图书馆-报告库-中国机械工程学会表面工程分会

Invited speech液态铅铋环境铁马钢表面氧化膜受力损伤行为研究

编号：181 访问权限：Participants Only 更新：2024-04-25 15:30:09 浏览：102次收藏取消收藏

2024-05-12 15:50

20min

[H1] 论坛7：摩擦、磨损与润滑技术A [H1-2] 论坛7A下午

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摘要

液态铅铋共晶合金具有优异的热工水力学和中子学性能，是第四代液态金属冷却快堆最重要的冷却工质之一。但铅冷快堆主要候选结构和包壳管材料包括铁素体/马氏体钢（铁马钢，如T91）在高温液态铅铋环境中存在液态金属腐蚀和脆化问题，一定程度上阻碍了液态铅铋快堆工程化应用进程。通过主动控制液态铅铋合金中的氧含量，使铁马钢表面生成一定厚度的氧化膜，可阻碍液态铅铋合金与钢材料表面的进一步接触，从而缓解腐蚀和脆化效应。然而，在实际堆内环境中，铁马钢表面的氧化膜会遭受由流致振动诱发的磨损以及高流速铅铋合金的冲刷作用，其完整性受到了极大的考验。本研究结果表明，液态铅铋环境中铁马钢表面的氧化膜内部并不致密，在磁铁矿层和Fe-Cr尖晶石层界面附近存在着大量的铅（铋）元素富集的孔洞。这些孔洞的形成与液态铅铋合金的流动速度无关。同时，在氧化层与铁马钢基体界面也存在着大量的微裂纹。在受力（微动摩擦作用、冲刷腐蚀作用）状态下，氧化层极易以脆性剥落的方式发生失效。微裂纹倾向于优先在位于磁铁矿/Fe-Cr尖晶石界面上的孔洞形核；由于结合力降低，微裂纹极容易沿着磁铁矿/Fe-Cr尖晶石界面以及Fe-Cr尖晶石/基体界面扩展；当微裂纹尺寸超过一定的临界值，氧化膜边发生逐层脱落。对比液态铅铋冲蚀作用，微动作用可在更短时间内导致铁马钢表面更严重的磨损与氧化损伤。