Fe-14Cr-Mn合金在不同温度熔融共晶NaCl-MgCl2中腐蚀行为及机理研究

熔融共晶NaCl-MgCl₂作为太阳能中高温相变储热介质,运行状态下其温度常在熔点附近波动。但不同温度下该熔融盐对金属容器材料腐蚀行为不清楚。以Fe-14Cr-Mn合金为例,采用浸盐法研究了718K、768K和818K熔融共晶NaCl-MgCl₂对该合金的腐蚀行为,探讨了腐蚀机理。结果表明：腐蚀速率随温度增加略微增加,三种温度下试样腐蚀动力学曲线服从线性规律(斜率约k=-4.806E-4)。腐蚀初期,试样表面形成泡状腐蚀产物,腐蚀80h后形成腐蚀坑洞,主要是Fe、Fe-Cr和MgO,也检测到含微量Fe和Ni的Mg-Fe-Ni的氧化物。腐蚀机理主要是MgCl₂吸潮后以H₂O形式引入的氧原子和溶解在熔融盐中的微量氧作为阴极去极化剂,合金元素Cr和Mn与Cl_-反应生成的氯化物,氯化物吸附水分子,形成具有低熔点的含水氯化物(如CrCl₃.6 (H₂O) 和MnCl₂.n (H₂O))逃逸腐蚀体系。另外,在熔岩表面形成了由MgCl₂. (H₂O) ₆, NaCl 和 MgO组成的盐壳,而在熔融盐内部,NaCl与NaMgCl₃共存。本研究为研发耐熔融NaCl-MgCl₂腐蚀的新合金奠定了基础。     

碳钢和铁-铬-镍基合金在相变储能材料用熔融共晶氯化钠和氯化镁中的腐蚀行为（英文）

研究了3种铁-铬-镍基合金(Fe-Cr-Ni)和一种碳钢试样在520℃熔融共晶NaCl-MgCl_2盐中的腐蚀行为。结果表明,碳钢试样晶界处Fe原子优先变为亚铁离子(Fe~(2+))和铁离子(Fe~(3+)),发生了严重的沿晶腐蚀,但表面形成了厚而致密的MgO壳,对试样起到了一定的保护作用。3种Fe-Cr-Ni基试样表面也形成了MgO壳,但因铬元素优先被腐蚀,试样表面形成了疏松的富Ni骨架状微观组织结构,MgO壳或颗粒极易剥落,未能起到有效的保护作用;Cr含量越高,腐蚀越严重。对于太阳能储能技术,在廉价的铁基合金中添加镍元素作为熔融氯化盐相变储热介质的容器或者管道材料,具有良好发展前景。     

碳钢和铁-铬-镍基合金在相变储能材料用熔融共晶氯化钠和氯化镁中的腐蚀行为

研究了3种铁-铬-镍基合金(Fe-Cr-Ni)和一种碳钢试样在520℃熔融共晶NaCl-MgCl2盐中的腐蚀行为。结果表明,碳钢试样晶界处Fe原子优先变为亚铁离子(Fe2+)和铁离子(Fe3+),发生了严重的沿晶腐蚀,但表面形成了厚而致密的MgO壳,对试样起到了一定的保护作用。3种Fe-Cr-Ni基试样表面也形成了MgO壳,但因铬元素优先被腐蚀,试样表面形成了疏松的富Ni骨架状微观组织结构,MgO壳或颗粒极易剥落,未能起到有效的保护作用;Cr含量越高,腐蚀越严重。对于太阳能储能技术,在廉价的铁基合金中添加镍元素作为熔融氯化盐相变储热介质的容器或者管道材料,具有良好发展前景。     

Corrosion Behavior of Cr, Fe and Ni Based Superalloy in Molten NaCl

熔融NaCl作为相变储热介质对容器材料具有强烈腐蚀性。通过对Cr基、Ni基和Fe基合金在850℃熔融NaCl中192 h的腐蚀实验,绘制了其腐蚀动力学曲线;利用SEM、EPMA、EDS、XRD等方法分析了腐蚀后试样横截面特征、元素分布特点及试样表面的腐蚀产物,讨论了腐蚀行为。结果表明:3种合金均满足线性腐蚀规律;Cr元素与熔融NaCl等物质反应,是导致这3种合金质量损失率增大的主要原因。Cr基合金耐蚀性最差,明显表现出晶界腐蚀特征,并且晶界为熔融NaCl渗入合金基体提供通道,促进了反应进程。Ni基合金和Fe基合金试样表面均形成了较厚的腐蚀层,为Cr2O3提供附着基体,降低了Cr元素扩散驱动力,提高了合金耐蚀性。另外,Fe基合金表面形成了尖晶石结构的腐蚀产物,进一步抑制了腐蚀过程,其耐蚀性最好。     

