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。     

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。     

Si含量对9%Cr铁素体马氏体钢微观结构和力学性能的影响

铁素体马氏体（F/M）钢是铅冷快堆堆芯的主要候选材料之一,提高Si含量可提高其抗腐蚀性能,但影响其微观结构和力学性能。为研发兼顾力学性能和抗腐蚀性能的高Si含量F/M钢,本文对Si含量（质量分数为034%、061%、080%、098%和120%）对9%Cr F/M钢微观结构和力学性能的影响进行了研究。结果显示,室温下通过正火（1 050 ℃,05 h,空冷）+回火（760 ℃,15 h,空冷）热处理制备的F/M钢均为全马氏体组织。钢的屈服强度和抗拉强度均随Si含量的增加而增加。Si含量对钢的组织及冲击性能的影响可分为两个阶段,当F/M钢中Si含量为034%~080%时,其组织、冲击性能变化很小;Si含量为098%~120%时,F/M钢中的第二相尺寸、数量增加,沿马氏体板条界面析出少量的Laves相,F/M钢的冲击韧性降低。本研究9%Cr F/M钢中Si元素的最优添加量应低于08%,使钢在保持较高强度的同时兼具良好的韧性。     

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。     

金属铀表面非平衡磁控溅射CrNx薄膜的XPS分析与腐蚀性能

金属铀的化学性质十分活泼,极易发生氧化腐蚀。为改善基体的抗腐蚀性能,采用非平衡磁控溅射离子镀技术在金属铀表面制备CrN_x薄膜。采用X射线衍射和X射线光电子能谱研究薄膜表面的物相结构和元素成分分布,采用极化曲线研究薄膜的抗腐蚀性能。结果表明,CrN_x薄膜具有较好的致密性和抗腐蚀性能。当氮分压较小时,生成的薄膜为Cr+CrN+Cr₂N混合相。在金属铀表面制备1层CrN_x薄膜后,其腐蚀电位增大约465 mV,腐蚀电流密度明显降低,有效改善了贫铀表面的抗腐蚀性能。     

Al-B4C复合材料在硼酸溶液中腐蚀机理研究

采用硼酸溶液模拟乏燃料贮存水池环境,研究Al-B₄C复合材料在其中的腐蚀行为。用SEM、EDS观测腐蚀试样的微观形貌,用XRD测试腐蚀前后试样的物相,并测试腐蚀过程中试样的干重。结果表明：材料中的Al是引起腐蚀的主要因素;0~500 ppm硼酸溶液中,试样腐蚀增重,在表面生成斜晶结构的Al(OH)₃氧化膜,对材料起一定保护作用;2 500 ppm硼酸溶液中,试样腐蚀增重,在表面沉积非晶结构的Al(OH)₃絮状腐蚀产物;10 000~25 000 ppm硼酸溶液中,试样腐蚀失重,表面局部微小区域可观察到龟裂和腐蚀“坑”生成。材料抗腐蚀性能随溶液硼酸浓度的增加而降低,欲提高材料抗腐蚀性能,需对其进行表面保护处理。     

铀表面脉冲偏压MSIP铝镀层的电化学腐蚀行为

采用脉冲偏压磁控溅射离子镀（MSIP）技术在贫铀表面制备铝镀层,利用电化学测试技术、扫描电镜（SEM）及X射线能谱（EDS）对铝镀层在50μg/gCl－水溶液中的电化学腐蚀行为进行研究。结果表明：铝镀层的腐蚀电位－534.8mV高于贫铀的腐蚀电位－641.2mV,它对贫铀是一种阴极性镀层;镀铝贫铀样品的极化电阻和电化学阻抗幅值远大于贫铀,腐蚀电流远小于贫铀,铝镀层对贫铀基体具有良好的防腐蚀性能;镀铝贫铀样品的腐蚀特征为局部腐蚀,并出现镀层破裂、剥落,抗腐蚀性能变差;铝/铀界面伪扩散层具有一定的抗腐蚀能力。     

9Cr钢在超临界水条件下的腐蚀和腐蚀疲劳性能研究

采用片状试样和紧凑拉伸（CT）试样研究了改进型9Cr-MoVNb钢（T91）在脱气超临界水（SEW）中的腐蚀和腐蚀疲劳性能。试验压力为25MPa,试验温度分别为370℃和500℃,试验时间200h。对试验前后的试样进行称重,结果表明,暴露于500℃水中的试样表现为增重,而在370℃时则表现为失重。对暴露于两种条件下的试样进行了扫描电镜-电子能谱（SEM-EDX）、俄歇分析（AES）和X射线衍射（XRD）分析,结果表明,在SCW条件下,试样表面只发生氧化（形成氧化物）,而在亚临界条件下以阳极溶解为主。还测定了超临界和亚临界水环境中疲劳裂纹扩展速率（FCGR）,并与空气条件下的结果进行了对比,结果表明,在超临界和亚临界水环境下,合金的FCGR值都比空气条件下要高。最后从腐蚀和氧化的角度讨论了钢在超临界条件下的腐蚀疲劳行为。     

