《表1 元素溶解度参数:410不锈钢在550℃流动的铅铋共晶合金中的腐蚀行为》

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《410不锈钢在550℃流动的铅铋共晶合金中的腐蚀行为》


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根据表1中不同元素对应的A、B参数,可计算出SFe=4.875×10-4%,SCr=2.501×10-3%。由此可知,在腐蚀过程中试样基体元素Fe、Cr在液态铅铋共晶合金中的溶解导致沿晶界处产生贫铬区,出现不同程度的晶间腐蚀[21]。根据四种流速下的腐蚀试样的EDS扫描结果可知,在外氧化层中没有Cr原子,而内氧化层的外边缘处Cr原子含量由内向外逐渐降低。由此推测在腐蚀过程中,首先发生了Fe、Cr原子的扩散,Fe原子在基体与铅铋共晶合金的界面处与O原子反应生成Fe3O4[22-23],形成的外氧化层将试样基体与铅铋共晶合金分离,Cr原子不再向铅铋共晶合金中扩散,故外氧化层中不存在Cr原子。同时,O原子不断向基体中扩散,在外氧化层与基体的交界处形成尖晶石结构的(Fe,Cr)3O4[22-23],即内氧化层结构。结合不同流速下的腐蚀试样截面的SEM图和EDS分析可知,腐蚀试样基体与铅铋共晶合金交界界面处的氧化层随流速增大而不断增厚,尤其是流速在0—1.70 m/s之间时氧化层厚度的变化较为明显,试样4的氧化层最为均匀。这可能是由于随着铅铋共晶合金流动速度的增大,传质速率也在增大,所以加快了Fe原子的扩散和O原子的渗入,进而加速了氧化层的形成。氧化层在形成过程中是由局部的部分氧化层逐渐汇集形成整体的氧化层,同时晶间腐蚀不断加重,如图6所示。根据外氧化层的EDS检测结果可知,该层中有Pb、Bi、O原子的渗入,推测可能是由于Fe原子不断地溶解于高温液态铅铋共晶合金中,同时,液态铅铋共晶合金中的Pb、Bi、O原子会沿着Fe原子溶解产生的通道不断地向基体中渗透。综合腐蚀试样的检测结果可知,410不锈钢在不同流速下的高温铅铋合金中的腐蚀过程同时存在晶间腐蚀和氧化腐蚀。