铁铬镍基高温合金耐熔融NaCl腐蚀性研究(英文)

熔融NaCl作为相变储热介质对容器材料具有强烈腐蚀性。通过对Cr基、Ni基和Fe基合金在850℃熔融NaCl中192 h的腐蚀实验,绘制了其腐蚀动力学曲线;利用SEM、EPMA、EDS、XRD等方法分析了腐蚀后试样横截面特征、元素分布特点及试样表面的腐蚀产物,讨论了腐蚀行为。结果表明:3种合金均满足线性腐蚀规律;Cr元素与熔融NaCl等物质反应,是导致这3种合金质量损失率增大的主要原因。Cr基合金耐蚀性最差,明显表现出晶界腐蚀特征,并且晶界为熔融NaCl渗入合金基体提供通道,促进了反应进程。Ni基合金和Fe基合金试样表面均形成了较厚的腐蚀层,为Cr2O3提供附着基体,降低了Cr元素扩散驱动力,提高了合金耐蚀性。另外,Fe基合金表面形成了尖晶石结构的腐蚀产物,进一步抑制了腐蚀过程,其耐蚀性最好。     

腐蚀产物MgO对Fe基合金在固态和熔融NaCl-MgCl2 中高温耐蚀性能的影响

熔融氯化盐是下一代聚光式太阳能热发电站（第3代CSP）候选传热和储热介质,含MgCl₂的熔融氯化盐对金属传热管道和储热容器腐蚀后在其表面形成MgO,MgO对管道耐腐蚀性能影响尚不清楚。通过对比碳钢和3种Fe-Cr-Ni合金在固态（345 ℃）和熔融NaCl-MgCl₂（445和545 ℃）中的腐蚀行为,分析了MgO对4种试样在不同温度下的腐蚀行为机理。结果表明,在固态NaCl-MgCl₂中,碳钢表面MgO壳致密且连续,可以保护试样免受腐蚀。在熔融NaCl-MgCl₂中,4种试样表面也生成了致密的MgO壳,但它因热应力作用而开裂和剥落,熔融盐沿着氧化膜裂纹渗入MgO/基体界面,发生化学-电化学联合腐蚀反应,不能保护试样免受该熔盐腐蚀。     

合金元素Al对Ni-10 wt. % Fe基合金在熔融NaCl中腐蚀行为影响研究

NaCl及其混合盐作为太阳能中高温相变储热介质具有很多优点,但熔融氯化盐对金属储热容器材料具有强烈腐蚀性。研究了Al添加量分别为0 wt. %、5 wt. %和10 wt. %的三种Ni-10 wt. % Fe基试样（分别为1#、2#和3#）在850℃熔融NaCl中的腐蚀行为,分析了试样表面腐蚀产物和腐蚀残盐成分,对比了试样横截面腐蚀特征和元素变化趋势,探讨了腐蚀机制。结果表明,三种试样的腐蚀动力学曲线均满足线性腐蚀规律;添加Al的试样平均质量损失率大幅降低,2#和3#试样腐蚀速率分别为1#试样的12%和20%。原子量较小的Al优先于Fe、Ni被氧化和生成高温稳定性好的Al2O3,是腐蚀速率降低的两个主要原因。但Al含量较高（如本文中的10 wt. %）时,基体中Al原子向试样表面扩散较为容易,氧化膜较厚,且易于脱落,又导致腐蚀速率增大。本研究对研发耐熔融氯化盐腐蚀的新型合金奠定了基础。     

