熔盐环境下镍基合金表面行为机制的理论研究

发布时间：2021-06-06 01:42

　　镍基合金具有优异的抗高温蠕变和抗中子辐照脆化等特性,并且不易受到纯净氟化熔盐的侵蚀,因此被候选为熔盐反应堆的主要结构材料。然而,当熔盐中含有水、金属氧化物时,易被腐蚀的过渡金属腐蚀产物与氧化性杂质之间吉布斯自由能之差将加速驱动合金的腐蚀。合金材料与熔盐长时间接触的腐蚀形貌多呈现出内部空洞,过程中具体表现为由于活跃合金元素尤其是铬的选择性流失而形成的点蚀和晶界腐蚀等,且腐蚀失重程度与合金中初始的铬含量呈明显的正相关性。最终导致合金强度降低及机械性能退化,从而缩短合金的服役寿命。目前,通过优化合金的元素组分与组织结构、改良熔盐纯化工艺是提高镍基合金的耐腐蚀性能的主要方法。熔盐环境中镍基合金的腐蚀一般认为是发生在合金-熔盐界面上的复杂化学过程。因此,研究合金化学组分的布居、与熔盐中氧化性介质相互作用时所涉及的表面、界面过程对理解合金腐蚀萌生阶段的微观机制至关重要。本论文采用基于密度泛函的第一性原理计算方法,从原子尺度上探索了镍基合金在氟盐以及水氧等腐蚀环境下的相互作用行为,重点研究上述环境条件下材料表界面的微观结构演化,为深入阐明镍基合金氟盐腐蚀初期的受控因素提供理论指导。主要研究内容与结论... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

熔盐堆的材料

图 1.2 Hastelloy N 合金在 850°C 的 FLiNaK 熔盐中浸泡 500 小时的截面形貌[27]。igure 1.2 Cross morphology of Hastelloy N after the corrosion experiment at 850 °C inmolten fluoride salt (FLiNaK) for 500 hours.图1.3 不同合金在850 °C的FLiNaK高温熔盐中浸泡500小时之后的腐蚀失重[27]。igure 1.3 Weight-loss due to corrosion for various alloys after exposure to FLiNaK at

Figure 1.2 Cross morphology of Hastelloy N after the corrosion experiment at 850 °C inmolten fluoride salt (FLiNaK) for 500 hours.图1.3 不同合金在850 °C的FLiNaK高温熔盐中浸泡500小时之后的腐蚀失重[27]。Figure 1.3 Weight-loss due to corrosion for various alloys after exposure to FLiNaK at850 °C for 500 h.图 1.4 (a) Inconel 600, (b) Hastelloy X and (c) Hastelloy C-276的金相图像[31]。Figure 1.4 Metallographic images of (a) Inconel 600, (b) Hastelloy X and (c) Hastelloy C-276.


本文编号：3213332