表面改性对304不锈钢在模拟核电环境下腐蚀行为影响研究

发布时间：2023-04-11 04:10

　　不锈钢作为轻水堆核电站关键材料,在长期服役过程中会发生点蚀和缝隙腐蚀,这严重影响核电站运行的安全性。由于模拟核电环境实验复杂,目前对于如何提高结构材料在高温高压水中耐蚀性的研究较少。因此,探究能够有效提高结构材料耐蚀性的表面改性手段及工艺,对维护核电站安全运行具有重要意义。本文以核电站用304不锈钢为基体,利用激光熔凝、等离子体渗氮及磁控溅射技术在基体表面分别制备了添加和未添加Y₂O₃的熔凝层、不同时间的渗氮层、纯Cr等离子体氮化层及N/Cr N复合涂层,利用SEM、EDS、OM、XRD、Raman光谱、XPS、电化学工作站等技术表征并分析了不同改性层在常温含Cl^-溶液环境中的耐蚀性能及在高温高压水中的氧化过程,并讨论了不同改性层在两种环境中的腐蚀机理。论文取得的主要进展如下:研究了Y₂O₃添加对熔凝层点蚀行为的影响。结果表明,激光熔凝和Y₂O₃的添加均可提高304不锈钢基体的耐点蚀性。Y₂O₃

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1.绪论
    1.1 前言
    1.2 核电材料在高温高压水中的腐蚀行为
        1.2.1 金属材料高温高压水氧化行为研究进展
        1.2.2 氧化膜形成影响因素
    1.3 表面改性技术
        1.3.1 激光表面改性
        1.3.2 等离子体渗氮
        1.3.3 磁控溅射制备硬质涂层
        1.3.4 表面改性提高核电材料耐蚀性研究进展
    1.4 选题意义
2.实验内容
    2.1 实验材料与试样制备
    2.2 实验装置
        2.2.1 激光加工设备
        2.2.2 等离子体增强非平衡磁控溅射镀膜机
        2.2.3 高温高压水浸泡实验装置
        2.2.4 冲刷腐蚀实验装置
    2.3 改性层制备与模拟腐蚀实验
        2.3.1 Y₂O₃添加激光熔凝层的制备
        2.3.2 等离子体渗氮层的制备
        2.3.3 纯Cr等离子体氮化层的制备
        2.3.4 N/CrN复合涂层的制备
    2.4 改性层表征和微观分析方法
        2.4.1 扫描电镜分析(SEM、EDS)
        2.4.2 金相显微镜分析(OM)
        2.4.3 X射线衍射分析(XRD)
        2.4.4 Raman光谱测试系统
        2.4.5 X射线光电子谱(XPS)
        2.4.6 电化学工作站(Electrochemical workstation)
3.Y₂O₃对304不锈钢腐蚀行为影响
    3.1 Y₂O₃添加对熔凝层点蚀行为的影响
        3.1.1 熔凝层形貌表征
        3.1.2 动电位极化曲线分析
        3.1.3 电化学交流阻抗分析
        3.1.4 熔凝层点蚀过程与机理
    3.2 Y₂O₃添加对熔凝层在高温高压水中氧化行为的影响
        3.2.1 熔凝层形貌和成分表征
        3.2.2 熔凝层表面氧化膜形貌分析
        3.2.3 熔凝层表面氧化膜物相分析
        3.2.4 熔凝层在高温高压水中的氧化过程与机理
    3.3 本章小结
4.等离子体渗氮对304不锈钢腐蚀行为影响
    4.1 渗氮时间对304不锈钢在含Cl^-溶液中腐蚀行为的影响
        4.1.1 渗氮层截面形貌表征
        4.1.2 渗氮层成分分析
        4.1.3 渗氮层Tafel极化曲线分析
        4.1.4 渗氮层电化学阻抗谱分析
        4.1.5 冲刷腐蚀失重结果分析
    4.2 渗氮时间对304不锈钢在高温高压水中氧化行为的影响
        4.2.1 渗氮层表面氧化膜成分XRD分析
        4.2.2 渗氮层表面氧化膜成分Raman光谱分析
        4.2.3 渗氮层表面氧化膜形貌分析
        4.2.4 渗氮层在高温高压水中的氧化过程与机理
    4.3 本章小结
5.磁控溅射复合涂层对304不锈钢腐蚀行为影响
    5.1 纯Cr等离子体氮化层的腐蚀行为研究
        5.1.1 纯Cr等离子体氮化层成分分析
        5.1.2 常温电化学腐蚀过程研究
        5.1.3 高温高压水浸泡后氧化膜形貌分析
        5.1.4 高温高压水浸泡后氧化膜Raman光谱分析
    5.2 N/CrN复合涂层的腐蚀行为研究
        5.2.1 涂层截面形貌与物相分析
        5.2.2 常温电化学腐蚀过程研究
        5.2.3 冲刷腐蚀失重结果分析
    5.3 本章小结
6.结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
作者简介



本文编号：3789294