合金在熔融鹵化鹽高溫相變儲(chǔ)熱介質(zhì)中的腐蝕機(jī)理研究.pdf

1、為保證太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置在夜晚、烏云遮擋等太陽(yáng)輻射不充分時(shí)的持續(xù)性和穩(wěn)定性，儲(chǔ)熱系統(tǒng)是非常重要的。無(wú)機(jī)鹽作為高溫蓄熱材料，熔點(diǎn)變化范圍大，選材范圍廣，相變潛熱值高，具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，在使用工況下，高溫熔融鹽對(duì)其容器材料具有較強(qiáng)的腐蝕性。
　　針對(duì)熔融鹵化鹽高溫相交儲(chǔ)熱介質(zhì)，選取Fe基、Cr基、Ni基各一種代表性合金和Fe-wt.24.4％Al金屬間化合物合金作為儲(chǔ)熱腔體材料，通過(guò)合金在熔融NaCl、二元以及三元共晶鹽NaF-

2、60KF和NaF-22CaF2-13MgF2中的腐蝕實(shí)驗(yàn)，繪制了其腐蝕動(dòng)力學(xué)曲線;利用SEM、EPMA、EDS、XRD等方法分析了腐蝕后試樣橫截面特征、元素分布特點(diǎn)及試樣表面的腐蝕產(chǎn)物，討論了腐蝕機(jī)理。
　　結(jié)果表明:a.腐蝕介質(zhì)為熔融NaCl時(shí)，實(shí)驗(yàn)用三種合金均滿足線性腐蝕規(guī)律;合金腐蝕過(guò)程中生成的Cr2O3并未起到保護(hù)膜的作用，反而與熔融NaCl反應(yīng)，加速了合金的腐蝕速度;晶界為熔融NaCl滲入合金基體提供通道，為元素的擴(kuò)散及

3、反應(yīng)提供有利條件。Ni基合金和Fe基合金試樣表面均形成了較厚的腐蝕層，為Cr2O3提供附著基體，降低了Cr元素?cái)U(kuò)散驅(qū)動(dòng)力，提高了合金耐蝕性。另外，F(xiàn)e基合金表面形成了尖晶石結(jié)構(gòu)的腐蝕產(chǎn)物，進(jìn)一步抑制了腐蝕過(guò)程，耐蝕性最好。腐蝕機(jī)理可以用高溫氯化物的活化氧化理論解釋，即高溫氯化物與氧化物反應(yīng)得到Cl2，氯氣或者氯離子穿過(guò)氧化膜到達(dá)氧化膜/金屬基體界面，與金屬反應(yīng)生成揮發(fā)性的氯化物，氯化物連續(xù)向外擴(kuò)散會(huì)發(fā)的過(guò)程中又會(huì)被氧化，新生成的氧化物在

4、氧化膜上生長(zhǎng)破壞了氧化膜的完整性，未完全反應(yīng)的氯氣也會(huì)重新擴(kuò)散到氧化膜/金屬基體界面，直至耗盡。實(shí)驗(yàn)優(yōu)選的Fe-75wt％Ni合金具有較好的耐蝕性，但其力學(xué)性能有待進(jìn)一步提高。
　　b.腐蝕介質(zhì)為熔融NaF-60KF和NaF-22CaF2-13MgF2時(shí)，合金的耐蝕性基本保持一致，Ni基合金耐蝕性最好;Fe基和Cr基合金試樣表現(xiàn)出均勻腐蝕特征;其中，F(xiàn)e基和Cr基合金試樣表現(xiàn)出晶間腐蝕的特征;合金耐蝕性隨Ni含量的增加而增加，Cr