ODS钢在600和700℃静态Pb-Bi共晶中的腐蚀行为及机理

包飞洋^1,2，李艳芬^1,2,3，王光全^2,4，张家榕²，严伟^1,2,3，石全强^2,3，单以银^1,2,3，杨柯^1,2，许斌⁵，宋丹戎⁵，严明宇⁵，魏学栋⁵

1. 中国科学技术大学材料科学与工程学院2. 中国科学院金属研究所3. 中国科学院金属研究所中国科学院核用材料与安全评价重点实验室4. 中国科学技术大学纳米科学与技术学院5. 中国核动力研究设计院

摘 要：以一种极具潜力的先进核能候选氧化物弥散强化（ODS）钢为研究对象,以不控制氧浓度的液态金属PbBi共晶（LBE）为腐蚀介质,研究了静态下高温（600和700℃）不同腐蚀时间对ODS钢腐蚀行为的影响及其微观机制。结果表明,600℃腐蚀至2000 h,ODS钢表面生成总厚度约为10μm的典型双层氧化膜,同时在内氧化层下方形成了一层较薄的富Al氧化层。基于致密的尖晶石内氧化层及富Al氧化层的保护作用有效减缓了腐蚀氧化速率,ODS钢显示优异于其它材料的耐LBE腐蚀性能。ODS钢在700℃腐蚀所形成的氧化膜结构及厚度与600℃明显不同:腐蚀100 h主要形成了厚度约为500 nm的Al₂O₃保护膜,大幅降低了腐蚀速率;腐蚀时间延长至500 h,大部分区域Al₂O₃氧化膜仍然存在,但同时出现的少量"疖状氧化物"破坏了Al₂O₃保护膜的连续性,从而成为了腐蚀的突破口。

关键词：先进核能系统;Pb-Bi共晶（LBE）;氧化物弥散强化(ODS)钢;高温腐蚀;氧化膜;