SO_2对CoCrFeNiTi_(0.5)合金耐碱金属硫酸盐腐蚀行为的影响

采用XRD、SEM(EDS)和EMPA等方法分析并比较了750℃,SO_2气氛对CoCrFeNiTi_(0.5)高熵合金耐碱金属硫酸盐腐蚀行为的影响。结果表明:合金在0.75%SO_2气氛中的腐蚀动力学遵循"抛物线"规律,与无硫气氛下的相似;合金表面生成由(Ti,Cr,Fe)氧化物、尖晶石结构复杂氧化物AB_2O_4以及(Fe,Ni)硫化物组成的腐蚀产物;0.75%SO_2的添加可以使氧化膜明显增厚,与基体结合程度变差甚至剥离,腐蚀影响区的孔隙度增大,裂纹长大,腐蚀深度增加。分析认为:CoCrFeNiTi_(0.5)高熵合金在无硫气氛下的腐蚀归因于保护性氧化膜与低熔点共晶体的形成以及Cr_2O_3在熔融态硫酸盐中的碱性熔融;在含硫气氛下的腐蚀则与合金元素的氧化、金属氧化物的硫酸盐化、三元共晶复合盐的形成以及合金元素Fe在熔盐中的溶解反应相关;腐蚀过程中,伴生合金元素在腐蚀影响区的硫化。     

镍基高温合金M17和M38G的电化学腐蚀行为研究

采用电化学方法、扫描电镜、能谱分析等技术,研究了常温下镍基高温合金M17和M38G在NaCl溶液和含S2O2-3的NaCl溶液中的腐蚀行为.结果表明,在含质量分数为3.5% NaCl的溶液中,M17和M38G均会遭受严重的点腐蚀;向NaCl溶液(NaCl质量分数为3.5%)添加Na2S2O3(Na2S2O3质量分数为1.5%)后,由于溶液中的S2O2-3在试样表面活性点与Cl-竞争吸附并与H 结合,使两种合金的点蚀均受到抑制;M38G中存在微量的Nb、Ta、Mo等元素使得M38G合金在NaCl溶液中的耐腐蚀性能明显优于M17合金.     

纯Fe在含KCl蒸汽的O2气氛中的高温腐蚀行为

研究了纯Fe在含有KCl蒸汽的O2中于650℃～850℃的腐蚀行为，结果表明，纯Fe在试验条件下发生了加速腐蚀，并且随温度的提高和KCl蒸气浓度的增大，腐蚀速率均增高.微量的KCl蒸气起加速腐蚀作用，主要是通过与试样表面的氧化膜反应生成Cl2， 而Cl2能渗透到基体界面处与基体生成挥发性的Fe的氯化物实现的.  〖HT5”H〗中图分类号：〖HT5”SS〗〓〓 〖     

盐沉积条件下CO2对LY12铝合金大气腐蚀的影响

目的研究在有/无CO_2存在的恒温恒湿条件下,表面有沉积盐的LY12铝合金的大气腐蚀行为与腐蚀机理,搞清CO_2对其大气腐蚀的影响。方法将LY12铝合金表面分别沉积不同浓度的NaCl和MgCl_2,分别进行通/不通CO_2的恒温恒湿实验,借助扫描电镜(SEM/EDS)、X射线衍射(XRD)和X光电子能谱(XPS)等表面技术以及腐蚀失重分析方法,研究盐沉积条件下CO_2对LY12铝合金大气腐蚀的影响。结果在试验条件下,MgCl_2造成的LY12铝合金腐蚀都以点蚀为主,失重高于NaCl造成的。以MgCl_2为介质时,主要腐蚀产物都为(Mg1–xAlx(OH)_2)x+(Cl~–,CO~(2–))x×mH_2O(简写为LDH);以NaCl为介质时,主要腐蚀产物都为Al_2O_3或Al(OH)_3。两种介质的腐蚀产物都出现了Cu元素的富集。结论无论是否存在CO_2,Mg元素都参与了腐蚀产物的形成。合金元素Cu的存在及其富集,是造成CO_2对纯铝和LY12铝合金腐蚀行为不同影响的主要因素。     

