自福岛核电事故发生以来，锆合金包壳的耐事故性能成为核电安全领域的研究重点，国内外学术界与工业界均加快了耐事故涂层的研发进程。Cr涂层因兼具优异的耐高温氧化性能与力学适配性，综合性能均衡，被公认为最具工程应用前景的锆合金包壳耐事故涂层候选材料。但Cr涂层存在突出界面问题：与锆合金基体易发生互扩散，形成脆性Laves相ZrCr₂，显著恶化界面韧性、增加涂层剥落风险；同时Zr原子沿涂层晶界向外扩散，形成ZrO₂网状结构，加速氧原子向内渗透。本研究采用磁控溅射技术，在锆合金表面制备富铬Cr-N涂层（N含量为15.5 at.%），系统探究其在1200℃、1300℃高温蒸汽环境中的氧化行为及微观结构演变规律。实验结果表明，1200℃蒸汽氧化30min后，涂层形成Cr₂O₃/Cr₂N/Cr/α-Zr(N)+ZrN的多层结构；当氧化温度升至1300℃时，结构演变为Cr₂O₃/Cr/ZrCr₂/α-Zr(N)，高温下原位生成的Zr-N相发挥了关键的扩散屏障作用。量化分析显示，1300℃蒸汽氧化30min后，Cr-N涂层界面ZrCr₂层厚度仅为265nm，而纯Cr涂层在相同条件下ZrCr₂层厚度高达2.0μm，证实α-Zr(N)可有效抑制Zr、Cr元素互扩散。通过第一性原理计算，从原子尺度揭示了ZrN层的阻扩散机制，完善了Cr-N涂层的防护机理。综合考虑上述结果，Cr-N涂层能显著提升锆合金包壳的高温防护性能，为其耐事故涂层的工程化应用提供了重要的理论依据与技术支撑。
 

耐事故涂层；Cr-N涂层；阻扩散；锆合金包壳；抗高温氧化