奥氏体304NG不锈钢在550℃/25MPa超临界水中的腐蚀行为

研究了304NG不锈钢在550℃/25MPa超临界水中的腐蚀特性。采用扫描电镜、X射线能谱仪和X射线衍射分析了氧化膜的腐蚀形貌、组织结构和元素成分分布。实验结果表明，在550℃/25MPa的超临界水中腐蚀1000h后，304NG不锈钢显示出优越的耐腐蚀性能，其均匀腐蚀增重速率仅为0.01299mg•dm^-2•h^-1。304NG不锈钢在超临界水中形成均匀致密、但带有疖状腐蚀的双层氧化膜，厚度约为2.0μm，内层氧化膜致密而富Cr和Ni，外层氧化膜疏松而富Fe。     

候选材料在650 ℃超临界水中的腐蚀行为研究

研究了3种候选材料（347、HR3C和In-718）在650 ℃、25 MPa去离子水中的均匀腐蚀行为,使用场发射扫描电镜（FEG-SEM）和能谱（EDS）观察了不同腐蚀时间的表面氧化膜形貌与合金元素分布,使用掠入射X射线衍射（GIXRD）分析了氧化膜相结构。结果表明,3种材料腐蚀失重均符合抛物线规律,347的失重为HR3C和In 718的40倍以上;3种材料氧化膜均以Ni(Cr, Fe) ₂O₄为主,In-718点蚀严重,347氧化膜明显脱落,HR3C氧化膜较均匀致密;高温超临界水中,提高合金的Cr含量有助于增强均匀腐蚀性能,添加Nb有损合金的点蚀抗力。     

304NG在超临界水中的腐蚀增重随温度的异常关系

研究了奥氏体不锈钢304NG在550、600和650℃超临界水环境下的腐蚀行为。采用扫描显微镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪分析了氧化膜的腐蚀形貌、组织结构和成分分布。实验结果表明,试样在3种不同温度下经1000h腐蚀实验后的增重均符合幂函数规律,但650℃时的腐蚀增重与600℃时的相比大幅下降,其主要原因为在较高温时,Cr的扩散速度快,试样表面氧化膜能够维持保护性从而使疖状腐蚀分布数量减少所致。     

超临界水堆候选材料的腐蚀特性研究

对铁素体/马氏体(F/M)耐热钢P92、奥氏体不锈钢316L和镍基合金690在600℃、23 MPa 超临界水中的腐蚀行为进行了研究.在600℃、23 MPa的超临界水中腐蚀625 h后,690合金、316L不锈钢和P92耐热钢的腐蚀增重速率分别为0.001 02、0.060 6、0.101 27 g/(m2·h).用扫描电子显微镜(SEM)进行观察后发现,超临界环境下F/M耐热钢P92的氧化膜为3层结构,奥氏体不锈钢316L的氧化膜为单层结构,镍基合金690表面生成了一层极薄且有点蚀的氧化膜.     

铁素体-马氏体钢P92在超临界水中的腐蚀性能

研究了P92钢在550和600℃超临界水中的腐蚀特性,采用扫描电镜、X射线能谱仪和X射线衍射仪分析了氧化膜的表面形貌、组织结构和元素分布。结果表明：P92钢在超临界水中的氧化动力学大致服从立方生长规律,600℃下P92钢的腐蚀增重和氧化膜厚度均为550℃时的3倍。P92钢在超临界水中形成的氧化膜为双层结构,氧化膜外层富Fe,而内层富Cr。600℃时P92钢氧化膜发生了开裂和剥落,其原因主要在于降温过程中基体与氧化物间的热膨胀系数不相匹配而产生的较大热应力。     

T91钢在氧浓度为0.01ppm静态铅铋合金中的界面腐蚀特征

开展了铅基反应堆候选结构材料T91钢在500℃、0.01ppm氧浓度、静态铅铋共晶合金(LBE)中的腐蚀行为研究,腐蚀时间依次为500、1 000、2 000h。采用SEM观察腐蚀界面组织形貌,并结合EDX分析界面产物成分及元素扩散行为。结果显示:T91钢发生了氧化腐蚀,表面生成了具有3层结构的氧化膜。最外层为疏松且有LBE渗透的Fe3O4层,中间层为致密且具有保护性的(Fe,Cr)3O4层,最内层为富含铬元素的内氧化层(IOZ)。随着腐蚀时间的增加,Fe3O4层和(Fe,Cr)3O4层的厚度先快速增加,在1 000h时分别达到6.5μm和7.4μm;随着腐蚀时间进一步增加,Fe3O4层的厚度略有减小而(Fe,Cr)3O4层的厚度略有增加,而IOZ的厚度却一直近似以线性规律缓慢增加。     

