几种合金在450℃/23MPa超临界水氧化环境中腐蚀行为研究

采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等分析手段,对比研究了4种典型镍基耐蚀合金在450℃/23MPa下Na₃PO₄、Na₂SO₄、NaCl超临界水溶液中的腐蚀行为。结果表明,50h后,合金表层均匀分布着短棒状、针状的腐蚀产物,主要组成为NiCr₂O₄,Cr₂O₃,NiO,Ni₃(PO₄)₂,CrPO₄和Na₃PO₄等。500h后,腐蚀层的厚度明显增大,依据腐蚀层厚度的增大速度,4种合金的耐蚀性顺序为：X-1#>X-2#>625>C-276。     

P91和Super304H钢表面涂覆NaCl在高温水蒸汽中的腐蚀行为

在海洋性大气中,沉积在金属构件表面的NaCl在高温环境中可能导致金属加速腐蚀。在600 °C NaCl和水蒸汽环境中,研究了P91钢和Super304H钢的腐蚀行为。采用XRD,SEM/EDS对腐蚀产物膜相组成和形貌进行了分析。结果表明,P91钢和Super304H钢均表现为失重,受到严重腐蚀。样品表面的腐蚀产物层中有大量裂纹和孔洞,导致腐蚀产物大量剥落。P91钢表面腐蚀产物主要由Fe₂O₃组成。Super304H钢由 (Fe,Cr,Ni)₃O₄和NiO组成。由于Cr₂O₃膜在NaCl和高温水蒸汽中受到严重破坏,两种合金均遭到严重腐蚀,含Cr量较高的Super304H钢比P91钢腐蚀更严重,且有明显的晶间腐蚀发生。     

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.     

超临界二氧化碳环境中800H合金的均匀腐蚀行为

在650℃、20 MPa的超临界二氧化碳(sCO₂)环境中对800H合金进行了均匀腐蚀试验。运用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段对腐蚀后试样表面的氧化膜形貌、成分和结构等进行了观察和分析。结果表明：800H合金在sCO₂中腐蚀1 000 h后，其质量增加了11.2 mg/dm²,腐蚀质量增加随时间的变化近似服从抛物线生长规律；表面氧化膜主要成分为Cr₂O₃,其结构致密且具有保护性；C元素沉积于氧化膜表面，富Al及富Si氧化物存在于氧化膜与基体交界处。     

GH3625合金在75%Na2SO4-25%NaCl环境中热腐蚀行为研究

将GH3625合金置于750℃下,75%Na₂SO₄-25%NaCl熔盐环境中以研究GH3625合金的热腐蚀行为,使用扫描电镜、能谱仪以及X射线衍射仪等设备对腐蚀后合金表面形貌、元素分布以及物相鉴定等进行研究分析。研究结果表明：组织为奥氏体等轴晶的GH3625合金腐蚀增重曲线呈现“两级”增重规律。合金在熔盐中腐蚀后,由腐蚀层最外层到合金基体结构依此为尖晶状NiO和片层状NiCr₂O₄、存在少许缺陷但相对致密的Cr₂O₃氧化层、带有孔洞的“蜂窝”状Ni₂S₃硫化层、基体贫Cr层以及合金基体。GH3625合金在750℃下,75%Na₂SO₄-25%NaCl熔盐环境中造成氧化膜失效的主要腐蚀反应为Cr₂O₃与Cl^-以及Na₂O的反应,反应生成CrO₂Cl_2<...     

Al含量对Fe-22Cr-25Ni含铝奥氏体耐热钢高温抗氧化性能的影响

以HR3C合金成分为基础,通过调控Cr、Ni含量和添加1.5%,2.5%和3.5% (质量分数) 的Al制备了Fe-22Cr-25Ni型含铝奥氏体耐热钢,并研究了合金的高温抗氧化性能。利用SEM、EDS和XRD对含铝奥氏体钢700、800和900 ℃氧化后的氧化膜组成、结构进行了表征。结果表明：22Cr-25Ni-2.5Al和22Cr-25Ni-3.5Al含铝奥氏体耐热钢在700和800 ℃下具有优异的抗高温氧化性能。氧化后表层形成了连续致密的Al₂O₃保护膜,提高了其高温抗氧化性能。3种耐热钢经900 ℃氧化时形成外层为Cr₂O₃和MnCr₂O₄的复合氧化层,且氧化层下存在Al₂O₃内氧化物和AlN析出相,不能对基体起到有效保护作用。     

