电解抛光态690TT合金经不同时间浸泡后表面氧化膜结构分析

利用AFM,SEM,TEM,EDS及XPS分析了电解抛光处理690TT合金在含B和Li,充H_2的高温高压水溶液中经不同时间浸泡后表面生长氧化膜的微观结构.结界表明,从短期氧化到长期氧化,氧化膜表面形貌变化不明显;氧化膜主要由具有尖晶石结构的氧化物和单质Ni构成.浸泡720,1440和2160h后,氧化膜均由外层、中间层和内层构成:外层是分散的富含Ni和Fe的尖晶石结构的大颗粒氧化物;中间层是疏松的富含Ni的尖晶石结构的针状氧化物;内层是连续致密的富Cr氧化物.仅氧化膜中的内层氧化物能对基体起到良好的保护作用.电解抛光处理不利于690TT合金表面保护性氧化膜的快速生长.浸泡至2160 h后,氧化膜依然缺乏保护性.内层氧化膜的平均生长速率并未显著降低.     

打磨态690TT合金经不同时间浸泡后表面氧化膜结构分析

利用多种分析手段深入分析了打磨处理的690TT合金在模拟压水堆一回路高温高压水环境中经不同时间浸泡后表面生长的氧化膜的微观结构.结果表明,从短期氧化到长期氧化.氧化膜表面形貌变化不明显;氧化膜主要由尖晶石结构的氧化物和单质Ni构成.浸泡96和1440 h后,氧化膜主要由富含Cr的氧化物构成.浸泡720,1440和2160 h后,氧化膜均由外层、中间层和内层构成:外层是分散的富含Ni和Fe的尖晶石结构的大颗粒氧化物;中间层是致密的富含Cr的尖晶石结构的小颗粒氧化物;内层是均匀连续的富含Cr的氧化物.中间层和内层氧化物能对基体起到良好的保护作用;随着氧化时间的延长,保护层的平均生长速率逐渐降低.打磨处理促进了690TT合金表面保护性氧化膜的生长.     

690合金在含Pb高温高压水中的腐蚀产物膜

将690合金样品在高压釜内进行4400 h含高温高压水腐蚀试验,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、俄歇电子能谱(AES)和拉曼光谱(Raman)等研究690合金在含Pb高温高压水中形成的腐蚀产物膜,研究690合金在含Pb溶液中腐蚀产物膜的生长规模。结果表明:690合金在晶界处腐蚀较快,腐蚀形貌呈晶格网状;腐蚀产物膜中含有Pb呈外层富镍内层富铬的双层结构;腐蚀产物膜主要由Cr、NiFe、NiO等氧化物和Ni相组成;Pb掺杂于腐蚀产物膜,降低了腐蚀产物膜的保护性,增加了690合金的腐蚀速度。     

丁磨态690TT合金经不同时间浸泡后表面氧化膜结构分析

利用多种分析手段深入分析了打磨处理的690TT合金在模拟压水堆—回路高温高压水环境中经不同时间浸泡后表面生长的氧化膜的微观结构.结果表明,从短期氧化到长期氧化,氧化膜表面形貌变化不明显;氧化膜主要由尖晶石结构的氧化物和单质Ni构成.浸泡96和1440 h后,氧化膜主要由富含Cr的氧化物构成.浸泡720,1440和216...     

高温含铅碱液中690TT合金氧化膜的耐蚀性能

利用静态高压釜,在330℃的10%NaOH+10 g/L PbO腐蚀介质中,对690TT合金进行5～60 d的浸泡实验,结果表明:690TT合金氧化膜由NiO、NiFe<,2>O<,4>和NiCr<,2>O<,4>构成.合金的氧化膜分层,靠近基体的腐蚀产物为混杂的富Cr和富Ni氧化物,是沿晶腐蚀和表面均匀腐蚀综合作用所致.中间层主要以NiCr<,2>O<,4>为主,外层是NiFe<,2>O<,4>以及NiO<,0>氧化膜同时具有n型和P型半导体特征,内层富Cr的氧化物为p型半导体,而外层富Fe的氧化物为n型半导体.     

