Al-B4C复合材料腐蚀行为研究

对Al-B4C复合材料进行了室温和40℃下不同浓度硼酸溶液中的腐蚀试验,以约每3天检测1次的频率测量溶液电导率和pH,测试腐蚀溶液成分的变化,观测材料在腐蚀过程中宏观形貌的变化。 结果表明：试样的腐蚀主要是由材料成分中的Al引起的;500～2500ppm间存在1个临界硼酸浓度,在该浓度下硼酸溶液对试样的腐蚀速率最慢;40℃下试样的腐蚀速率明显快于室温下试样的腐蚀速率;40℃下溶液电导率的增加速率为2.25×10－2～3.23×10－2μS/(cm•h),pH无明显变化;室温下溶液电导率的增加速率为0.91×10－2～1.13×10－2μS/(cm•h),pH变化量为－0.3～－0.5;为了提高Al-B4C复合材料在硼酸溶液中的抗腐蚀性能,需要对材料进行表面保护处理。     

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。     

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。      

ATF用ODS-FeCrAl管材的耐腐蚀性能研究

针对尺寸为Φ9.5 mm×0.3 mm的氧化物弥散强化（ODS）-FeCrAl管材在360℃/18.6 MPa/100 d静态水溶液、360℃/18.6 MPa/1200 ppm B+2.2 ppm Li/100 d（1 ppm=10?6）动态水溶液、1200℃/0.1 MPa/8 h水蒸气中的腐蚀行为进行研究,利用扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）和X射线衍射（XRD）等检测方法,分析管材表面氧化膜形貌、组织结构和元素分布。结果表明,360 ℃水溶液中极低的氧浓度使得ODS-FeCrAl管材在静态和动态水溶液的腐蚀产物主要是Fe₃O₄,质量增重分别为0.036 mg/cm2和0.36 mg/cm2,氧化膜厚度分别为管壁厚度的0.072%和0.72%;1200℃水蒸气腐蚀时,高温和充足的氧含量促使管材表面生成平均厚度为2.34 μm的α-Al₂O₃膜,延缓基体进一步氧化;腐蚀后的氧化膜表面和截面未发现开裂、孔洞等缺陷。与Zr-4管材参比试样相比,ODS-FeCrAl管材表现出优异的高温抗氧化、抗腐蚀性能。      

含铝奥氏体耐热钢在超临界二氧化碳中的腐蚀行为

研究了20Cr-25Ni合金和一种新型结构材料含铝的奥氏体耐热钢(AFA钢)在600℃/20 MPa的超临界二氧化碳(S-CO₂)环境中的腐蚀行为,并对2种合金的氧化膜形貌、成分和结构进行分析。研究发现,20Cr-25Ni合金出现明显的腐蚀增重增长趋势,表现出“抛物线”上升规律;AFA钢腐蚀增重趋势缓慢,腐蚀1000 h后仅为2.11 mg/dm²。20Cr-25Ni合金表面出现粗大的氧化产物,随腐蚀时间延长,AFA钢的氧化膜始终保持致密、连续。通过氧化膜的截面形貌分析发现,20Cr-25Ni合金腐蚀后具有两层氧化膜结构,主要由Fe₃O₄和FeCr₂O4_氧化层以及少量尖晶石组成。而AFA钢中出现了3层氧化膜结构,中间和最内层分别为Cr₂O₃和Al₂O₃氧化膜,最外层分布了一层不连续的FeCr₂O₄尖晶石氧化物。由于形成了致密的...     

Fe(OH)3胶体对铀的吸附行为

为研究地浸采铀工艺过程中Fe(OH)₃胶体对铀的吸附,利用在无水乙醇中制备的Fe(OH)₃胶体,研究了pH值、初始铀浓度及吸附时间等对Fe(OH)₃胶体吸附铀的影响。采用准一级、复合二级与Elovich动力学模型对数据进行了动力学计算与分析,结果表明Elovich 动力学方程更适合描述Fe(OH)₃胶体对铀的吸附行为。采用Freundlich与Langmuir等温吸附方程对实验数据进行了热力学分析和拟合,结果表明Freundlich模型更适合描述Fe(OH)₃胶体对铀的吸附行为。综合两种等温吸附方程,推测Fe(OH)₃胶体对铀的吸附属于不均匀表面的单层物理吸附。根据激光粒度分析与SEM分析结果推测,Fe(OH)₃胶体对铀具有较强的吸附性能,吸附主要是表面吸附。     

