Inconel625合金在氯化物熔盐中腐蚀行为研究

发布时间：2017-07-17 15:00

  本文关键词：Inconel625合金在氯化物熔盐中腐蚀行为研究

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【摘要】：与硝酸熔盐相比,氯化物熔盐是一种能够在更高温度工作的太阳能热发电储热备选工质,工质使用温度的提高对于提高系统效率有很大作用,但氯化物熔盐对合金材料的腐蚀速率较高,其腐蚀机理尚不清晰,也缺乏有效的防护技术和手段。本文以太阳能热发电储热系统熔盐腐蚀问题为背景,研究了Inconel 625合金在氯化物熔盐中的腐蚀行为,特别是氯化物盐阳离子、添加微量稀土元素对腐蚀行为的影响,并初步探讨了热扩散涂层对降低氯化物熔盐腐蚀速度的作用。研究结果有望为发展一种可在更高温度工作的太阳能热发电氯化物储热熔盐和储热管道选材奠定基础。研究Inconel 625合金在四种不同氯化物熔盐(NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2)以及混合盐在900℃中的腐蚀行为,分析阳离子对Inconel625合金在氯化物熔盐中腐蚀行为的影响。研究结果表明:与碱金属氯化物熔盐相比,Inconel625合金在碱土金属氯化物熔盐或者碱土金属氯化物盐(MgCl2、CaCl2)含量高的混合氯化物熔盐中腐蚀速率高,在氯化物熔盐中阳离子主要是通过氯化物盐的热化学性质(如蒸汽压和吸水性)影响熔盐碱度,碱土金属氯化物熔盐的吸水性强、蒸汽压高,因此熔盐碱度高,腐蚀过程中合金表面形成的氧化物溶解速度快。研究了经过热扩散渗Cr、渗Al处理后Inconel625合金在6种不同氯化物混合熔盐中的腐蚀行为,分析了不同渗层及不同氯化物混合盐种类对腐蚀行为的影响。研究结果表明:热扩散渗Al层、渗Cr层可以降低Inconel625合金在氯化物熔盐中的腐蚀速度,但渗铝后的效果更明显,主要原因是热扩散渗铝、渗铬后提高了合金表面的Al、Cr含量,在腐蚀过程中合金表面会形成Al2O3、Cr2O3膜,起到降低合金腐蚀速率的作用,但是这两种氧化膜在氯化物熔盐中均不稳定,均会发生溶解,所以热扩散渗铬和渗铝处理对提高Inconel625合金在氯化物熔盐中的耐蚀能力效果并不显著。Cr2O3比Al2O3在氯化物熔盐中溶解速度较快,即Cr2O3的稳定性没有Al2O3高。研究添加微量稀土元素对Inconel625合金在氯化物熔盐中腐蚀行为的影响,采用电化学阻抗谱的方法分析氯化物熔盐的腐蚀机理和微量稀土元素的作用机制。研究结果表明:氯化物熔盐中添加微量稀土氧化物(Y2O3)可以降低Inconel625合金在900℃氯化物混合熔盐中的腐蚀速度。微量稀土元素改变了Inconel625合金的电化学特性,使合金的腐蚀电位移向正的方向,蚀坑减少,极化率变大;腐蚀电流减少,有效提高合金耐腐蚀性能;熔盐电化学阻抗Nyquist图中仅仅观察到一个容抗弧,表明在混合熔盐中是否添加微量稀土氧化物,电化学原理相同,合金腐蚀过程均是受熔盐中电荷转移控制的。
【关键词】：Inconel625合金 氯化物熔盐 稀土氧化物 熔盐电化学
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG172
【目录】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-21
• 1.1 引言8
• 1.2 课题背景及意义8-9
• 1.3 传热蓄热材料分类9-13
• 1.3.1 聚光太阳能热发电系统分类9-12
• 1.3.2 聚光太阳能传热蓄热工质的分类及国内外研究现状12-13
• 1.4 熔盐作为传热蓄热材料国内外研究现状13-14
• 1.5 合金材料与太阳能储热熔盐相容性14-18
• 1.5.1 太阳能热发电系统储热、传热系统常用合金材料14-16
• 1.5.2 合金材料在不同环境介质中的腐蚀性能16-17
• 1.5.3 合金材料在熔盐中腐蚀防护技术17-18
• 1.6 本课题的研究目的、内容及前期工作18-21
• 1.6.1 本课题的主要研究目的18-19
• 1.6.2 本课题的主要研究内容19
• 1.6.3 本课题前期工作19
• 1.6.4 本课题实验流程图19-21
• 2 阳离子对Inconel625合金在氯化物熔盐中腐蚀行为的影响21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 实验方法21-23
• 2.3 实验结果与分析23-32
• 2.3.1 腐蚀曲线23-24
• 2.3.2 腐蚀产物相分析24-27
• 2.3.3 腐蚀产物形貌分析27-30
• 2.3.4 讨论30-32
• 2.4 小结32-33
• 3 Inconel625合金表面热扩散渗层在氯化物熔盐中腐蚀行为研究33-43
• 3.1 引言33
• 3.2 试验方法33-35
• 3.2.1 热扩散渗层制备33-34
• 3.2.2 腐蚀实验34-35
• 3.2.3 分析测试方法35
• 3.3 实验结果与分析35-42
• 3.3.1 腐蚀曲线35-36
• 3.3.2 腐蚀产物相分析36-42
• 3.4 小结42-43
• 4 微量稀土元素对Inconel625合金在氯化物熔盐中腐蚀行为的影响43-58
• 4.1 引言43
• 4.2 实验方法43-45
• 4.2.1 实验材料及电极封装43-44
• 4.2.2 实验熔盐介质44
• 4.2.3 电化学测试实验44-45
• 4.3 实验结果与分析45-57
• 4.3.1 腐蚀动力学曲线45-46
• 4.3.2 电化学阻抗谱46-50
• 4.3.3 样品腐蚀形貌50-54
• 4.3.4 讨论54-57
• 4.4 本章小结57-58
• 5 结论58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-68
• 攻读硕士学位期间发表的文章68

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本文编号：554101