镍基800合金腐蚀电化学性能和影响因素研究
发布时间：2020-12-21 09:46
镍基800合金中Cr元素及Ni元素含量较高,因此使其具有优良的抗高温腐蚀能力,在工业中常用来制造需在严苛环境下服役的设备,尤其是在核电装置中,可以作为传热管的材料之一。传热管的腐蚀环境比较复杂,主要是不同酸碱环境下多种侵蚀性离子（主要为Cl-、SO42-和S2O32-）共存的一、二回路水。因此研究800合金在不同腐蚀介质中的耐蚀性变化规律和钝化膜形成与破裂机理具有重要的理论意义与应用价值。本论文将动电位极化曲线、电化学阻抗谱（EIS）和Mott-Schottky法等电化学研究方法与实时、原位局部电化学测量技术-扫描电化学显微镜（SECM）相结合,深入研究侵蚀性离子（种类、浓度、占比等）、浸泡时间、溶液pH值等因素,对800合金的腐蚀电化学行为以及钝化膜半导体特性的影响,探究合金表面局部电化学活性变化与钝化膜钝性及破坏之间的联系,进一步探究腐蚀机理,研究结果为800合金在核电等苛刻环境中的实际应用提供有参考价值的理论及实验依据。本论文主要工作如下:1、镍基800合金在侵蚀性溶液中的电化学特性研究在含有Cl-或SO42-的侵蚀性离子溶液中,改变侵蚀性离子浓度、浸泡时间及溶液pH值并分别对8...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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其镍含量较低，故８００合金成为人们制造传热管的首??选材料之一［１８］。国内更注重对６９０合金的研宄，而在８００合金的研究上投入的精??力和获得的成果都远不如６９０合金，故研宄８００合金的服役性能很有必要。??＝麵Ａ合金６００ＴＴ合金／：爲??Ｉ?１?１?１???６０?１９７０?１９８０?１９９０??＾?．??中?ｆ?Ｔｉｐｓ：??期?６００合金：Ｎｉ－１６Ｃｒ＊９Ｆｅ??Ｓ９０合金：Ｎｉ－３０Ｃｒ－１＜３Ｆｅ??＾０合金：Ｆｅ－３３Ｎ〖．２２Ｃｒ??图１－２传热管使用材料发展史??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｈｉｓｔｏｒｙ?ｏｆ?ＰＷＲ?ｎｕｃｌｅａｒ?ｐｏｗｅｒ?ｐｌａｎｔｓ?ＳＧ?ｔｕｂｅ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ??１．２镍基合金耐蚀性及钝化膜性能研究??镍基合金优秀的抗腐蚀性得益于其在侵蚀性介质中，表面会迅速自发形成稳??定的钝化膜［１９＿２１］，因此，研究镍基合金表面钝化膜的性质是重中之重。??１．２．１影响镍基合金钝化膜耐蚀性的合金元素??元素是合金材料核心的组成部分，不同的合金元素，不同的加入量，都会对??合金钝化膜的性能产生改变。??Ｎｉ元素是镍基合金的核心元素，其比起Ｆｅ和Ｃｒ都更难被氧化，Ｎｉ对盐、??碱、氟及大部分有机物质都有抗腐蚀性。在腐蚀介质中，Ｎｉ主要集中分布在合??金表面钝化膜与基体交界处［２２］。??Ｃｒ元素是不锈钢材料中必不可少的合金元素，容易发生钝化，一般会被氧化??为Ｃｒ３％对合金能起到很好的保护作用。同时Ｃｒ具有改善不锈钢抗氧化性能的??作用，被广泛作为特殊钢的一种添加元素口】。腐蚀介质ｐＨ越小，Ｃｒ在纯化膜上??富集就越多［２
?山东大学硕士学位论文???富集层ｔ耗尽层?反型层??＿＿＿＿￣－｜?电位?Ｅ??图１－３半导体电容随外加电位的变化曲线??Ｆｉｇ?１－３?Ｔｈｅ?ｒｅｌａｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?ａｎｄ?ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ?ｆｏｒ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ??半导体的空间电荷层可以划分为三种（如图１－３）：富集层（ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ?ｌａｙｅｒ）、??耗尽层（ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ?ｌａｙｅｒ）、反型层（ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ?ｌａｙｅｒ）?［３６］。