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。     

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。     

V-5Cr-5Ti合金在Cl-溶液中的界面腐蚀特性

采用电化学阻抗谱测试技术、光学显微镜、扫描电镜及X射线能谱研究了V-5Cr-5Ti合金在Cl^-溶液中的界面腐蚀特性,并与钒进行了比较。结果表明,在50 μg/g Cl^-的KCl溶液中,V与V-5Cr-5Ti合金的电化学阻抗谱均具有容抗弧特性,其界面腐蚀物理结构模型可用R₁(Q₁(R₂(Q₂R₃)))等效电路表示,V的腐蚀电极过程电荷转移电阻远大于V-5Cr-5Ti合金;V的腐蚀为均匀腐蚀,而V-5Cr-5Ti合金为局部腐蚀;V的抗腐蚀性能优于V-5Cr-5Ti合金。     

316NG不锈钢在硼-锂溶液中的电化学腐蚀行为研究

利用电化学方法获得316NG不锈钢（316NG）在300℃、pH=5~8硼-锂溶液中的极化曲线和交流阻抗（EIS）,并绘制相应水化学条件下的电位-pH图。结果表明:碱性条件下钝化区尤其是二次钝化区极化电流急剧减小,pH=7~8时阳极极化表现出3次钝化现象,偏碱性条件极化阻抗显著高于偏酸性和近中性条件,说明碱性条件下316NG表面钝化膜保护效果更佳。pH=5时电化学极化后样品表面主要生成Cr₂O₃和Fe₂O₃;碱性条件下（pH=6~8）样品表面氧化膜为分层结构:最外层为Fe₃O₄,随深度增加开始出现NiFe₂O₄,内层成分主要为FeCr₂O₄。随着电导率升高,溶液电阻、电荷传递电阻和钝化膜电阻均显著降低。依据极化曲线绘制的电位-pH图与文献结果相吻合。      

热处理对含Nb锆合金焊接试样显微组织和耐腐蚀性能的影响

用真空电子束焊接方法将Zr-1.88Sn-0.35Fe-0.52Nb合金板与Zr-4板对接焊的样品,在400C、10.3MPa过热水蒸汽中腐蚀165d后,用光学显微镜从样品横截面上测量了焊接面和其背面不同部位的氧化膜厚度,并用透射电镜观察了不同部位锆合金的显微组织。结果表明:焊接样品经过500C退火处理,耐腐蚀性能明显提高,在相同的熔区和热影响区(含Nb侧)内,经过退火和未经退火的样品表面氧化膜的厚度相差10-20倍;焊接冷却时形成的bZr在退火时分解为aZr bNb是提高耐腐蚀性能的主要原因;焊接样品经过500C-1.5h退火处理后,熔区的耐腐蚀性能非常优良,在400C过热蒸汽中腐蚀165d后,氧化膜厚度未超过2mm,折算为腐蚀增重只有30mg·dm-2。根据电子探针的分析结果,熔区中的成分大约是Zr-1.2Sn-0.25Nb-0.25Fe-0.02Cr。     

Ta离子注入Ti6Al4V合金的抗腐蚀性能

用注量为1.2×1016、3×1016、1.5×1017、3×1017、4.5×1017/cm2的Ta离子对Ti6Al4V合金进行表面改性,加速电压为146.5 keV。Ta离子注入后,用动电位极化曲线研究其抗Hank’s溶液腐蚀性能,用小角掠射X射线衍射研究其表面物相结构,用X射线光电子能谱分析其腐蚀样品的表面元素化合态。结果表明,Ta离子注入改善了Ti6Al4V合金抗Hank’s溶液腐蚀性能,但试样的腐蚀电流密度并非随Ta离子注量增加而单调减小,试样表面合金层、单质Ta和氧化物,共同形成腐蚀阻挡层,提高其抗腐蚀性能。     

Effect of boric acid on the severity of vapor explosions in pure water and surfactant solutions

Four different dilute aqueous solutions of boric acid and surfactant/boric acid were tested to determine the impact of these coolant additives on the severity of vapor explosions in small-scale experiments with molten tin. Twelve grams of molten tin at 800°C were dropped into 6 l of coolant solution at room temperature; for each solution, the experiment was repeated 20 times. The coolants examined were pure water, 500 wppm boric acid solution, 2000 wppm boric acid solution, 5 wppm of a non-ionic surfactant (nonylphenol polyethylene glycol ether) in a 500 wppm boric acid solution, and 5 wppm of an ionic surfactant (dodecylbenzene sulfonate sodium salt) in a 500 wppm boric acid solution. Pressure and impulse data suggest that the presence of boric acid up to 2000 wppm concentration did not significantly affect the severity of the interactions. Particle size analysis, however, indicates that enhanced fragmentation took place at the higher concentration (2000 wppm). The data indicate that the presence of boric acid negates the potentially mitigating effects of the surfactant additives previously reported in experiments where the surfactants were added to pure water.     