9Ni钢铸坯在900～1250℃空气中的高温氧化行为

采用热分析-质谱仪联用系统，结合场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、场发射电子探针显微镜(FEEPMA)、X射线衍射(XRD)等表面测试技术及FactSage10.0热力学软件研究了9Ni钢铸坯在900～1250℃的氧化热、动力学行为。结果表明：9Ni钢在900～1250℃区间的恒温氧化，基本都遵循抛物线规律，氧化速率受金属离子在氧化膜中的扩散控制；Ni在内氧化层中以FeNi3和NiFe₂O₄形式存在，在内外氧化层交界处则以Ni单质富集，且与Fe的氧化物相互缠结；9Ni钢铸坯发生晶界高温腐蚀主要是由于Si氧化后生成的SiO₂会与铁氧化产物FeO反应形成Fe₂SiO₄ (铁硅橄榄石)，当温度高于其共晶温度(约1170℃)，铁硅橄榄石呈液态是由于向基体中的奥氏体晶界进行不规则渗透所致。     

碳钢在海水淡化一级反渗透产水中的腐蚀行为

对碳钢在海水淡化一级反渗透产水中生成的锈层进行SEM、IR和XRD分析,并结合电化学测量,研究其腐蚀行为。结果表明,碳钢在一级反渗透产水中腐蚀过程受氧扩散控制,腐蚀产物包括γ-FeOOH、Fe₃O₄以及少量的α-FeOOH。锈层具有双层结构,外锈层很薄,主要成分为γ-FeOOH;内层占整个锈层比重很大,主要成分为Fe₃O₄。一级反渗透产水的弱酸性促使腐蚀产物γ-FeOOH迅速转化为Fe₃O₄,致使Fe₃O₄在金属表面大量堆积。由于Fe₃O₄层的导电性及不连续性,锈层不能阻碍阴极过程的进行,导致碳钢的腐蚀速度一直维持在高位。     

Inconel625合金及焊缝在Na2SO4-NaCl熔盐中热腐蚀行为研究

对Inconel625母材与焊缝金属进行750℃下的75%Na₂SO₄-25%NaCl混合熔盐热腐蚀实验，并对腐蚀产物的物相、表面形貌、腐蚀失重速率及腐蚀机理等进行分析。结果表明：Inconel625接头母材处组织为奥氏体等轴晶，焊缝处组织为树枝晶；母材与焊缝金属失重曲线均遵循抛物线规律，其失重速率常数分别为3.43和4.18 mg²·cm^-4·h^-1；焊缝金属因为富Nb第二相的析出，导致其与母材相比耐蚀性较差，腐蚀表现出“不均匀性”；2种状态下的Inconel625有着相同的腐蚀层结构均为：外层NiO颗粒和片层状NiCr₂O₄，中层致密Cr₂O₃氧化层，内层“蜂窝”状Ni₂S₃硫化层的3层结构。Inconel625合金在750℃下75%Na₂SO₄-25%NaCl混合盐中的主要腐蚀机理为“硫化-氧化”腐...     

晶界工程对Incoloy 800H合金在850℃ FLiNaK熔盐中腐蚀行为的影响

为了评价晶界工程(GBE)对800H合金在850℃FLiNaK熔盐中腐蚀行为的影响,对GBE 800H和800H合金分别在850℃FLiNaK中进行了100h静态腐蚀试验。应用扫描电子显微镜/能谱仪(SEM/EDS)、聚焦离子束/扫描电镜/能谱仪(FIB/SEM/EDS)、高精度天平测量了质量变化和微区成分变化,观察了腐蚀形貌,并分析了腐蚀机制和过程。结果表明:FLiNaK熔盐主要沿晶界向基体渗透;GBE 800H合金的腐蚀深度和FLiNaK沿晶界的渗透深度都小于800H合金的。     

Inconel 718及其渗铝涂层在Na2SO4+5%NaCl混合盐膜下的热腐蚀行为

采用化学气相沉积(CVD)工艺在镍基高温合金Inconel 718上制备了铝化物涂层,研究了Inconel 718合金及其渗铝涂层在750,850和950℃空气中Na₂SO₄+5%(质量分数)NaCl混合盐膜下的热腐蚀行为。结果表明：基体表现出较差的抗腐蚀性能,且温度越高腐蚀越严重;腐蚀初期表面腐蚀产物主要由Cr₂O₃和Fe₂O₃组成,而随着腐蚀时间增加,尖晶石为主要腐蚀产物。此外,基体合金在850和950℃时的腐蚀膜疏松多孔,观察到开裂和剥落,抗腐蚀能力差;而渗铝涂层表现良好,腐蚀期间表面会形成Al₂O₃膜,极大提高了基体合金的抗腐蚀性能。虽然当腐蚀温度升高或腐蚀时间增加时,涂层会发生明显退化,且会导致腐蚀膜出现裂纹、孔洞等缺陷,其与涂层结合不紧密,但仍能在很大程度上有效保护基体。     