Inconel 690TT和Incoloy 800MA蒸汽发生器管材在高温高压水中的腐蚀行为研究

利用多种分析手段深入分析了Inconel 690TT和Incoloy 800MA合金蒸汽发生器管材及其在高温高压水环境中的腐蚀行为.结果表明,沿管材厚度方向从内壁至外壁,Inconel 690TT合金管材S3晶界偏离理想晶界的程度逐渐增大,Kernel平均取向差(KAM)也逐渐增大,管材外壁为最薄弱区;Incoloy 800MA合金管材S3晶界偏离理想晶界的程度均匀,且主要集中于0~1°的小偏差范围内,KAM应变的变化也趋于平缓.溶氧的高温纯H2O中,Inconel 690TT合金表面腐蚀产物为双层膜结构,外层为富Fe尖晶石与Ni O小颗粒,内层膜为Ni O相且疏松多孔,不能对基体起到良好的保护作用,局部区域腐蚀深度可达716 nm;Incoloy 800MA合金表面腐蚀产物为双层膜结构,外层为大颗粒状尖晶石相,内层膜为小颗粒尖晶石相,Cr在内层膜与基体的界面富集,平均腐蚀深度仅约为150 nm.相同条件下,溶氧的高温纯H2O中Incoloy 800MA合金的内层膜厚度显著小于Inconel 690TT合金.因此,在溶氧高温高压纯H2O环境中,Cr发生溶解,Incoloy 800MA合金比Inconel 690TT合金耐蚀性更优.     

核级商用690合金和800合金在模拟压水堆核电站一回路高温高压水中的腐蚀行为研究

在自行搭建的高温高压水循环回路系统中,通过原位电化学测量,结合SEM观察和XPS分析,研究了核级商用690合金和800合金在模拟压水堆核电站一回路高温高压水环境中的腐蚀行为.结果表明,690合金和800合金的自腐蚀电位随浸泡时间的延长而逐渐降低,浸泡时间对690合金和800合金的阻抗谱影响并不明显.经过408 h浸泡后,690合金表面生成了大量针状氧化物,800合金表面则同时生成了针状氧化物和颗粒状氧化物.690合金表面富Cr氧化层位于表面膜内侧,而800合金的富Cr氧化层位于表面膜外侧.在高温高压水中,690合金比800合金表现出更为优异的抗腐蚀能力.浸泡实验后,溶液中主要金属离子Ni²⁺,Cr³⁺和Fe（3+）的含量分别为0.1×10^-6,0.1×10^-6和0.3×10^-6.     

电解抛光工艺对600合金在高温高压水环境中腐蚀行为的影响

从电解抛光影响合金表面化学成分与结构的角度出发,利用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等方法研究了硝酸-甲醇(0℃,10s,3V)和硫酸-磷酸-水(70℃,30s,0.2A/cm2)两种不同电解抛光液对600合金在高温高压水环境中腐蚀行为的影响。结果表明:经硝酸-甲醇溶液抛光后(EPS-1),试样表面的初始产物膜比经硫酸-磷酸-水(EPS-2)溶液抛光后的厚,且EPS-1产物膜中氢氧化物的含量比EPS-2中的高;高温高压水环境腐蚀试验后两种抛光表面都形成双层结构氧化膜,即富铬内层和分散的富镍、铁氧化物颗粒外层;EPS-2产物膜中氢氧化物含量低于EPS-1的且铬含量高于EPS-1的,EPS-2产物膜的致密性和保护性更好,能有效减缓腐蚀进程,形成较薄的氧化膜。分析认为这是由于在两种溶液中电解抛光后样品表面形成了成分与结构不同的初始产物膜。     

Inconel 600和Inconel 690合金在模拟压水堆一回路水环境中生成的氧化膜特征研究

利用原位表面增强型拉曼光谱 (SERS) 研究了Inconel 600合金和Inconel 690合金在高温高压水环境中生成的氧化膜特征。结果表明,Inconel 600合金氧化膜的内层为薄且连续的Cr₂O₃,外层为非连续分布的FeCr₂O₄/NiFe₂O₄晶粒。Inconel 690合金腐蚀氧化膜由单一连续的Cr₂O₃构成。从两个方面分析了本文SERS结果与他人研究成果之间的差异。一是合金在腐蚀的早期阶段形成Cr₂O₃内层,随着时间增加,转变成热力学稳定的富铬尖晶石;二是由不锈钢材料制成的高压釜和回路管道,溶液中含有大量的Fe²⁺和Ni²⁺,导致氧化膜中尖晶石相的生成。提出了合金氧化膜与腐蚀时间以及高压釜 (含管道回路) 材质都存在一定的关联性。     

