鉛鉍共晶合金(LBE)具有良好的熱物性、中子經濟學以及較高的化學惰性,已成為目前鉛冷快堆冷卻劑的主要候選材料。LBE冷卻反應堆運行中,由于可能的密封失效和材料腐蝕等原因將會在冷卻劑中產生PbO雜質和Fe、Cr、Ni及其氧化物等腐蝕雜質,嚴重時將可能威脅反應堆的運行安全。過濾凈化是目前廣泛研究的可高效去除LBE中雜質的有效途徑之一,而其中對濾材性能的研究是過濾技術研發(fā)的核心問題之一。本文選擇過濾材料316L燒結纖維氈為實驗對象,分別開展了不同氧濃度條件下其在LBE中的高溫腐蝕及拉伸性能研究。主要研究內容與結論如下:1.氧濃度對316L纖維氈在LBE中腐蝕行為的影響開展了 316L纖維氈在500 ℃條件下,氧濃度分別為10-8 wt%、10-4 wt%、8×10-4 wt%LBE中浸潤500 h的腐蝕實驗研究。研究表明:1)氧濃度10-8 wt%條件下,纖維絲基體局部形成了富Cr的氧化膜,大部分區(qū)域由于Ni和Cr元素的選擇性溶解發(fā)生奧氏體向鐵素體的轉變,且伴有鉛鉍向基體滲入的現(xiàn)象;2)氧濃度10-6wt%條件下,316L纖維絲表面形成一層較薄且富含F(xiàn)e和Cr的尖晶石氧化膜,纖維絲基體中未發(fā)現(xiàn)Pb和Bi滲透的現(xiàn)象;3)氧濃度8×10-4 wt%(即氧飽和)條件下,纖維絲表面形成富O的(Fe,Cr)304尖晶石氧化膜,LBE會穿過存在孔隙的氧化膜直接腐蝕基體。以上分析表明,隨著氧濃度增加,纖維氈逐漸由溶解腐蝕轉變?yōu)檠趸g,氧濃度過低時纖維氈遭到組分溶解破壞,而氧濃度較高時,生成的氧化膜極易剝落,之后纖維氈的腐蝕加劇。在氧濃度10-6rwt%條件下,纖維氈的腐蝕程度最小。2.316L纖維氈拉伸性能隨腐蝕時間的變化規(guī)律對在500℃、氧濃度10-6rwt%、靜態(tài)LBE中腐蝕500h、1000h、1500h的316L纖維氈開展了單向拉伸試驗。結果表明:1)纖維氈的拉伸應力應變曲線分為三個階段:彈性階段、高應變下的塑性變形階段和斷裂階段;2)隨著腐蝕時間增加,纖維氈抗拉強度顯著下降,原始樣品的抗拉強度為16.05 MPa,而腐蝕后分別降至10.78 MPa、5.32 MPa和2.53 MPa。隨腐蝕時間增加,纖維絲表面致密尖晶石氧化膜不斷生長,一方面降低了纖維絲之間燒結結點的連接強度;另一方面造成了纖維絲有效絲徑的減小,這是造成腐蝕后纖維氈整體抗拉強度下降的主要原因。研究結果可為過濾材料316L纖維氈在LBE中服役,合理的氧濃度控制范圍以及服役時間的確定,提供一定的數據參考與支持。
【學位單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TL341
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 鉛冷快堆發(fā)展概況
    1.2 鉛冷快堆冷卻劑過濾凈化研究進展
        1.2.1 雜質來源與性質
        1.2.2 過濾凈化發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 過濾材料研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內容、意義與總體架構
        1.3.1 研究內容
        1.3.2 研究意義
        1.3.3 論文整體架構
第二章 液態(tài)鉛鉍腐蝕原理與研究方法
    2.1 液態(tài)鉛鉍合金腐蝕理論
        2.1.1 液態(tài)鉛鉍合金腐蝕原理
        2.1.2 液態(tài)鉛鉍合金腐蝕類型
        2.1.3 液態(tài)鉛鉍合金腐蝕影響因素
    2.2 實驗材料與研究方法
        2.2.1 實驗材料
        2.2.2 實驗設備
        2.2.3 實驗過程
        2.2.4 實驗表征
    2.3 本章小結
第三章 316L纖維氈在不同氧濃度靜態(tài)LBE中500h腐蝕實驗研究
    3.1 氧濃度對纖維氈腐蝕形貌的影響
-4wt%條件下的腐蝕形貌'>        3.1.1 氧濃度10^-4wt%條件下的腐蝕形貌
-6wt%條件下纖維氈的腐蝕形貌'>        3.1.2 氧濃度10^-6wt%條件下纖維氈的腐蝕形貌
-8wt%條件下纖維氈的腐蝕形貌'>        3.1.3 氧濃度10^-8wt%條件下纖維氈的腐蝕形貌
        3.1.4 不同氧濃度下纖維氈腐蝕形貌對比分析
    3.2 氧濃度對纖維氈腐蝕產物的影響
-4wt%條件下的腐蝕產物'>        3.2.1 氧濃度10^-4wt%條件下的腐蝕產物
-6wt%條件下的腐蝕產物'>        3.2.2 氧濃度10^-6wt%條件下的腐蝕產物
-8wt%條件下的腐蝕產物'>        3.2.3 氧濃度10^-8wt%條件下的腐蝕產物
        3.2.4 不同氧濃度腐蝕產物的對比分析
    3.3 本章小結
-6wt%下316L纖維氈拉伸性能隨腐蝕時間的變化規(guī)律'>第四章 氧濃度10^-6wt%下316L纖維氈拉伸性能隨腐蝕時間的變化規(guī)律
    4.1 纖維氈拉伸斷裂行為
        4.1.1 拉伸斷裂過程
        4.1.2 纖維氈的抗拉強度
    4.2 纖維氈的腐蝕形貌分析
        4.2.1 斷口形貌
        4.2.2 表面形貌及物相
    4.3 本章小結
第五章 總結與展望
    5.1 總結
    5.2 展望
參考文獻
在學期間發(fā)表論文情況
參與項目及獲得獎勵情況
致謝

【參考文獻】

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本文編號：2842859