腐蝕頂刊《Corrosion Science》：合金材料的高溫水腐蝕研究新進展
2021-07-06 16:24:22
作者：腐蝕與防護 來源：腐蝕與防護
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強輻照、高溫和冷卻劑腐蝕環境下材料的服役行為是制約先進核能系統研發的瓶頸問題之一。近期，中國科學院近代物理所的科研人員在合金材料的高溫水腐蝕和輻照/腐蝕研究方面取得進展。
中科院近代物理所核能工程材料室的研究人員針對超臨界水冷反應堆結構材料面臨的強輻照和高溫高壓水腐蝕環境，自主設計和建造了高溫高壓水動態腐蝕實驗裝置，用于反應堆候選結構材料的高溫水腐蝕和輻照/腐蝕模擬研究。該裝置運行的最高溫度為700℃、最高壓力為10MPa、最快水流速為10m/s、最低氧濃度為5ppb。
圖1 高溫高壓水動態腐蝕裝置示意圖
利用蘭州重離子加速器（HIRFL）等裝置提供的重離子束和高溫高壓水動態腐蝕裝置，科研人員開展了超臨界水冷堆候選材料——SIMP和T91鐵素體/馬氏體鋼的高溫水腐蝕動力學及輻照/高溫水腐蝕行為研究。
結果表明，SIMP鋼比T91鋼具有更好的抗水腐蝕性能。研究還發現流速增強腐蝕現象以及流速對氧化膜的組成結構有顯著影響。重離子輻照/高溫高壓水腐蝕實驗結果證實，輻照導致材料腐蝕速率顯著增大。根據實驗結果，科研人員對材料的高溫水腐蝕行為及其在輻照環境下抗腐蝕性能退化的機制進行了探討。
這些成果為先進水冷堆候選材料的快速篩選和評價提供了重要的研究平臺、實驗方法和科學數據。
圖2 SIMP和T91鋼的腐蝕動力學曲線（流速5m/s、氧含量5ppb）
圖3 T91鋼的氧化膜厚度隨輻照劑量的變化（溫度450℃、流速5m/s、壓力10MPa、氧含量5ppb）
相關成果發表在材料腐蝕領域國際頂級期刊Corrosion Science（Corros. Sci. 187（2021）109474; Corros. Sci.189（2021）109602）上。研究工作得到了國家自然科學基金聯合基金重點項目、中科院重點部署項目和蘭州重離子加速器國家實驗室等的支持。
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