扩散路径分析模型及其在镍基合金高温水氧化研究中的应用

针对Inconel 600和Inconel 690合金在高温高压水环境中生成的腐蚀氧化膜,提出了扩散路径分析模型,阐明了氧化膜微观结构及其形成机理。基于氧化膜成分、合金成分、以及环境因素,构建了Inconel 600及Inconel 690合金的Ni-Cr-H_2O三元相图。Inconel 600合金高温高压水腐蚀的扩散路径表明,其氧化膜由内层Cr_2O_3与外层FeCr_2O_4尖晶石构成。通过Inconel 690合金高温高压水腐蚀的扩散路径分析可知,氧化膜由单一的Cr_2O_3构成。扩散路径分析结果表明,在Inconel 600氧化膜中,O~(2-)比Cr~(3+)具有更高的扩散速率,而在Inconel 690氧化膜中,O~(2-)的迁移率较低,所受阻力较大,从而使得Inconel 600和Inconel 690合金氧化膜呈现出不同的微观结构。     

模拟压水堆一回路水中预充氢对316L不锈钢氧化膜的影响

采用扫描电镜和X射线光电子能谱仪,分析了有无充氢冷加工316L不锈钢在300℃除氧的模拟压水堆一回路水中浸泡168 h后,其表面氧化膜的厚度及成分。结果表明:有无充氢试样表面形成的氧化膜均为双层结构,外层氧化膜的氧化物颗粒富含Fe,内层氧化膜的氧化物颗粒富含Cr。与未充氢试样比,充氢试样氧化膜的厚度较厚,外层氧化膜的氧化物颗粒较大且Fe与Cr的质量分数比较大;充氢导致试样内层氧化膜Fe含量升高,OH~-与O~(2-)的原子分数比增大,抑制了Cr氧化物的形成,使氧化膜中Cr含量下降,从而降低了氧化膜的保护性,加速基体的氧化。     

锻造态316LN不锈钢在模拟压水堆一回路水中的初期氧化行为

利用扫描电镜 (SEM)、X射线光电子谱技术 (XPS)、和X射线衍射 (XRD) 技术,分析了国产锻造态316LNSS在加氢高温高压水中浸泡480 h后表面氧化膜的形貌和化学成分。结果表明,氧化膜最外层主要分布两种不同尺寸的氧化物颗粒,大尺寸氧化物 (~1 mm) 分布较为稀疏,而小尺寸氧化物 (200~300 nm) 分布非常紧密;锻造态316LNSS表面形成外层富Fe、内层富Cr的双层结构氧化膜,外层氧化膜主要由Fe₃O₄和少量氢氧化物 (Ni(OH)₂ 和CrOOH等) 组成,内层氧化膜主要由富Cr尖晶石结构氧化物组成。同时讨论了316LNSS在模拟压水堆一回路水中的氧化机制。     

利用EBSD技术研究690合金在高温高压水环境中腐蚀行为

采用扫描Kelvin探针(SKP)和电子背散射衍射(EBSD)技术结合高温高压浸泡实验研究了2种不同变形量的690合金的C型环样品在浸泡后的电化学行为。结果表明:690合金在高温高压浸泡实验中生成Fe、Ni、Cr的腐蚀产物;EBSD检测统计分析得25%变形量的690合金样品Σ3晶界所占比例比50%变形量的690合金样品所占比例多10%,均有轻微不同种类的织构;扫描Kelvin探针测得浸泡后电位Ek_p都有明显的升高,25%变形量的690合金C型环样品E升高到–3.5 mV,而50%变形量的690合金C型环样品Ek_p升高到–29.2 mV,说明25%变形量的690合金表面生成的腐蚀产物膜保护性能更好。     

晶粒尺寸对Cu-60Ni合金高温氧化行为的影响

研究了铸态Cu-60at%Ni(CACu-60Ni)和机械合金化制 备的纳米晶Cu-60at%Ni(MACu-60Ni)合金在800℃空气中的氧化行为.结果表明：CACu-60Ni 合金的氧化动力学偏离抛物线规律,形成外层为CuO,内层为疏松、多孔的Cu2O和NiO混合 氧化物层,同时沿合金基体发生了Ni的内氧化;MACu-60Ni合金的氧化动力学近似遵循抛物 线规律,合金表面氧化膜外层为很薄一层CuO,内层为较厚,且均匀致密的NiO层.晶粒细化 明显促进了由Cu2O和NiO混合氧化膜向单一连续NiO膜的转变.讨论了合金的氧化机制.     