HR3C在超临界水中的腐蚀性能研究

通过高压釜浸泡实验研究了超级奥氏体不锈钢HR3C在循环的超临界水（SCW）中的均匀腐蚀性能,实验温度分别为550、600、650 ℃,压力为25 MPa,并对实验后试样生成的氧化膜进行了SEM、EDS和XRD分析。实验结果显示,HR3C在SCW环境中的氧化腐蚀速率随着温度的升高而增大,1 500 h后650 ℃ SCW环境下材料的腐蚀增重约为550 ℃时的2倍。材料表面生成的氧化膜主要成分为FeCr₂O₃、Fe₃O₄和Fe₂O₃,内层氧化膜富Cr而外层氧化膜富Fe。     

MA956在超临界水环境中的腐蚀性能

研究MA956在550/600/650℃超临界水(SCW)中的腐蚀特性,采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析氧化膜的表面形貌、组织结构和元素分布。由MA956的腐蚀增重曲线可知,其在SCW中腐蚀1000 h后其重量基本不变,具有优良的抗腐蚀性能。MA956在SCW中形成的氧化膜分层不明显,为单层结构,氧化膜中富Al、贫Fe。当温度大于或等于600℃时,腐蚀1000 h试样表面分布着大量的Al2O3白色颗粒物,在650℃时白色颗粒物的平均尺寸达8μm。经预氧化的MA956抗腐蚀性能进一步提高,1000 h后在其表面依然光滑平整,并未出现点蚀坑。     

超临界二氧化碳环境中600合金和304不锈钢的均匀腐蚀行为研究

为遴选可用于超临界二氧化碳核反应堆的结构材料，通过实验研究了应用于传统核反应堆中的两种合金（600合金和304不锈钢）在650℃、20 MPa的超临界二氧化碳环境中的均匀腐蚀行为，运用增重法评价了材料的腐蚀动力学规律，采用扫描电镜、能谱仪和Ｘ射线衍射仪分析了氧化膜形貌、结构和化学成分。结果表明，两种材料的腐蚀增重均服从抛物线生长规律，其中600合金的耐腐蚀性能优于304不锈钢；腐蚀500 h后，600合金表面氧化物厚度约为5 μm，主要成分为NiCr₂O₄，结构致密，具有保护性，其氧化膜及基体中均未发现明显渗碳行为；腐蚀500 h后，304不锈钢表面氧化膜可达约45 μm，为双层结构，外层为Fe₃O₄，内层为NiFeCrO₄，结构疏松，发生显著渗碳现象。本研究揭示了上述材料在超临界二氧化碳中的腐蚀机理，为超临界二氧化碳核反应堆结构材料的选择提供了数据支持。      

Zr-Fe-Nb合金中Zr(Nb,Fe)2相在400 ℃/10.3 MPa过热蒸汽中的腐蚀行为

Zr-1.0Fe-1.0Nb合金经β相油淬、冷轧变形及580 ℃/5 h退火处理，在静态高压釜中进行400 ℃/10.3 MPa过热蒸汽腐蚀试验，利用带EDS的SEM和HRTEM对合金基体以及腐蚀生成的氧化膜显微组织进行分析。结果表明：合金中主要存在正交的Zr 3Fe和密排六方的Zr(Nb，Fe)₂第二相。Zr(Nb，Fe)₂相在氧化过程中先转变成非晶组织，非晶进一步氧化转化为m-Nb₂O₅和m-Fe₂O₃相纳米晶态氧化物，最后扩散流失到腐蚀介质中；Zr(Nb，Fe)₂相氧化后的Fe、Nb元素发生扩散流失，且Nb的流失速度大于Fe，合金元素的扩散流失在氧化膜中留下大量缺陷，促进氧化膜由柱状晶向等轴晶形态演化而不利于合金的耐腐蚀。     

奥氏体ODS钢在超临界水中的腐蚀行为

研究了奥氏体ODS钢（316-ODS）在600 ℃/25 MPa超临界水（SCW）中的腐蚀特性。采用腐蚀增重法、SEM、EDS和XRD分析了材料的氧化动力学、氧化膜的形貌、合金元素分布和组织结构。研究结果表明,316-ODS钢在SCW中出现了疖状腐蚀,同时还出现了敏化,其腐蚀增重服从幂指数生长规律。316-ODS钢表面氧化膜为双层结构,内层氧化膜富Cr贫Fe,其主要成分为FeCr₂O₄,而外层氧化膜富Fe贫Cr,其主要成分为Fe₃O₄。     

锌对镍基690合金均匀腐蚀影响的XPS分析

在不加锌和加锌浓度为50ppb的两种模拟压水堆一回路水质环境下,对镍基690合金的腐蚀行为进行了研究。经过腐蚀浸泡1 500h后,用X射线光电子能谱(XPS)对其表面氧化膜结构进行深度分析。结果表明,Zn对内层氧化膜内的NiCr₂O₄和FeCr₂O₄中的Ni和Fe起到了置换作用,形成了ZnCr₂O₄。     

