材料腐蚀与防护中心_中国科学院金属研究所

　　316LN不锈钢作为铅冷快堆（LFRs）主容器的候选材料之一，在服役过程中与液态铅铋（LBE）接触，可能存在液态金属腐蚀（LMC）、液态金属脆化(LME)等环境相容性问题。同时，在实际服役工况下，交变载荷与LMC及LME协同作用，可能降低结构材料的疲劳性能，而目前结构材料的液态LBE腐蚀疲劳数据极度缺乏。因此，研究316LN不锈钢在液态LBE环境下的低周疲劳行为，对开展LFRs关键设备疲劳设计、安审与寿命管理，具有重要意义。

　　中科院金属所核电材料腐蚀课题组在中科院青年创新促进会（2021189）、国家自然科学基金（52271077）和中核集团领创科研项目的共同支持下，设计了一种可填充LBE的管状试样（试样内表面与LBE接触，外表面与空气接触），研究了316LN不锈钢在400 空气和不同溶解氧浓度液态LBE中的低周疲劳行为。研究结果表明，316LN不锈钢在400 液态LBE中的疲劳寿命在低应变幅条件下（≤0.6%）与空气中的相当，而在高应变幅（≥0.8%）条件下疲劳寿命降低，在本研究中氧浓度对316LN不锈钢的液态LBE疲劳寿命几乎无影响。疲劳断口均为典型的疲劳辉纹特征，未发现准解理开裂特征，316LN不锈钢的LME敏感性低。在空气中，疲劳裂纹均萌生于管状试样内表面，向外表面扩展。在400 液态LBE中，低应变幅条件下（≤0.6%），疲劳裂纹萌生于外表面，内表面在液态LBE中生成的氧化膜抑制疲劳裂纹萌生；在高应变幅条件下（≥0.8%），疲劳裂纹萌生于内表面，高应变幅条件下的塑性变形破坏内表面氧化膜，发生LMC，促进疲劳裂纹萌生与扩展，降低疲劳寿命。相关研究结果已发表于International Journal of Fatigue, 175, 2023, 107812。