本文主要研究内容
作者艾华（2019）在《高温熔盐腐蚀的异质效应和离子价态研究》一文中研究指出：高温熔盐具有优异的高热导率、高比热和高温稳定性,在核裂变/聚变反应堆、高温蓄热系统、高温制氢、燃料电池、核燃料后处理等能源领域得到广泛的应用。高温熔盐的应用也对结构合金的耐蚀性能提出了严峻的挑战。首先熔盐环境中会使用多种材料,出现如石墨和合金等异质材料共存的情况,由于不同材料的电负性差异,在熔盐中会形成电偶对从而加速合金的腐蚀。其次熔盐作为传蓄热介质使用时本身化学性质稳定,但原料中常含有部分腐蚀性杂质会加速材料的腐蚀,如金属氧化物、金属离子、含氧酸根等,且杂质无法通过净化提纯工艺而完全去除。研究熔盐体系异质材料与合金材料的相互作用机理及杂质离子对合金耐腐蚀性影响,可以有效地进行材料的腐蚀预测和腐蚀控制。基于以上背景,本文对高温熔盐中合金的腐蚀行为和腐蚀机理进行系统的研究。主要内容包括:（1）研究了异质材料对合金腐蚀行为的影响。高温熔盐中合金的腐蚀主要是活性组分Cr,腐蚀后合金中会形成一定厚度的贫Cr层。合金和石墨共存于熔盐中时,不同的接触状态对合金的腐蚀行为有较大影响。在两者电绝缘情况下,700℃时GH3535合金在FLiNaK熔盐中浸泡100h后的单位面积失重值为0.41mg/cm2,合金表面的贫Cr层深度约为20μm,其腐蚀机理主要为非电迁移效应,合金中的Cr扩散到合金表面,与熔盐中的氧化性杂质反应后以Cr2+离子形式溶解进入熔盐中,并在石墨表面发生歧化反应3Cr2+?2Cr3++Cr0,生成的Cr0会与石墨形成Cr7C3。当合金-石墨进行电化学接触时,合金试样的单位面积腐蚀失重值为2.73mg/cm2,合金表面的贫Cr层深度约为30μm,腐蚀程度明显大于两者绝缘状态。这是由于合金和石墨在电位差的作用下形成电偶腐蚀,此时合金作为阳极发生Cr的氧化反应,而石墨作为阴极表面发生离子的还原,在大阴极小阳极作用下导致合金的腐蚀加剧。GH3535合金在熔盐中的腐蚀可以分为快速腐蚀和稳定腐蚀两个阶段。快速腐蚀阶段主要是熔盐中氧化性杂质的驱动,合金中的Cr被氧化生成离子态而进入熔盐,随着熔盐中氧化性杂质消耗殆尽,合金的腐蚀速率逐渐下降最后在200-400hr趋于平衡,此时合金的腐蚀速率主要受控于Cr元素在合金内部的扩散。当合金与石墨绝缘,腐蚀趋于稳定状态下（400h）合金的年腐蚀深度为8μm/year;在合金与石墨两者电化学接触时,合金的年腐蚀深度为75μm/year;对腐蚀动力学曲线进行数据拟合,两种情况下合金的腐蚀失重值和浸泡时间之间均满足幂函数关系。（2）进行了熔盐中杂质离子对合金腐蚀行为影响的实验研究。熔盐中影响合金腐蚀行为的杂质包括总氧、含氧酸根离子和金属离子等。其中氧化性杂质如SO42-的存在会造成合金的晶间腐蚀开裂,需严格控制含量;而存在非氧化性杂质O2-的熔盐体系中,相比LiF-NaF-KF（FLiNaK）熔盐中的316合金腐蚀电流密度下降约80%,电荷转移电阻值增大约10倍,通过SEM-EDS、XRD、拉曼结果研究发现O2-通过参与腐蚀反应,使316合金表面的腐蚀产物发生由Cr2O3和Fe3O4向Fe2O3和LiCrO2的转变,LiCrO2作为屏蔽层从而有效延缓了合金的腐蚀。（3）进行了熔盐中铁的价态和电化学行为研究。Fe离子是影响合金腐蚀的常见氧化性杂质,首先采用电化学方法明确了Fe在熔盐中的存在价态,结果显示Fe（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）均可稳定存在于FLiNaK熔盐中。Fe（Ⅱ）在熔盐中一步得到两个电子而还原为Fe,Fe（Ⅱ）的扩散系数为3.8×10-5cm2s-1;Fe（Ⅲ）的还原过程分为两步,分别对应Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）（-0.15V）及Fe（Ⅱ）/Fe（-0.58V）。动电位极化测试表明:当熔盐中添加Fe2+时,合金腐蚀的阴极反应为:0)2++2e-→Fe,腐蚀过程主要受阴极区的Fe2+浓度扩散控制。静态浸泡腐蚀的结果发现,熔盐中存在的Fe2+离子可与合金组分Cr会发生置换反应Fe2++Cr→Cr2++Fe,生成的Fe沉积在合金表面,并在浓度梯度的作用逐渐向合金内部扩散,合金组元Cr则通过反应生成Cr2+进入熔盐。因此,合金试样质量的变化包括组元Cr的溶解析出及Fe的沉积扩散,通过SEM-EDS研究得到晶界是Cr/Fe两元素的主要扩散通道。
Abstract
gao wen rong yan ju you you yi de gao re dao lv 、gao bi re he gao wen wen ding xing ,zai he lie bian /ju bian fan ying dui 、gao wen xu re ji tong 、gao wen zhi qing 、ran liao dian chi 、he ran liao hou chu li deng neng yuan ling yu de dao an fan de ying yong 。gao wen rong yan de ying yong ye dui jie gou ge jin de nai shi xing neng di chu le yan jun de tiao zhan 。shou xian rong yan huan jing zhong hui shi yong duo chong cai liao ,chu xian ru dan mo he ge jin deng yi zhi cai liao gong cun de qing kuang ,you yu bu tong cai liao de dian fu xing cha yi ,zai rong yan zhong hui xing cheng dian ou dui cong er jia su ge jin de fu shi 。