由图?１－４?可以得知，ｎ??型和ｐ型半导体的缺陷类型分别为施主和受主缺陷，所带电荷也不一样［６，夂３５，３７］。??Ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ?Ｒｅｇｉｏｎ?Ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ?Ｒｅｇｉｏｎ??＿＿１??Ｅｆ?＾—?Ｅｒｑ＾ｏｘ?Ｅｐ?—…ＥＲｅｄｏｘ??（ａ）?（ｂ）??图１－４?（ａ）?ｎ型半导体（ｂ）ｐ型半导体??Ｆｉｇ．?１－４?Ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ?ｌａｙｅｒ?ｏｆ?（ａ）?ｎ－ｔｙｐｅ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ?（ｂ）?ｐ－ｔｙｐｅ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ??用Ｍｏｔｔ－Ｓｃｈｏｔｔｋｙ关系式可表示为：??１?？?（?ｋＴ＼??对于ｎ型半导体一ｙ?＝??Ｅ－?Ｅｆｂ??（１－１）??Ｃ?ｑｓｓ０ＮＤ?ｙ?ｑ?）??１?２?ｆ?ｋＴ＾＼??对于ｐ型半导体，ｒ?＝??Ｅ?—?Ｅｆｂ??（１－２）??Ｃ?（ＪＳＳｑＮＡ?ｑ?ｙ??其中，Ｃ是空间电荷层电容；ｑ是基本电荷（１．６ｘＫｒ１９Ｃ，空穴为负值，电子??为正值ｓ是氧化物的介电常数；是真空介电常数；ＮＤ为施主密度（ｄｏｎｏｒｓ??ｄｅｎｓｉｔｙ）?；?Ｎａ为受
【参考文献】：
期刊论文
[1]镀锡板在氯化钠溶液中的腐蚀行为研究[J]. 石云光,方圆,宋浩,王雅晴,吴志国,孙超凡. 材料保护. 2019(08)
[2]NaCl浓度和pH值对X60钢析氢行为影响的试验研究[J]. 杨超,李自力,何勇君,李伟,刘强,吴劲劲. 材料保护. 2019 (02)
[3]酸性氯离子溶液中硫代硫酸根对800合金腐蚀机理[J]. 夏大海,宋扬,宋诗哲,吴思博,马超. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2018(06)
[4]压水堆核电站二回路硫酸根来源与处理研究[J]. 郑彬,柏乐,卢盖. 产业与科技论坛. 2018(04)
[5]中国核能科技“三步走”发展战略的思考[J]. 苏罡. 科技导报. 2016(15)
[6]中国可再生能源发展路径研究[J]. 赵良,白建华,辛颂旭,张晋芳. 中国电力. 2016(01)
[7]温度对SUS304与SUS430不锈钢耐腐蚀性及其钝化膜半导体性能的影响[J]. 高磊,王保成. 太原理工大学学报. 2015(03)
[8]690合金在300°C含硫模拟碱性水化学中的腐蚀行为[J]. 夏大海,LUO Jing-Li. 物理化学学报. 2015(03)
[9]不同浓度比的硫酸根和氯离子溶液中钝化膜的半导体特性转变机制研究[J]. 夏大海,杨丽霞. 物理化学学报. 2014(08)
[10]扫描电化学显微镜原位表征pH值对核电蒸汽发生器合金腐蚀行为的影响(英文)[J]. 罗兵,夏大海. 物理化学学报. 2014(01)
博士论文
[1]核电蒸汽发生器健康监测关键技术研究[D]. 刘彤.郑州大学 2007
硕士论文
[1]不同因素对316L不锈钢钝化膜化学结构与性能的影响研究[D]. 王育武.北京化工大学 2018
[2]医用高氮无镍奥氏体不锈钢在仿体液中的腐蚀电化学研究[D]. 李桐.山东大学 2018
[3]304不锈钢点蚀行为的电化学研究[D]. 叶超.南昌航空大学 2014
[4]蒸汽发生器换热管应力腐蚀规律试验研究[D]. 陈城.华南理工大学 2013
[5]残余应力促进不锈钢局部腐蚀的原位电化学研究[D]. 赵萌.山东大学 2013
[6]蒸汽发生器传热管690合金微观结构对腐蚀性能的影响[D]. 李青.上海交通大学 2013
本文编号：2929619
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１压水堆核电站结构示意图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ａ?Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ?Ｗａｔｅｒ?Ｒｅａｃｔｏｒ?（ＰＷＲ）?ｎｕｃｌｅａｒ?ｐｏｗｅｒ?ｐｌａｎｔ??