一种新型镍基合金在超临界多种离子共存环境下的腐蚀行为

研究一种新型镍基合金X-1#在550℃,23 MPa含PO_4~(3-),Cl~-和SO_4~(2-)超临界水中分别腐蚀72,159,248,429和537 h的腐蚀特性.结合SEM,EDS,XRD和XPS等分析测试方法研究了X-1#合金氧化膜和反应釜沉积物的形貌、物相组成和元素成分分布等.结果表明,X-1#合金在该环境下形成了均匀和完整的氧化膜,氧化膜由疏松外层和致密内层组成,外层主要包含NiO,Ni(OH)_2和磷酸盐,内层由NiCr_2O_4和Cr_2O_3组成.腐蚀初始阶段腐蚀速率较快,248 h后腐蚀速率明显下降,这是由于氧化膜内层稳定性好且连续致密分布,有利于X-1#合金抗高温氧化腐蚀.     

基于计算机模拟的打磨态690TT合金腐蚀性研究

研究了打磨态690TT合金在动态高温高压水循环腐蚀系统中的腐蚀性能,并采用计算机模拟技术绘制了基体平均腐蚀速率随浸泡时间的变化曲线。结果表明,合金在浸泡55 h以上,表面会形成致密小颗粒和分散大颗粒氧化物保护膜,降低了基体的平均腐蚀速率。     

不同方法制备的Cu-Ni合金氧化行为研究

采用电弧熔炼(CA)和机械合金化(MA)技术制备了晶粒尺寸差别较大的Cu-Ni固溶体合金，并研究了它们在800℃空气中的氧化行为。结果表明：MACu-50Ni合金的氧化速率高于CACu-50Ni合金；而MACu-70Ni合金的氧化速率却低于CACu-70Ni合金。合金表面氧化膜外层均是CuO层，但相邻的内层则差别较大，其中，CACu-50Ni，CACu-70Ni和MACu-50Ni合金的内层是Cu2O和NiO的混合氧化物层，而MACu-70Ni合金内层则是较厚且致密均匀的NiO层。晶粒细化促使合金表面氧化膜内层由Cu2O和NiO的混合氧化物层向单一的NiO层转变。     

元素S对镍基合金G3在高温高压H2S/CO2气氛中腐蚀行为的影响

利用美国Cortest公司高温高压反应釜模拟H2S/CO2及元素S共存环境,在流动高矿化度饱和H2S/CO2介质中进行试验,然后利用SEM、EDS及XPS等表面分析技术,探讨元素S对镍基合金G3高温高压H2S/CO2腐蚀行为的影响。结果表明:在元素S含量为0、1及10 g/L时,镍基合金G3的平均腐蚀速率变化不大,钝化膜厚度约为11 nm,其结构呈双极性,外层以Cr、Ni的氢氧化物、氧化物为主,内层以Cr、Ni的氧化物为主;当元素S含量增大到100 g/L时,腐蚀速率急剧增大,钝化膜厚度也迅速增大到约90 nm,且结构转变为外层以Cr、Ni的硫化物为主,内层以Cr、Ni的氧化物为主;钝化膜结构的转变可能是导致镍基合金G3耐蚀性能降低的最主要原因。     

溶解氢对316L不锈钢在模拟压水堆一回路水中氧化行为的影响

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和透射电镜(TEM)分析了不同溶解氢含量下, 316L不锈钢在325℃的模拟压水堆一回路水中形成的氧化膜的形貌、结构和成份。实验结果表明, 316L不锈钢在溶解氢含量为零的高温高压水中形成外层富铁,内层富铬的双层氧化膜。随着水中溶解氢含量的升高,氧化膜外层的大颗粒氧化物尺寸减小,排列更加致密。而氧化膜的物相组成变化不明显,均主要是由尖晶石结构氧化物构成。XPS分析表明,随着水中溶解氢含量的升高,氧化膜厚度逐渐增加,且氧化膜中Ni含量升高,Cr含量降低。     

Cl~-对690合金在高温高压水中腐蚀行为的影响

采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了Cl-对690合金在高温高压水中腐蚀行为的影响。研究表明:690合金内外表面状态对其腐蚀形貌有显著影响,Cl-使得表面形成的钝化膜不均匀,出现较多的点蚀坑。溶液中的Cl-能够影响腐蚀产物膜的结构。当溶液中不含有Cl-时,腐蚀产物膜为双层结构,外层腐蚀产物为颗粒状;当溶液中含有Cl-时,腐蚀产物膜具有单层结构。XRD结果表明:两种环境中的钝化膜产物主要由Cr2O3、NiFe2O4、NiO等氧化物组成,但含Cl-条件下的氧化物较少。