高等级合金CO2环境下的腐蚀行为研究

以 Sanicro 25 奥氏体不锈钢和 HR230、740H 镍基合金为研究对象,在高温 CO₂环境下分别进行了 800、900 和 1000 ℃的腐蚀实验。利用分析天平获得材料反应前后的质量变化,利用 SEM/EDS 对合金反应后的形貌及腐蚀产物进行观察分析,利用XRD表征合金表面的腐蚀产物。结果表明：3种材料在高温CO₂环境下的腐蚀动力学曲线均符合抛物线规律,反应速率均随着温度的升高呈现量级的增加,表面腐蚀产物尺寸随着温度的升高不断增大。3种材料表面生成的腐蚀产物主要为富Cr氧化物。3种材料表面腐蚀产物结构存在差异,Sanicro 25 不锈钢上的呈多层,而 HR230 和 740H 合金上的为单层;HR230 和 740H 合金均存在内氧化现象,且740H 合金中高含量的 Al 和 Ti 使其内氧化程度更加严重,抗 CO₂腐蚀性能降低。因此,在高温CO₂环境下镍基合金HR230具有较为优越的抗腐蚀性能。     

两种电弧喷涂涂层在中性盐雾环境下的耐蚀性能对比研究

采用电弧喷涂技术在EH36钢表面制备了5083铝合金涂层和Zn15Al涂层，结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电化学测试和腐蚀失重等方法对比研究了两种涂层在中性盐雾环境下的耐蚀性能。结果表明，随着腐蚀的进行，两种涂层的腐蚀速率均逐渐下降，且5083Al合金涂层的腐蚀速率明显低于Zn15Al涂层。形貌观察结果表明，5083铝合金涂层的腐蚀产物呈致密块状，Cl^-无明显渗入；而Zn15Al涂层的腐蚀产物呈疏松的细针状，盐雾腐蚀10 d后有Cl^-沉积在腐蚀产物层中并逐渐渗入至涂层基体。5083铝合金涂层的腐蚀产物主要为Al(OH)₃,Zn15Al涂层腐蚀产物主要由Zn(OH)₂和Zn₅(OH)₈Cl₂·H₂O组成。结合溶度积常数Ksp和过饱和度的理论计算，Al(OH)₃沉积所需Al³⁺浓度更低、沉积速度更快，因此5083铝合金涂层更倾向于形成致密的腐蚀产物层...     

热带海洋大气环境下不锈钢的腐蚀寿命评估

目的 给出一种模拟万宁海洋大气环境的室内加速环境谱并对典型不锈钢材料进行寿命预测。方法 采用失重法对4种不锈钢的耐蚀性进行宏观分析。采用X射线光电子能谱分析仪（XPS）对4种不锈钢的腐蚀产物类型进行分析。采用扫描电子显微镜（SEM）对4种不锈钢的腐蚀产物进行微观分析。采用腐蚀电化学法对4种不锈钢进行宏观电化学分析。采用灰色关联度分析法研究室内加速环境谱与万宁海洋大气环境下户外暴露试验的相关性。结果 4种不锈钢的腐蚀失重速率都随着试验时间的增加而降低,其中430不锈钢腐蚀速率的减小程度最明显。4种不锈钢均在室内加速腐蚀试验中表现出较好的耐蚀性,耐蚀性由好到差依次为2205、316L、304、430不锈钢。XPS结果显示,304不锈钢与316L不锈钢的腐蚀产物主要为Fe₂O₃和Fe₃O₄;2205不锈钢的腐蚀产物主要包括Fe₂O₃以及Fe OOH或FeCr₂O₄;430不锈钢的腐蚀产物属于典型不锈钢的腐蚀产物,主要由...     

预腐蚀工艺对Gd2Zr2O7陶瓷抗CMAS腐蚀性能的影响

对在900、1000、1100、1200和1300℃下预腐蚀0.5 h的Gd₂Zr₂O₇陶瓷进行了1250℃下3 h的CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂(CMAS)热腐蚀实验,利用XRD、SEM以及EDS等手段表征了腐蚀产物和腐蚀深度。实验表明,在1100℃下预腐蚀0.5 h之后的Gd₂Zr₂O₇抗CMAS性能有效提高。1250℃下CMAS腐蚀3 h后,腐蚀深度为39.46μm;CMAS腐蚀10 h后,腐蚀深度为70.49μm。高温下,预腐蚀后的Gd₂Zr₂O₇时与熔融的CMAS相互反应,形成致密的富磷灰石相(Ca₂Gd₈(SiO₄)₆O₂)上反应层,能够有效抑制CMAS的进一步渗透。     