ji ci rong yan zuo wei chuan xu re jie zhi shi yong shi ben shen hua xue xing zhi wen ding ,dan yuan liao zhong chang han you bu fen fu shi xing za zhi hui jia su cai liao de fu shi ,ru jin shu yang hua wu 、jin shu li zi 、han yang suan gen deng ,ju za zhi mo fa tong guo jing hua di chun gong yi er wan quan qu chu 。yan jiu rong yan ti ji yi zhi cai liao yu ge jin cai liao de xiang hu zuo yong ji li ji za zhi li zi dui ge jin nai fu shi xing ying xiang ,ke yi you xiao de jin hang cai liao de fu shi yu ce he fu shi kong zhi 。ji yu yi shang bei jing ,ben wen dui gao wen rong yan zhong ge jin de fu shi hang wei he fu shi ji li jin hang ji tong de yan jiu 。zhu yao nei rong bao gua :（1）yan jiu le yi zhi cai liao dui ge jin fu shi hang wei de ying xiang 。gao wen rong yan zhong ge jin de fu shi zhu yao shi huo xing zu fen Cr,fu shi hou ge jin zhong hui xing cheng yi ding hou du de pin Crceng 。ge jin he dan mo gong cun yu rong yan zhong shi ,bu tong de jie chu zhuang tai dui ge jin de fu shi hang wei you jiao da ying xiang 。zai liang zhe dian jue yuan qing kuang xia ,700℃shi GH3535ge jin zai FLiNaKrong yan zhong jin pao 100hhou de chan wei mian ji shi chong zhi wei 0.41mg/cm2,ge jin biao mian de pin Crceng shen du yao wei 20μm,ji fu shi ji li zhu yao wei fei dian qian yi xiao ying ,ge jin zhong de Crkuo san dao ge jin biao mian ,yu rong yan zhong de yang hua xing za zhi fan ying hou yi Cr2+li zi xing shi rong jie jin ru rong yan zhong ,bing zai dan mo biao mian fa sheng qi hua fan ying 3Cr2+?2Cr3++Cr0,sheng cheng de Cr0hui yu dan mo xing cheng Cr7C3。dang ge jin -dan mo jin hang dian hua xue jie chu shi ,ge jin shi yang de chan wei mian ji fu shi shi chong zhi wei 2.73mg/cm2,ge jin biao mian de pin Crceng shen du yao wei 30μm,fu shi cheng du ming xian da yu liang zhe jue yuan zhuang tai 。zhe shi you yu ge jin he dan mo zai dian wei cha de zuo yong xia xing cheng dian ou fu shi ,ci shi ge jin zuo wei yang ji fa sheng Crde yang hua fan ying ,er dan mo zuo wei yin ji biao mian fa sheng li zi de hai yuan ,zai da yin ji xiao yang ji zuo yong xia dao zhi ge jin de fu shi jia ju 。GH3535ge jin zai rong yan zhong de fu shi ke yi fen wei kuai su fu shi he wen ding fu shi liang ge jie duan 。kuai su fu shi jie duan zhu yao shi rong yan zhong yang hua xing za zhi de qu dong ,ge jin zhong de Crbei yang hua sheng cheng li zi tai er jin ru rong yan ,sui zhao rong yan zhong yang hua xing za zhi xiao hao dai jin ,ge jin de fu shi su lv zhu jian xia jiang zui hou zai 200-400hrqu yu ping heng ,ci shi ge jin de fu shi su lv zhu yao shou kong yu Cryuan su zai ge jin nei bu de kuo san 。dang ge jin yu dan mo jue yuan ,fu shi qu yu wen ding zhuang tai xia （400h）ge jin de nian fu shi shen du wei 8μm/year;zai ge jin yu dan mo liang zhe dian hua xue jie chu shi ,ge jin de nian fu shi shen du wei 75μm/year;dui fu shi dong li xue qu xian jin hang shu ju ni ge ,liang chong qing kuang xia ge jin de fu shi shi chong zhi he jin pao shi jian zhi jian jun man zu mi han shu guan ji 。