FeCrAl合金的液态LBE/Pb腐蚀研究进展

铅铋共晶(LBE)因其良好的物理性能和低化学活性,成为加速器驱动次临界系统(ADS)和铅基堆(LFR)冷却剂的优选材料,但高温下结构材料与LBE接触会引起结构材料性能的退化,而FeCrAl合金具有优良的抗高温性能、耐腐蚀性能和力学性能等,在作为ADS和LFR的重要候选结构材料上有很大的潜能.近年来,针对高温液态LBE/Pb环境下FeCrAl系列合金的腐蚀行为及其机理,科研人员开展了大量的研究并取得了一系列成果.然而,因腐蚀现象影响因素众多,未能形成系统的FeCrAl合金腐蚀的评价机制,而且针对其不同条件下的腐蚀机理的研究也很欠缺.FeCrAl合金耐腐蚀性能的提高也是被关注的焦点.氧浓度、温度、元素含量是影响FeCrAl合金腐蚀过程的关键因素,因此,近年来研究人员在宽温域(400～900℃)、氧浓度10-3％ ～10-8％(质量分数)范围内开展了具有针对性的实验研究和理论模拟,并绘制了耐LBE腐蚀的FeCrAl合金三元相图.研究结果表明,在合适的氧浓度、温度下,FeCrAl合金表面形成的致密、连续的氧化层成为材料耐LBE腐蚀的关键,也得出了在不同温度及元素含量情况下氧化层形成的条件边界图.此外,以FeCrAl(Y)为基础添加活性元素调制的第二代FeCrAl合金和在成熟材料(如316L、T91等)上制备FeCrAl系列合金涂层,也是提高结构材料耐腐蚀性能的主要途径.本文首先简要介绍了FeCrAl合金材料的组分、结构、常规性能及其研发现状,然后对该材料在高温液态LBE/Pb中腐蚀实验研究进展进行了归纳综述,总结了氧浓度、温度、合金元素、涂层工艺对材料腐蚀过程的影响,以及腐蚀对材料力学性能的影响,探讨了该材料的LBE/Pb腐蚀机理、存在问题以及可能提高耐腐蚀性能的措施.