Cr和Y对Fe-Cr-Al合金在500℃/10.3MPa过热蒸汽中长期腐蚀行为的影响

摘要：

Fe-Cr-Al合金因具有适中的热中子吸收截面、较好的抗辐照性能和优良的抗高温氧化性能等优点,成为事故容错燃料包壳的候选材料之一.熔炼制备了低Cr(Fe-12Cr-5Al、Fe-12Cr-5Al-0.01Y)和高Cr(Fe-20Cr-5Al、Fe-20Cr-5Al-0.01Y)的Fe-Cr-Al合金,采用静态高压釜研究了4 种合金在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中长达2 000 h的腐蚀行为.采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜分析了合金和氧化膜的显微组织.结果表明:Cr含量的增加使合金晶粒细化,添加微量Y可以细化低Cr合金晶粒.在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中腐蚀时,提高Cr含量可以明显降低Fe-Cr-Al合金的腐蚀增重速率;添加质量分数0.01％的Y可适当降低低Cr合金的腐蚀增重速率,但对高Cr合金的腐蚀增重速率影响并不明显.低Cr合金腐蚀形成的氧化膜为3 层结构,从外到内依次为Fe3O4、Fe-Cr-Al的尖晶石氧化物、富Fe的内氧化过渡区;高Cr合金的氧化膜为两层结构,由外层Fe3O4 和内层Fe-Cr-Al的尖晶石氧化物组成.提高Cr含量可抑制内氧化的发生以及外层Fe3O4 的生成,添加微量Y对Fe-12Cr-5Al和Fe-20Cr-5Al合金氧化膜特性的影响不明显.

关键词：事故容错燃料、Fe-Cr-Al合金、过热蒸汽、腐蚀行为、显微组织

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分类号：TG142.1(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金51871141

在线出版日期：2023-08-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：30-37,44