（2）jin hang le rong yan zhong za zhi li zi dui ge jin fu shi hang wei ying xiang de shi yan yan jiu 。rong yan zhong ying xiang ge jin fu shi hang wei de za zhi bao gua zong yang 、han yang suan gen li zi he jin shu li zi deng 。ji zhong yang hua xing za zhi ru SO42-de cun zai hui zao cheng ge jin de jing jian fu shi kai lie ,xu yan ge kong zhi han liang ;er cun zai fei yang hua xing za zhi O2-de rong yan ti ji zhong ,xiang bi LiF-NaF-KF（FLiNaK）rong yan zhong de 316ge jin fu shi dian liu mi du xia jiang yao 80%,dian he zhuai yi dian zu zhi zeng da yao 10bei ,tong guo SEM-EDS、XRD、la man jie guo yan jiu fa xian O2-tong guo can yu fu shi fan ying ,shi 316ge jin biao mian de fu shi chan wu fa sheng you Cr2O3he Fe3O4xiang Fe2O3he LiCrO2de zhuai bian ,LiCrO2zuo wei bing bi ceng cong er you xiao yan huan le ge jin de fu shi 。（3）jin hang le rong yan zhong tie de jia tai he dian hua xue hang wei yan jiu 。Feli zi shi ying xiang ge jin fu shi de chang jian yang hua xing za zhi ,shou xian cai yong dian hua xue fang fa ming que le Fezai rong yan zhong de cun zai jia tai ,jie guo xian shi Fe（Ⅱ）he Fe（Ⅲ）jun ke wen ding cun zai yu FLiNaKrong yan zhong 。Fe（Ⅱ）zai rong yan zhong yi bu de dao liang ge dian zi er hai yuan wei Fe,Fe（Ⅱ）de kuo san ji shu wei 3.8×10-5cm2s-1;Fe（Ⅲ）de hai yuan guo cheng fen wei liang bu ,fen bie dui ying Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）（-0.15V）ji Fe（Ⅱ）/Fe（-0.58V）。dong dian wei ji hua ce shi biao ming :dang rong yan zhong tian jia Fe2+shi ,ge jin fu shi de yin ji fan ying wei :0)2++2e-→Fe,fu shi guo cheng zhu yao shou yin ji ou de Fe2+nong du kuo san kong zhi 。jing tai jin pao fu shi de jie guo fa xian ,rong yan zhong cun zai de Fe2+li zi ke yu ge jin zu fen Crhui fa sheng zhi huan fan ying Fe2++Cr→Cr2++Fe,sheng cheng de Fechen ji zai ge jin biao mian ,bing zai nong du ti du de zuo yong zhu jian xiang ge jin nei bu kuo san ,ge jin zu yuan Crze tong guo fan ying sheng cheng Cr2+jin ru rong yan 。yin ci ,ge jin shi yang zhi liang de bian hua bao gua zu yuan Crde rong jie xi chu ji Fede chen ji kuo san ,tong guo SEM-EDSyan jiu de dao jing jie shi Cr/Feliang yuan su de zhu yao kuo san tong dao 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)的艾华，发表于刊物中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)2019-06-25论文，是一篇关于高温熔盐论文,结构合金论文,元素扩散论文,电化学分析论文,腐蚀产物论文,中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)2019-06-25论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)2019-06-25论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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