氧分子离子单独和组合注入对金属铀抗腐蚀性能的影响

报道了氧分子离子注入表面形成的氧化膜对铸态金属α－Ｕ的抗腐蚀性能的影响。经注入和未注入试样的电化学、９６℃饱和蒸汽腐蚀、５０ｍｇ／１ＫＣｌ溶液浸泡和室内大气环境下的腐蚀试验发现，氧分子离子单独和组合注入明显地改善了金属铀的抗腐蚀性能。Ｘ－射线衍射试验证实氧离子注入在试样表面形成了ＵＯ２保护层。     

几种不同元素与45~#钢混合的耐蚀性比较

离子束混合对金属耐蚀性影响的研究已屡见报道。该技术以其固有的特点正引起人们的重视。已有一些报道肯定了它对金属腐蚀研究的作用。 4S~#钢是一种用途广泛的碳素钢。本文用离子束混合技术将Cr、Ti、Mo和Cr+Ni等元素分别引入其基体,企图形成不同的表面新合金,以观察其对基体腐蚀性能的影响。用线性极化法评价各试样在充气的3％NaCl溶液中的腐蚀速率;在0.5mol/1 H_2SO_4和3％NaCl溶液中分别测试了各试样的阳极极化曲线,比较了它们在这两种介质中的电化学行为。     

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。     

C-276合金在650℃/25MPa超临界水中的腐蚀行为

研究了HastelloyC-276（C-276）镍基合金在650℃/25MPa超临界水中的腐蚀特性。采用扫描电镜、X射线能谱仪、X射线衍射和X射线光电子能谱分析了氧化膜的腐蚀形貌、组织结构和合金元素分布。研究结果表明,C-276合金在650℃/25MPa的超临界水中的腐蚀过程主要是Ni的溶解,由于不能形成均匀、完整的氧化膜,合金在超临界水中并不具备优越的耐腐蚀性能,其双层结构的氧化膜富Cr而贫Ni、Mo,外层疏松的大颗粒（Ni(OH)₂和NiO）为金属溶解和氧化物沉淀形成,内层（Cr₂O₃）的生长则是水穿过氧化物微孔作用的结果。     

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。     

Stress corrosion cracking susceptibility of austenitic stainless steels in supercritical water conditions

The presented paper summarizes the results of general corrosion and stress corrosion cracking (SCC) susceptibility tests in supercritical water (SCW), studied for austenitic stainless steel 316L, with the aim to identify maximum SCW temperature usability and specific failure mechanisms prevailing during slow strain-rate tensile (SSRT) tests in ultra-pure demineralized SCW solution with controlled oxygen content. The general corrosion tests clearly revealed the applicability of austenitic stainless steel in SCW to be limited to 550 °C as maximum temperature as oxidation rates of austenitic stainless steels 316L increase dramatically above 550 °C. The SSRT tests were performed using a step-motor controlled loading device in an autoclave at 550 °C SCW. Besides the strain rate (resp. crosshead speed), the oxygen content was varied in the series of tests. The obtained results showed that even at the lowest strain rate, a serious increase of SCC susceptibility, as typically characterized by IGSCC crack growth, was not observed. The fractography confirmed that failure was due to a combination of transgranular SCC and transgranular ductile fracture. Based on fractographic findings a phenomenological map describing the SCC regime of SSRT test parameters could be proposed for AISI 316L.     

Corrosion-resistant coating technique for oxide-dispersion-strengthened ferritic/martensitic steel

Oxide-dispersion-strengthened (ODS) steels are attractive materials for application as fuel cladding in fast reactors and first-wall material of fusion blanket. Recent studies have focused more on high-chromium ferritic (12–18 wt% Cr) ODS steels with attractive corrosion resistance properties. However, they have poor material workability, require complicated heat treatments for recrystallization, and possess anisotropic microstructures and mechanical properties. On the other hand, low-chromium ferritic/martensitic (8–9 wt% Cr) ODS steels have no such limitations; nonetheless, they have poor corrosion resistance properties. In our work, we developed a corrosion-resistant coating technique for a low-chromium ferritic/martensitic ODS steel. The ODS steel was coated with the 304 or 430 stainless steel, which has better corrosion resistances than the low-chromium ferritic/martensitic ODS steels. The 304 or 430 stainless steel was coated by changing the canning material from mild steel to stainless steel in the conventional material processing procedure for ODS steels. Microstructural observations and micro-hardness tests proved that the stainless steels were successfully coated without causing a deterioration in the mechanical property of the low-chromium ferritic/martensitic ODS steel.