫描速度5mm/s，光斑直径4mm，所用气氛为纯氮气；

第三步，将激光表面喷丸处理后的样品冷却至室温，得到锆合金表面纳米孪晶ZrN扩散屏蔽层；

由于在第二步激光处理过程中，生成的ZrN会受到激光的冲击作用，在冲击应力的作用下ZrN内会生成纳米孪晶结构；此外在第三步激光表面喷丸处理后，样品表面温度迅速从高温降低到室温，在该过程中的热应力作用也有利于ZrN内纳米孪晶结构的生成，最终生成纳米孪晶ZrN扩散屏蔽层；

第四步，在样品纳米孪晶ZrN扩散屏蔽层外侧喷涂Cr金属涂层，喷涂方法为磁控溅射，Cr金属涂层厚度为10μm；最终得到锆合金基体外依次设有纳米孪晶ZrN扩散屏蔽层、Cr金属涂层。