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模拟辐照对高熵合金在模拟压水堆一回路水中腐蚀行为的影响取得新进展
2022-01-13  |          【 】【打印】【关闭

  据研究表明,高熵合金展现出了良好的抗辐照性能和耐腐蚀性能,使其成为具有潜在应用前景的核用材料。目前,已经有部分关于高熵合金在高温高压水中腐蚀行为的研究,但其腐蚀过程和腐蚀机制的探究还不够深入,而且,辐照对高熵合金高温高压水腐蚀的影响尚属未知。因此,有必要研究未辐照条件和辐照条件下的高熵合金在高温高压水中的腐蚀,并探究辐照对腐蚀的影响。 

  近期,重点实验室韩恩厚研究组采用自主研发的面向核用的高熵合金,研究了氦离子辐照对高熵合金在模拟压水堆一回路水中腐蚀行为的影响。研究发现:未辐照态高熵合金(Mo0.5NbTiVCr0.25Mo0.5NbTiV0.5Zr0.25)显示出双层氧化膜结构,主要成分是TiVNb的氧化物。内层氧化物是由氧向内扩散后的金属原子氧化形成,而外层氧化物是由内层靠近水介质的金属阳离子溶解和再沉积形成。这两种高熵合金形成的氧化膜比锆合金形成的氧化膜具有更好的保护性。通过比较未辐照态和辐照态的高熵合金形成的氧化膜,其结构、成分和厚度没有明显的区别,在10.5dpa剂量下的氦离子辐照未对高熵合金的高温高压水腐蚀产生明显的影响。原因是高熵合金复杂的结构使得元素只能发生短程扩散,并且扩散缓慢,会阻碍远离界面的元素补充至界面处持续发生氧化过程。另外,高熵合金辐照后产生的微观缺陷也小于和少于传统合金,这些微小缺陷更不易促进腐蚀。相关研究成果已发表:Effect of helium ion irradiation on short-time corrosion behavior of two novel high-entropy alloys in simulated PWR primary waterCorrosion Science191 (2021) 109742 

10.5dpa氦离子辐照前后Mo0.5NbTiVCr0.25高熵合金形成的氧化膜截面分析

 

(核电材料腐蚀防护与寿命评估研究组 供稿)

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