绪论: 事故容错燃料(ATF)，其核心目的在于提高包壳的抗高温水蒸汽氧化性能以提高包壳的事故容错能力以及在正常工况下维持或提高燃料的性能。在现有的研究策略中，在锆合金包壳表面制备保护性的涂层可以在不改变反应堆结构设计的同时提高包壳的抗高温水蒸汽氧化的能力，成为了短期内可实现的最佳方案。本文针对核燃料包壳管的性能要求，通过元素筛选利用磁控溅射的方法在锆合金基底上制备了AlCrCuFeMo(Nb_x, Ni_x)高熵合金涂层，研究了不同元素及其含量对于涂层组织和性能的影响。
实验设备与性能测试:使用JGP450型高真空多靶磁控溅射仪制备高熵合金涂层，采用双靶共溅射方式，通过控制Nb靶和Ni靶的溅射功率，调节元素成分占比。利用场发射扫描电子显微镜（SEM）和其自带的能谱仪（EDS）以及X射线衍射仪（XRD）研究涂层的微观结构。CSM纳米划痕测试仪测试其结合力，采用电化学工作站进行耐盐水腐蚀测试，利用高压釜设备进行高温高压水腐蚀及1200℃水蒸汽氧化测试。
结果与讨论: Nb系高熵合金涂层AlCrCuFeMoNb_x (x=0.5, 0.8, 1.4, 2.0)的相结构均为非晶结构，在高温高压水腐蚀性能方面，当x=0.8时，涂层表面生成的致密的Cr₂O₃和CrNbO₄氧化膜阻碍了氧离子的扩散，涂层的高温高压水腐蚀增重仅5.10mg/dm²，其单位面积增重与无涂层的锆合金相比下降了56.4%；在事故容错性能方面，当x=0.5时，涂层表面生成的致密的α-Al₂O₃和CrNbO₄降低了氧离子的扩散速度，在1200℃的高温水蒸汽环境中，涂层的氧化增重与无涂层的锆合金相比下降84.02%，表现出优异的事故容错性能。Ni系高熵合金涂层AlCrCuFeMoNi_x (x=0.5, 1.2, 1.8, 2.3)的相结构随着Ni含量的增加而发生了转变，由非晶结构转变为FCC结构。随着Ni含量的增加，涂层的耐盐水腐蚀能力逐渐降低但都优于锆合金基底，当x=0.5时，涂层的耐盐水腐蚀性能最佳，其腐蚀电流密度比锆合金基底低三个数量级。
结论: 通过控制Nb靶和Ni靶的溅射功率，可以有效调节元素的成分占比，进而影响涂层的微观结构并最终改变涂层的性能。高熵合金涂层AlCrCuFeMoNb_x具有较好的力学性能和事故容错性能，而相比之下，高熵合金涂层AlCrCuFeMoNi_x具有更好的耐盐水、耐高温高压水腐蚀性能。基于实验结果，高熵合金涂层的事故容错性能远优于锆合金，作为事故容错包壳材料，在将来将有着极大的发展潜力。
 

事故容错涂层材料；高熵合金涂层；核燃料包壳管；高温蒸汽氧化；高温高压水腐蚀