合金在熔融鹵化鹽高溫相變儲熱介質中的腐蝕機理研究.pdf

1、為保證太陽能熱發(fā)電裝置在夜晚、烏云遮擋等太陽輻射不充分時的持續(xù)性和穩(wěn)定性，儲熱系統(tǒng)是非常重要的。無機鹽作為高溫蓄熱材料，熔點變化范圍大，選材范圍廣，相變潛熱值高，具有廣闊的應用前景。然而，在使用工況下，高溫熔融鹽對其容器材料具有較強的腐蝕性。
　　針對熔融鹵化鹽高溫相交儲熱介質，選取Fe基、Cr基、Ni基各一種代表性合金和Fe-wt.24.4％Al金屬間化合物合金作為儲熱腔體材料，通過合金在熔融NaCl、二元以及三元共晶鹽NaF-

2、60KF和NaF-22CaF2-13MgF2中的腐蝕實驗，繪制了其腐蝕動力學曲線;利用SEM、EPMA、EDS、XRD等方法分析了腐蝕后試樣橫截面特征、元素分布特點及試樣表面的腐蝕產(chǎn)物，討論了腐蝕機理。
　　結果表明:a.腐蝕介質為熔融NaCl時，實驗用三種合金均滿足線性腐蝕規(guī)律;合金腐蝕過程中生成的Cr2O3并未起到保護膜的作用，反而與熔融NaCl反應，加速了合金的腐蝕速度;晶界為熔融NaCl滲入合金基體提供通道，為元素的擴散及

3、反應提供有利條件。Ni基合金和Fe基合金試樣表面均形成了較厚的腐蝕層，為Cr2O3提供附著基體，降低了Cr元素擴散驅動力，提高了合金耐蝕性。另外，F(xiàn)e基合金表面形成了尖晶石結構的腐蝕產(chǎn)物，進一步抑制了腐蝕過程，耐蝕性最好。腐蝕機理可以用高溫氯化物的活化氧化理論解釋，即高溫氯化物與氧化物反應得到Cl2，氯氣或者氯離子穿過氧化膜到達氧化膜/金屬基體界面，與金屬反應生成揮發(fā)性的氯化物，氯化物連續(xù)向外擴散會發(fā)的過程中又會被氧化，新生成的氧化物在

4、氧化膜上生長破壞了氧化膜的完整性，未完全反應的氯氣也會重新擴散到氧化膜/金屬基體界面，直至耗盡。實驗優(yōu)選的Fe-75wt％Ni合金具有較好的耐蝕性，但其力學性能有待進一步提高。
　　b.腐蝕介質為熔融NaF-60KF和NaF-22CaF2-13MgF2時，合金的耐蝕性基本保持一致，Ni基合金耐蝕性最好;Fe基和Cr基合金試樣表現(xiàn)出均勻腐蝕特征;其中，F(xiàn)e基和Cr基合金試樣表現(xiàn)出晶間腐蝕的特征;合金耐蝕性隨Ni含量的增加而增加，Cr