高温高压水中镍基合金表面氧化膜的原位表面增强型拉曼光谱

采用表面增强型拉曼光谱方法原位研究了镍基合金在高温高压水环境中的腐蚀行为及其表面生成氧化膜。Ni-5Cr-8Fe表面氧化膜的拉曼光谱存在三个拉曼峰,位于540cm-1,610cm-1和670cm-1。610cm-1峰的出现表明了氧化膜中存在Cr2O3。540cm-1峰则说明氧化膜中含有Cr2O3或NiO或两者的混合物。670cm-1峰对应于FeCr2O4尖晶石的生成。Ni-10Cr-8Fe的表面氧化膜由Cr2O3、FeCr2O4构成,可能含有一定的NiO。Ni-10Cr和Ni-20Cr的表面氧化膜主要为Cr2O3,没有发现尖晶石相的存在。随着合金中铬含量的增加,表面氧化膜中Cr2O3的含量增加,NiO成分减少。

原位拉曼光谱技术研究600合金和690合金在模拟压水堆工况下的腐蚀行为

介绍了一种可用于核电材料在模拟压水堆工况下腐蚀行为研究的原位表征技术。设计并制作了原位拉曼观察用高压釜,通过在样品表面电化学沉积金颗粒的方法实现拉曼信号的增强。采用拉曼光谱技术研究了600合金以及690合金在高温高压水环境中的氧化膜特征。结果表明:当极化电位从-0.85 V(SHE,下同)增加到-0.5V,600合金腐蚀氧化膜中的尖晶石含量显著增加,而690合金的氧化膜成分及含量均无明显变化。原位拉曼光谱技术可用于研究氧化膜随腐蚀时间的演变情况以及环境参数改变对氧化膜的影响等,具有可对比性强的特点,可以用来研究材料在模拟压水堆环境中的腐蚀行为。

扩散路径分析模型及其在镍基合金高温水氧化研究中的应用

针对Inconel 600和Inconel 690合金在高温高压水环境中生成的腐蚀氧化膜,提出了扩散路径分析模型,阐明了氧化膜微观结构及其形成机理。基于氧化膜成分、合金成分、以及环境因素,构建了Inconel 600及Inconel 690合金的Ni-Cr-H_2O三元相图。Inconel 600合金高温高压水腐蚀的扩散路径表明,其氧化膜由内层Cr_2O_3与外层FeCr_2O_4尖晶石构成。通过Inconel 690合金高温高压水腐蚀的扩散路径分析可知,氧化膜由单一的Cr_2O_3构成。扩散路径分析结果表明,在Inconel 600氧化膜中,O^(2-)比Cr^(3+)具有更高的扩散速率,而在Inconel 690氧化膜中,O^(2-)的迁移率较低,所受阻力较大,从而使得Inconel 600和Inconel 690合金氧化膜呈现出不同的微观结构。

核电站蒸汽发生器传热管用Inconel合金在高温高压水中的腐蚀行为研究

研究了核电站蒸汽发生器传热管用合金材料在模拟压水堆一回路水环境中形成的腐蚀氧化膜,首次获得了原位振动光谱。Inconel 600合金的拉曼谱中存在3个峰,540和610 cm-1拉曼峰源自于表面生成的Cr2O3氧化膜,670 cm-1峰对应于表面生成的Fe Cr2O4尖晶石产物,随着电位的增加,670 cm-1峰的相对强度显著增强。Inconel 690合金的表面氧化膜由Cr2O3构成,不含Ni O或尖晶石成份。Inconel 600合金发生应力腐蚀开裂(SCC)的敏感性与其表面氧化膜的变化存在关联性。Inconel 690合金尚未发现SCC现象,这与其表面生成的稳定的氧化膜有关。

Microstructural banding of directed energy deposition-additively manufactured 316L stainless steel

The microstructures of 316L stainless steel created by rapid solidification are investigated by comparing the similar microstructures of individual hatches of directed energy deposition additive manufacturing(DED-AM)and those of single,laser surface-melted tracks formed on a solid plate.High recoil pressure,which is exponentially dependent on the laser beam power density,induces convection of the melt pool,which causes formation of microstructural bands in the as-solidified microstructure.The microstructural bands are associated with changes in the chromium concentration and are a significant component of the inhomogeneous microstructure of DED-AM.