其镍含量较低，故８００合金成为人们制造传热管的首??选材料之一［１８］。国内更注重对６９０合金的研宄，而在８００合金的研究上投入的精??力和获得的成果都远不如６９０合金，故研宄８００合金的服役性能很有必要。??＝麵Ａ合金６００ＴＴ合金／：爲??Ｉ?１?１?１???６０?１９７０?１９８０?１９９０??＾?．??中?ｆ?Ｔｉｐｓ：??期?６００合金：Ｎｉ－１６Ｃｒ＊９Ｆｅ??Ｓ９０合金：Ｎｉ－３０Ｃｒ－１＜３Ｆｅ??＾０合金：Ｆｅ－３３Ｎ〖．２２Ｃｒ??图１－２传热管使用材料发展史??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｈｉｓｔｏｒｙ?ｏｆ?ＰＷＲ?ｎｕｃｌｅａｒ?ｐｏｗｅｒ?ｐｌａｎｔｓ?ＳＧ?ｔｕｂｅ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ??１．２镍基合金耐蚀性及钝化膜性能研究??镍基合金优秀的抗腐蚀性得益于其在侵蚀性介质中，表面会迅速自发形成稳??定的钝化膜［１９＿２１］，因此，研究镍基合金表面钝化膜的性质是重中之重。??１．２．１影响镍基合金钝化膜耐蚀性的合金元素??元素是合金材料核心的组成部分，不同的合金元素，不同的加入量，都会对??合金钝化膜的性能产生改变。??Ｎｉ元素是镍基合金的核心元素，其比起Ｆｅ和Ｃｒ都更难被氧化，Ｎｉ对盐、??碱、氟及大部分有机物质都有抗腐蚀性。在腐蚀介质中，Ｎｉ主要集中分布在合??金表面钝化膜与基体交界处［２２］。??Ｃｒ元素是不锈钢材料中必不可少的合金元素，容易发生钝化，一般会被氧化??为Ｃｒ３％对合金能起到很好的保护作用。同时Ｃｒ具有改善不锈钢抗氧化性能的??作用，被广泛作为特殊钢的一种添加元素口】。腐蚀介质ｐＨ越小，Ｃｒ在纯化膜上??富集就越多［２
?山东大学硕士学位论文???富集层ｔ耗尽层?反型层??＿＿＿＿￣－｜?电位?Ｅ??图１－３半导体电容随外加电位的变化曲线??Ｆｉｇ?１－３?Ｔｈｅ?ｒｅｌａｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?ａｎｄ?ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ?ｆｏｒ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ??半导体的空间电荷层可以划分为三种（如图１－３）：富集层（ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ?ｌａｙｅｒ）、??耗尽层（ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ?ｌａｙｅｒ）、反型层（ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ?ｌａｙｅｒ）?［３６］。由图?１－４?可以得知，ｎ??型和ｐ型半导体的缺陷类型分别为施主和受主缺陷，所带电荷也不一样［６，夂３５，３７］。??Ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ?Ｒｅｇｉｏｎ?Ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ?Ｒｅｇｉｏｎ??＿＿１??Ｅｆ?＾—?Ｅｒｑ＾ｏｘ?Ｅｐ?—…ＥＲｅｄｏｘ??（ａ）?（ｂ）??图１－４?（ａ）?ｎ型半导体（ｂ）ｐ型半导体??