Influence of second phase particles on corrosion resistance of N36 alloy in superheated steam

The nodular corrosion resistance of N36 (Zr–0.8Sn–1Nb–0.3Fe–0.12O, wt%) alloy with different temperatures of interstage annealing and optimized Zircaloy-4 (lower content of tin) cladding tubes were tested in 500 °C and 10.3 MPa superheated steam. The result showed that no nodular spots appeared on surface of N36 alloy cladding tubes after 500 h corrosion, while nodular spots on optimized Zircaloy-4 tubes after 8 h. The differences of weight gain between two kinds of N36 tubes suggested that the percentage (volume fraction) of tetragonal Zr dioxide in oxide film can be effectively influenced by characteristics, such as size, of the second phase particles on the oxide film-matrix boundary. The analysis by SEM and LRS clearly indicated that smaller and fine distributed second phase particles were beneficial to stabilize the oxide via endure the uniform stress so it could slow down the altering process from tetragonal Zr dioxide to monoclinic Zr dioxide.     

Evaluation of precipitates used in strainer head loss testing: Part II. Precipitates by in situ aluminum alloy corrosion

Vertical loop head loss tests were performed with 6061 and 1100 aluminum (Al) alloy plates immersed in borated solution at pH = 9.3 at room temperature and 60 °C. The results suggest that the potential for corrosion of an Al alloy to result in increased head loss across a glass fiber bed may depend on its microstructure, i.e., the size distribution and number density of intermetallic particles that are present in Al matrix and FeSiAl ternary compounds, as well as its Al release rate. Per unit mass of Al removed from solution, the WCAP-16530 aluminum hydroxide (Al(OH)₃) surrogate was more effective in increasing head loss than the Al(OH)₃ precipitates formed in situ by corrosion of Al alloy. However, in choosing a representative amount of surrogate for plant specific testing, consideration should be given to the potential for additional head losses due to intermetallic particles and the apparent reduction in the effective solubility of Al(OH)₃ when intermetallic particles are present.     

Effects of Fe and Cr on corrosion behavior of ZrFeCr alloys in 500 °C steam

A study of the corrosion behaviors of ZrFeCr alloy and the influence of microstructure on corrosion resistance are described by X-ray diffraction and scanning electron microscope in this paper. The results show that several ZrFeCr alloys exhibit protective behavior throughout the test and oxide growth is stable and protective. The best alloy has the composition Zr1.0Fe0.6Cr. Fitting of the weight gain curves for the protective oxide alloys in the region of protective behavior, it showed nearly cubic behavior for the most protective alloys. The Zr1.0Fe0.6Cr has the more laves Zr(Fe,Cr)₂ precipitate in matrix and it has the better corrosion resistance. The Zr0.2Fe0.1Cr has little precipitate, the biggest hydrogen absorption and the worst corrosion resistance. The number of precipitates and the amount of hydrogen absorption in Zr alloy plays an important role on corrosion resistance behaviors in 500 °C/10.3 MPa steam.     

离子交换色谱中硼同位素交换反应平衡常数的理论预测

外部溶液相中B(OH)₃与离子交换树脂相中B(OH)₄^-、B₃O₃(OH)₅^2-、B₃O₃(OH)₄^-之间所发生的同位素交换反应的平衡常数K是离子交换色谱法分离硼同位素研究中的基本参数之一,但难以用实验手段精确测定。本研究利用密度泛函理论（DFT）在B3LYP/6—31G理论水平上计算了气态下B(OH)₃、B(OH)₄^-等的振动频率,用计算得到的频率,基于Urey模型求得B(OH)₃、B(OH)₄^-、B₃O₃(OH)₅^2-、B₃O₃(OH)₄^-的简约配分函数比（RPFR）,进而得到同位素交换反应平衡常数。结果表明,B(OH)₃和B(OH)₄^-间的同位素效应显著,其平衡常数K在25 ℃时为1.025 7,B(OH)₃与B₃O₃(OH)₅^2-和B₃O₃(OH)₄^-反应的平衡常数较小,分别约为1.017 2和1.008 4。