CrWMn鐵基熔敷層和316L不銹鋼在液態(tài)PbBi合金中的腐蝕行為研究.pdf

1、液態(tài)PbBi合金是加速器次臨界驅(qū)動系統(tǒng)（ADS）和鉛冷快堆（LFR）的常用冷卻劑。而液態(tài)PbBi循環(huán)回路中的管道、儲存箱以及主泵葉輪材料（它們材質(zhì)多為奧氏體不銹鋼，如316L）均完全暴露在液態(tài)PbBi中，流動的液態(tài)PbBi會對材料產(chǎn)生嚴重的金屬腐蝕以及沖刷作用，并且不銹鋼表層的Ni、Mo元素會大量溶入液態(tài)PbBi，導致雜質(zhì)混入，Ni、Mo均為非低活化元素，提高了后期廢料處理難度。材料表面熔敷一層具有優(yōu)良性能的耐腐蝕材料是用來減少Ni、M

2、o元素溶入液態(tài)PbBi的辦法之一。因而，研究熔敷層以及316L在液態(tài)PbBi中的腐蝕行為，為減緩液態(tài)PbBi對結(jié)構(gòu)材料腐蝕過程提供試驗數(shù)據(jù)和理論指導。
　　本文選用WC作為熔敷層增強相。并參照中國低活化馬氏體鋼（CLAM）中各合金元素作用及其含量，本文自主設(shè)計了CrWMn鐵基熔敷層合金元素種類及其含量。另外，選用常規(guī)316L鋼作為316L腐蝕試驗原材料。本文以CrWMn鐵基熔敷層與316L為研究對象，利用課題組自主設(shè)計的旋轉(zhuǎn)型腐蝕

3、試驗裝置開展了熔敷層和316L在液態(tài) PbBi中的腐蝕試驗，研究不同流速的液態(tài)PbBi對熔敷層腐蝕行為的影響規(guī)律，并探索W含量對熔敷層腐蝕行為的影響規(guī)律，也分析高流速液態(tài)PbBi對316L鋼腐蝕行為的影響規(guī)律。在550℃下，不同相對流速（依次為1.70m/s，2.31m/s，2.98m/s）的液態(tài)PbBi中腐蝕約1000h后，熔敷層表面均出現(xiàn)明顯氧化腐蝕和元素溶解現(xiàn)象，生成雙氧化層，外層主要為疏松多孔的 Fe3O4，內(nèi)層主要為致密的 F

4、eCr2O4。相對流速達到2.31m/s后，內(nèi)層已出現(xiàn)新相(Fe0.6Cr0.4)2O3。相對流速提高，外層厚度明顯減小，但對外層中PbBi滲透深度和內(nèi)層厚度影響很小。不同WC添加量（依次為2.45％，3.73%，5.33%，7.99%，質(zhì)量分數(shù)）的CrWMn鐵基熔敷層在550℃動態(tài)液態(tài)PbBi中腐蝕約1000h后，其表面均生成雙氧化層，外層主要為 Fe3O4，內(nèi)氧化層主要為 FeCr2O4和(Fe0.6Cr0.4)2O3，且內(nèi)外層均含

5、有少量的鎢化物。WC添加量增加，外層厚度增大，內(nèi)層厚度減?。籛C添加量超過5.33%時，外層厚度已開始減小，內(nèi)層厚度也已開始增大。WC添加量在3.73~5.33%時，鎢化物強化作用相對最優(yōu)，熔敷層耐蝕耐磨性能最佳。在550℃下，不同相對流速（依次為2.62m/s，3.69m/s，4.77m/s）的液態(tài)PbBi中腐蝕約1500h后，316L鋼表面出現(xiàn)明顯元素溶解，存在很多腐蝕坑以及氧化物碎片，表面生成雙氧化層，外層主要為 Fe3O4，內(nèi)氧