原位自生MgO对氯化物熔盐腐蚀性的影响

熔融氯化物盐是优异的传热流体和热能储存介质,在太阳能发电领域具有广泛的应用价值。但在实际工作环境下,熔融氯化物盐对金属管道（Inconel 625合金）有较强的腐蚀性,Inconel 625焊丝通常作为修补材料在太阳能管道修补上使用。为了解决熔融氯化物盐对Inconel 625熔敷金属的强腐蚀性问题,采用MAG焊堆焊出Inconel 625熔敷金属,探究在KCl-MgCl₂熔盐中加入纳米级MgO颗粒与MgCl₂·6H₂O原位自生MgO对KCl-MgCl₂盐腐蚀性的影响。结果表明：Inconel 625熔敷金属在KCl-MgCl₂、KCl-MgCl₂+5% MgO和KCl-MgCl₂+5% MgCl₂·6H₂O（质量分数）中经过72 h的腐蚀后,试样的质量损失分别为0.00714、0.00512和0.00308 g·cm^-2。Inconel 625熔敷金属在原位自生MgO熔盐中的腐蚀速率同比降低56.86%和39.85%。熔盐中加入纳米MgO颗粒虽然能够缓解氯化物熔盐的腐蚀性,但熔盐发生团聚或沉降现象,导致MgO和MgCr₂O₄保护壳层分布不均匀;在熔盐中添加MgCl₂·6H₂O使其原位生成MgO,生成的MgO和MgCr₂O₄保护壳层更加均匀,能够阻碍腐蚀性介质侵蚀,是降低氯化物熔盐腐蚀性的有效方法。     

NaCl盐雾环境下Ti60合金的中温腐蚀行为

利用增重测试、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和电子探针(EPMA)等分析技术,从氧化动力学、氧化膜相组成和微观结构方面,研究了Ti60合金在600℃下NaCl盐雾环境中的腐蚀行为.结果 表明,Ti60合金在中温NaCl盐雾环境中腐蚀100 h后,其腐蚀速率远远低于在固态NaCl+H2O+O2环境中的.在Na...     

Ti-Pd合金耐蚀性能研究

用腐蚀和电化学方法研究了耐蚀合金Ti-0.2Pd在不同温度的硫酸、盐酸、硝酸等介质中的均匀腐蚀性能和在沸腾温度的NH_4C1、MgCl_2、CuCl_2,FeCl_3,NaCl等溶液中的抗缝隙腐蚀性能,测定了合金的阳极极化曲线。研究结果表明:与纯钛相比,Ti-0.2Pd合金在还原性介质中的耐蚀性和高温高浓度的氯化物介质中的抗缝隙腐蚀性能有了显著提高。     

Co基合金在熔融NaCl-52%MgCl_2中的腐蚀机理

通过纯Co及代表性的Co基合金GH5188和GH6159在520℃熔融NaCl-52%MgCl_2(摩尔分数)中的腐蚀行为研究,揭示Co基合金在熔融氯化盐中的腐蚀机理。结果表明:3种试样的腐蚀动力学曲线近似满足线性规律。腐蚀20 h后的扫描电镜分析表明,纯Co试样表面形成了壳层结构;EDS及XRD分析表明,壳层成分主要为MgO,这在一定程度上起到了减缓腐蚀的作用。GH6159表面也出现类似壳层结构,GH5188表面有孔洞出现;腐蚀160 h后,GH5188表面出现大量互相连通的腐蚀孔洞。横截面EDS分析表明,Co和Cr的含量均明显降低。因此,Co基合金的腐蚀机理主要源于合金元素Cr、Fe和Co等的氧化、溶解和挥发。     

Sb,Bi和Fe对Cu-8P共晶合金熔点和组织的影响

采用NETZSCH DSC 404型差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)等手段研究了添加元素Sb,Bi和Fe对Cu-8P共晶合金熔点和组织的影响.实验结果表明:Sb,Bi和Fe均能降低Cu-8P合金的熔点.一定量的Sb与Cu,P形成低熔点相,从而大幅降低了Cu-8P合金的熔点,使其熔点降低近200℃;加入少量Bi后,Bi与Cu在共晶团晶界上形成熔点为270℃左右的低熔点化合物,且Bi的加入明显细化Cu-8P合金共晶团,从而使Cu-8P合金的熔点降低;加入Fe能明显细化Cu-8P合金的共晶团,使层片间距由8 μm减为2μm以下,并使共晶团由层片状向短棒状转变,虽然Fe与Cu形成熔点为806℃的高温相,但Fe的细化作用使得Cu-8P合金的熔点降低,但降低幅度不大.同时得出形成低熔点的化合物(相)和细化晶粒是降低合金熔点的有效途径.     