Work Hardening,Sensitization, and Potential Effects on the Susceptibility to Crack Initiation of 316L Stainless Steel in BWR Environment

After CBB testing, the structure and composition of surface oxide films on austenitic stainless steels in high-temperature water were examined by changing the metallurgical conditions in alloys and the concentration of dissolved oxygen and dissolved hydrogen in high-temperature water. SEM, X-ray diffraction, and Auger electron spectroscopy revealed that the water chemistry played a major role in the formation of the oxide film and in the crack initiation. The oxide film is composed of an outer layer formed with hematite and magnetite and an inner layer corresponding to the transition oxide/substrate, which is Cr-rich and Ni-rich. Dissolved hydrogen conditions reduced the thickness of the oxide and increased its nickel content. Dissolved oxygen conditions promoted the formation of numerous and bigger cracks compared with dissolved hydrogen conditions. Environmental conditions are preponderant compared with metallurgical conditions.     

Reduction of selenite and selenate on anoxically corroded iron and the synergistic effect of uranyl reduction

In this work the uptake of dissolved selenium in the form of selenite and selenate on iron covered by a magnetite corrosion layer and the effect of dissolved uranyl on this process is studied. Under simulated anoxic groundwater conditions (bicarbonate and chloride solutions) no immobilization of selenate was found in the absence of uranyl whereas selenite was immobilized, albeit slowly. When uranyl was present, it was found to become reduced and greatly enhanced the rate of reductive immobilization of the dissolved selenite as well as selenate. The increased rate of immobilization is proposed to be due to the oxidative transformation of the passifying magnetite layer as the uranyl is reduced with the observed formation of a transient mixed Fe(II)/Fe(III) oxyhydroxide phase. The iron oxide, and selenium speciation on the surfaces were investigated by Raman spectroscopy. X-ray Absorption Spectroscopy was used to determine the oxidation state of the selenium and uranium on the surfaces.     

Nb-1Zr与304不锈钢电子束熔钎焊界面微观组织研究

利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)和电子衍射能谱仪(EDS)分析了Nb-1Zr合金与304不锈钢电子束熔钎焊接头的反应相种类和界面结构。研究结果表明,接头界面生成了ε-(Fe₂Nb)和σ-(FeCr)两种反应相,形成了两个反应层。反应层Ⅰ是Fe₂Nb的疏松组织,反应层Ⅱ是Fe₂Nb与FeCr的双相片层柱状晶组织。反应层Ⅰ是接头脆化、产生裂纹的主要原因。接头的强度与扩散层厚度有关,当扩散层厚度为22μm时,接头试样的强度达到355MPa的最大值。     

铁氮化合物FexN(x≈2)的穆斯堡尔研究

在不同组成比的高纯Ａｒ和Ｎ２气氛下,用ＲＦ溅射纯铁制备成不同含氮量的ＦｅｘＮ（１．６＜ｘ＜２．２）。用质子深度弹性散射对样品中的Ｆｅ、Ｎ、Ｏ、Ｃ进行分析,Ｘ光电子谱仪用于鉴定铁的氧化程度。采用穆斯堡尔效应测量室温时和经２００、２５０、３００℃退火的样品。对照Ｘ衍射实验结果表明,在铁的化学计量接近２时,随氮气氛的增加,或者经退处理后,其相结构会从正交结构的ζ－Ｆｅ２Ｎ向密堆六方结构的ε－Ｆｅ２Ｎ或准     

奥氏体321不锈钢在550 ℃静态铅铋共晶合金中的腐蚀行为

奥氏体321不锈钢常用作核反应堆冷却剂主管道结构材料，铅铋共晶合金是第四代核能系统（Gen Ⅳ）铅冷快堆冷却剂的主要候选材料。为研究321不锈钢与高温液态铅铋共晶合金的相容性，对321不锈钢在550 ℃液态铅铋共晶合金中的200、400、600 h腐蚀现象进行了研究。对不同腐蚀时间后腐蚀试样的表面和截面分别进行了XRD和SEM、EDS检测。结果发现：在321不锈钢试样表面产生了一种随腐蚀时间增加先生长后脱落的含O、Ti、Pb元素的化合物（Ti₂O和Pb₂O₃）；在321不锈钢基体与铅铋共晶合金交界处会产生一层随腐蚀时间增加不断增厚的扩散层；321不锈钢在铅铋共晶合金中发生溶解腐蚀，在Fe、Cr元素不断向铅铋共晶合金中溶解时，伴随着Pb、Bi元素向基体中的渗透。