铅铋共晶合金(LBE)具有密度高、中子活性低、比热容高等特点,已被国际社会认为是未来加速器次临界驱动系统和铅冷快堆的重要候选材料。由于液态金属的影响,暴露在液态LBE中的固态金属的性能和使用寿命会显著降低。而微弧氧化陶瓷层因硬度高、耐磨性好、耐高温、耐腐蚀等特点被广泛地应用,通过微弧氧化技术对金属材料表面进行改性,可显著提高金属材料的性能和使用寿命。本文以镀锌Q235钢为基材,制备微弧氧化陶瓷层,并研究微弧氧化陶瓷层耐液态LBE腐蚀性,为微弧氧化陶瓷层在其他核结构材料中的应用提供理论研究。本文采用熔钎焊的方法在Q235钢表面制备5A06铝基中间层,通过优化焊接电流与送丝速度获得结合优良的焊接接头,并对接头进行合适的焊后热处理。然后对热处理后的接头焊缝表面进行微弧氧化处理,分析脉冲频率、电流密度、氧化时间和占空比等工艺参数对接头焊缝表面生成的陶瓷层的表面形貌、物相、粗糙度和厚度的影响。通过对接头和陶瓷层组织与性能的分析,找到最佳的焊接参数和微弧氧化工艺参数,从而在焊缝表面形成性能最佳的陶瓷层,以期提高金属材料在高温液态LBE中的耐腐蚀性。研究结果表明:采用AlSi5焊丝获得的铝/钢异种金属焊接接头中会产生金属间化合物层,该化合物层的成分及厚度严重影响接头的性能。物相分析结果表明,化合物层主要由Al8Fe2Si相和少量的[Al,Fe,Si]、Al13Fe4相组成。焊接电流对金属间化合物层的厚度会产生显著影响,随着焊接电流的增加,化合物层的厚度显著增加,但成分变化不大。随着送丝速度的增加,金属间化合物层的厚度有所减小。接头经焊后热处理后,焊缝晶粒变得细小,接头抗拉强度升高,化合物层的厚度明显增加,为9~10 μm,但金属间化合物层的物相组成没有明显变化。综合接头的性能和组织,推荐焊接电流为90 A,送丝速度为0.34 m + min-1,热处理工艺为280℃保温30min。微弧氧化工艺参数影响着陶瓷层的表面形貌、物相、厚度和粗糙度。陶瓷层主要由α-AlO3和γ-Al2O3相组成,其表面存在放电微孔,且α-A12O3相含量、放电微孔孔径、陶瓷层的厚度和粗糙度会随脉冲频率的增加而降低,随电流密度、氧化时间和占空比的增加而增加。当脉冲频率为500 Hz,电流密度为10 A/dm2,氧化时间为30 min,占空比为4%时,陶瓷层厚度适中,表面相对平整,放电微孔细小。腐蚀试验的试样分别为Q235钢、未微弧氧化处理的焊缝和微弧氧化处理的焊缝。结果表明,Q235钢在静态液态LBE中主要发生溶解腐蚀,Q235钢和未微弧氧化处理的试样腐蚀后表面均出现明显的腐蚀坑。Pb、Bi元素扩散进未微弧氧化处理试样的5A06铝基中间层内,但钢基体内并未发现Pb、Bi元素。而微弧氧化陶瓷层腐蚀后表面形貌没有发生明显的变化,表面也无新相的产生,Pb、Bi等元素只少量存在于陶瓷层外层,并没有扩散进陶瓷层下面的5A06铝基中间层和碳钢基体中,陶瓷层的存在对钢基体产生优越的保护效果,微弧氧化陶瓷层的耐蚀性最高,碳钢耐蚀性最差。