用含镁物料生产金属镁

本文介绍一种用不纯的含镁物料生产金属镁的方法。该方法包括以下步骤:不纯的含镁料浆同含有氯化氢的热气流反应,生成一种含杂质的MgCl_2料浆;MgCl_2料浆经过净化,得到基本上是纯的MgCl_2溶液;MgCl_2溶液经干燥而得MgCl_2粉末,其中含有MgO和H_2O各5％;MgCl_2粉熔化脱水,生成无水氯化镁。无水氯化镁熔融电解生产成金属镁和氯气。电解时生产的氯气再循环到上述的脱水熔化工序,用于将MgCl_2粉末中存在的MgO和H_2O转变成MgCl_2和HCl,以及用于生产含HCl的热气体。脱水熔化最好按下述方法进行:将MgCl_2粉料从回转窑的给料端加入,电解产生的氯气同碳质燃料和空气在位于回转窑卸料端的一个燃烧器内反应,生成一种含有HCl、CO、CO_2、N2和大量未反应的Cl_2组成的热气体混合物,它能基本上把氯化镁粉料中存在的所有MgO和H_2O都转变成MgCl_2和HCl。     

Super304H在模拟烟气环境下的腐蚀行为

应用XRD、SEM(EDS)和EMPA等分析方法研究了预涂覆碱金属硫酸盐的Super304H在模拟烟气环境下的高温腐蚀特性。结果表明,Super304H在模拟气氛下的腐蚀动力学呈"抛物线"趋势递增;腐蚀产物由较多的富铁氧化物、部分Cr2O3以及少量尖晶石结构的复杂氧化物与Fe/Ni硫化物组成;SO2浓度的提高加速了合金的腐蚀,氧化膜明显增厚,与基体结合程度变差甚至剥离,腐蚀影响区孔隙密度增大,腐蚀深度增加。分析认为:Super304H在模拟烟气环境中的腐蚀归因于合金元素的氧化与硫化、三元共晶复合盐的形成以及金属(氧化物)在熔盐中的溶解。     

合金元素Al对Ni-10%Fe基合金在熔融NaCl中腐蚀行为的影响（英文）

NaCl及其混合盐作为太阳能中高温相变储热介质有许多优点,但熔融氯化盐对金属储热容器材料具有强烈腐蚀性。研究了Al添加量(质量分数)分别为0%、5%和10%的3种Ni-10%Fe基合金(分别为1#、2#和3#)在850℃熔融NaCl中的腐蚀行为,分析了试样表面腐蚀产物和腐蚀残盐成分,对比了试样横截面腐蚀特征和元素变化趋势,探讨了腐蚀机制。结果表明,3种试样的腐蚀动力学曲线均满足线性腐蚀规律;添加Al的试样平均质量损失率大幅降低,2#和3#试样腐蚀速率分别为1#试样的12%和20%。原子量较小的Al优先于Fe、Ni被氧化和生成高温稳定性好的Al_2O_3 ,是腐蚀速率降低的两个主要原因。但Al含量较高(如10%)时,内部的Al原子向试样表面扩散较为容易,氧化膜较厚,且易于脱落,又导致腐蚀速率增大。     

NaCl沉积盐引起的1Cr25Ni20Si2合金在700℃～900℃的腐蚀行为研究

初稿;修改稿 作者简介：〖ZK(〗（1980-）,男,硕士,研究实习员,从事材料加工.〖ZK)〗 *Tel：024-23971986〓E-mail：〖FQ)〗〖HT〗〖HJ〗 〖JZ(〗〖HT2H〗〖STHZ〗〖WTHZ〗  研究了涂有NaCl盐膜的1Cr25Ni20Si2合金在700、800和900℃空气中的腐蚀行为.采用X-射线衍射和带有能谱的扫描电镜对腐蚀产物进行了分析.结果表明,NaCl沉积盐使合金在3个温度下发生快速腐蚀,合金表面形成了很厚的外层为富Fe氧化物,内层为富Cr氧化物的腐蚀产物层.并且,合金发生了严重内腐蚀,形成贫Cr层,并出现许多空洞.此外,探讨了合金的腐蚀机制.