合金元素对新型Co-Al-W合金热腐蚀行为的影响

研究了由γ'-Co₃(Al,W)相沉淀强化的新型钴基Co-Al-W 高温合金在800℃、75% Na₂SO₄+25% NaCl熔盐中的热腐蚀动力学及合金元素Mo、Nb、Ta和Ti对合金热腐蚀行为的影响。研究发现,2Mo、2Nb、 2Ta和2Ti合金比9.8W合金具有更好的抗热腐蚀能力,Mo和Ti对提高合金耐热腐蚀能力的效果比Ta和Nb显著。加入合金元素的合金热腐蚀膜由三层组成,即主要由Co氧化物CoO和Co₃O₄组成的腐蚀膜外层,由合金元素、Al、 Co及W复杂氧化物组成的中间过渡层和由Al、Co氧化物组成的腐蚀膜内层。随着腐蚀时间的增加,中间过渡层厚度逐渐增加,热腐蚀膜内、外层厚度变化不大,但内层致密性逐渐增加。     

地质处置后期无氧阶段X65低碳钢腐蚀行为研究

X65低碳钢在模拟地质处置后期50 ℃无氧模拟地下水溶液中的主要腐蚀类型为均匀腐蚀；利用扫描电子显微镜 (SEM)、能量散射谱 (EDS) 和微区X射线衍射仪 (μ-XRD) 表征X65低碳钢腐蚀产物的形貌、元素和物相组成。结果表明，腐蚀产物有针状和颗粒状两种类型，包含Fe和O两种元素，产物物相为Fe₃O₄；使用失重法测得X65低碳钢平均腐蚀速率在360 d内逐渐从4.17 μm/a降低到1.42 μm/a，腐蚀速率随时间的变化规律符合降幂函数关系式V₅₀=1.36t ^-0.56，腐蚀过程受扩散控制。     

TiAl合金表面激光重熔MCrAlY涂层热腐蚀性能

采用等离子喷涂技术在TiAl合金表面制备了MCrAlY涂层,并用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了TiAl合金、等离子喷涂MCrAlY涂层及激光重熔MCrAlY涂层850℃下75%Na₂SO₄+25%NaCl(质量分数)混合盐浸泡热腐蚀性能,分析了不同试样的热腐蚀破坏机理,并讨论了激光重熔处理对涂层热腐蚀性能的影响.结果表明,等离子喷涂MCrAlY涂层能显著提高TiAl合金的耐热腐蚀性能,经过激光重熔后可进一步提高其耐热腐蚀性能.MCrAlY涂层在高温熔盐中的热腐蚀发生的是表面氧化反应和内部硫化反应,主要生成Al₂O₃,Cr₂O₃,NiO,NiCr₂O₄,Ni₃S₂及CrS等腐蚀产物.     

磁控溅射铬涂层锆合金包壳高温水蒸气氧化行为

目的 研究磁控溅射Cr涂层Zr-1Nb合金包壳在1 100～1 300℃水蒸气环境中的氧化行为，为制定核反应堆事故预防和管理提供依据。方法 采用卧式管式炉开展高温氧化试验，通过分析天平测量试样增重，通过扫描电子显微镜观察形貌，通过X射线能谱仪分析元素分布。结果 氧化前Cr涂层结构致密，没有明显缺陷。氧化后包壳表面形成微观的鼓包、褶皱或裂纹。Cr涂层在1 100℃和1 200℃氧化3 600 s后形成了Cr₂O₃-Cr-ZrCr₂的三层结构。1200℃下，Zr沿Cr晶界扩散到达Cr₂O₃/Cr界面后将Cr₂O₃还原，引起局部Cr₂O₃厚度减小，Cr晶界中的Zr O₂则构成了O扩散的短途通道。1 300℃氧化1 800 s和3 600 s后，Cr涂层性能退化，生成外侧ZrO₂层。在Zr基体氧含量饱和的过程中，Zr O₂生长的抛物线...     

Cr和Y对Fe- Cr- Al合金在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中长期腐蚀行为的影响

Fe-Cr-Al合金因具有适中的热中子吸收截面、较好的抗辐照性能和优良的抗高温氧化性能等优点，成为事故容错燃料包壳的候选材料之一。熔炼制备了低Cr(Fe-12Cr-5Al、Fe-12Cr-5Al-0.01Y)和高Cr(Fe-20Cr-5Al、Fe-20Cr-5Al-0.01Y)的Fe-Cr-Al合金，采用静态高压釜研究了4种合金在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中长达2 000 h的腐蚀行为。采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜分析了合金和氧化膜的显微组织。结果表明：Cr含量的增加使合金晶粒细化，添加微量Y可以细化低Cr合金晶粒。在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中腐蚀时，提高Cr含量可以明显降低Fe-Cr-Al合金的腐蚀增重速率；添加质量分数0.01%的Y可适当降低低Cr合金的腐蚀增重速率，但对高Cr合金的腐蚀增重速率影响并不明显。低Cr合金腐蚀形成的氧化膜为3层结构，从外到内依次为Fe₃O₄、Fe-Cr-Al的尖晶石氧化物、富Fe的内氧化过渡区；高Cr合金的氧化膜为两层结构，由外层Fe₃O₄