Ｆｉｇ．?１－４?Ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ?ｌａｙｅｒ?ｏｆ?（ａ）?ｎ－ｔｙｐｅ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ?（ｂ）?ｐ－ｔｙｐｅ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ??用Ｍｏｔｔ－Ｓｃｈｏｔｔｋｙ关系式可表示为：??１?？?（?ｋＴ＼??对于ｎ型半导体一ｙ?＝??Ｅ－?Ｅｆｂ??（１－１）??Ｃ?ｑｓｓ０ＮＤ?ｙ?ｑ?）??１?２?ｆ?ｋＴ＾＼??对于ｐ型半导体，ｒ?＝??Ｅ?—?Ｅｆｂ??（１－２）??Ｃ?（ＪＳＳｑＮＡ?ｑ?ｙ??其中，Ｃ是空间电荷层电容；ｑ是基本电荷（１．６ｘＫｒ１９Ｃ，空穴为负值，电子??为正值ｓ是氧化物的介电常数；是真空介电常数；ＮＤ为施主密度（ｄｏｎｏｒｓ??ｄｅｎｓｉｔｙ）?；?Ｎａ为受
【参考文献】：
期刊论文
[1]镀锡板在氯化钠溶液中的腐蚀行为研究[J]. 石云光,方圆,宋浩,王雅晴,吴志国,孙超凡. 材料保护. 2019(08)
[2]NaCl浓度和pH值对X60钢析氢行为影响的试验研究[J]. 杨超,李自力,何勇君,李伟,刘强,吴劲劲. 材料保护. 2019 (02)
[3]酸性氯离子溶液中硫代硫酸根对800合金腐蚀机理[J]. 夏大海,宋扬,宋诗哲,吴思博,马超. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2018(06)
[4]压水堆核电站二回路硫酸根来源与处理研究[J]. 郑彬,柏乐,卢盖. 产业与科技论坛. 2018(04)
[5]中国核能科技“三步走”发展战略的思考[J]. 苏罡. 科技导报. 2016(15)
[6]中国可再生能源发展路径研究[J]. 赵良,白建华,辛颂旭,张晋芳. 中国电力. 2016(01)
[7]温度对SUS304与SUS430不锈钢耐腐蚀性及其钝化膜半导体性能的影响[J]. 高磊,王保成. 太原理工大学学报. 2015(03)
[8]690合金在300°C含硫模拟碱性水化学中的腐蚀行为[J]. 夏大海,LUO Jing-Li. 物理化学学报. 2015(03)
[9]不同浓度比的硫酸根和氯离子溶液中钝化膜的半导体特性转变机制研究[J]. 夏大海,杨丽霞. 物理化学学报. 2014(08)
[10]扫描电化学显微镜原位表征pH值对核电蒸汽发生器合金腐蚀行为的影响(英文)[J]. 罗兵,夏大海. 物理化学学报. 2014(01)
博士论文
[1]核电蒸汽发生器健康监测关键技术研究[D]. 刘彤.郑州大学 2007
硕士论文
[1]不同因素对316L不锈钢钝化膜化学结构与性能的影响研究[D]. 王育武.北京化工大学 2018
[2]医用高氮无镍奥氏体不锈钢在仿体液中的腐蚀电化学研究[D]. 李桐.山东大学 2018
[3]304不锈钢点蚀行为的电化学研究[D]. 叶超.南昌航空大学 2014
[4]蒸汽发生器换热管应力腐蚀规律试验研究[D]. 陈城.华南理工大学 2013
[5]残余应力促进不锈钢局部腐蚀的原位电化学研究[D]. 赵萌.山东大学 2013
[6]蒸汽发生器传热管690合金微观结构对腐蚀性能的影响[D]. 李青.上海交通大学 2013
本文编号：2929619
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