MAX相材料Ti3SiC2/Ti3AlC2在LBE中的腐蚀行为研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:BONNIE111
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铅冷快堆(lead cooled fast reactors,LFR)选用液态铅铋合金(lead bismuth eutectic,LBE)作为冷却剂,在高温下LBE会对结构材料产生严重的腐蚀。寻找和研发具有优良抗腐蚀性能的新型结构材料是解决铅铋合金腐蚀问题途径之一。MAX相材料作为一种抗辐照耐高温的金属陶瓷结构材料,具有耐高温、抗氧化、高强度和耐腐蚀等优良性能,是LFR结构材料的重要候选之一。其在LBE中的腐蚀行为是判断材料是否能够应用于铅冷快堆的重要依据。本文以典型的MAX相材料Ti3SiC2和Ti3AlC2为研究对象,开展了在500℃饱和氧浓度下静态和动态的LBE腐蚀实验。在对材料腐蚀500-3000h后,针对腐蚀前后的材料,采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、能量色散X射线光谱仪(Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy,EDX)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、拉曼光谱(Raman Spectrum)、浸润性测试和显微硬度计等对材料的腐蚀后腐蚀层表面和截面组分信息进行表征,材料表面硬度变化信息,并结合腐蚀后材料表面与LBE液滴的接触角变化分析了腐蚀样品对LBE的浸润性。结果表明,两种材料在LBE环境下均发生了不同程度的腐蚀。其中,Ti3SiC2样品在LBE中腐蚀后生成了由扩散层和氧化层构成的双层腐蚀结构,而Ti3AlC2样品只形成了由单一扩散层组成的腐蚀结构。通过XRD测试和Raman Spectrum的分析确定了扩散层和氧化层的主要腐蚀产物。两种材料腐蚀表面对LBE的浸润性明显变差。腐蚀后,两种材料表面均发生了不同程度的硬化。综合结果表面,相比Ti3AlC2材料,Ti3SiC2具有更好的抗LBE腐蚀特性。该结果可为LFR结构材料的筛选提供依据。
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