[论文解读] Investigation of Corroded T91 Steel in Static Lead-Bismuth Eutectic Under an Oxidising Environment
论文研究T91铁素体/马氏体钢在静态铅-铋共晶体中在高温氧化条件下的腐蚀，强调表面保护层、晶界氧化以及铬和氧扩散的作用。
Understanding corrosion in liquid metal-cooled nuclear systems is tantamount to controlling it. While much literature exists detailing corrosion rates and mechanisms of structural materials in liquid metals, much still remains to be discovered in new regimes of temperature, chemistry, and impurity levels. We focus on a less-studied set of conditions, specifically to investigate how liquid lead-bismuth eutectic (LBE) corrodes ferritic/martensitic steels in high-temperature oxidizing conditions. We find that corrosion follows grain boundaries, transitioning from intergranular attack to broader area corrosion as it progresses. Both the Cr and oxygen diffusion play vital roles in this process. Mechanistically speaking, the ingress of LBE induces regions of martensitic decomposition to ferrite via localized Cr depletion, somewhat blunting or slowing the corrosion from occurring. A stable, coherent oxide scale appears to be the deciding factor controlling whether intergranular LBE attack occurs or not. Most surprisingly, a layer of Fe enriched BCC phase forms on the surface of LBE-corroded T91 at these conditions, contradicting previous studies, including our own, which reported oxide-based surface layers.
研究动机与目标
- 了解在高温氧化环境下，液态铅-铋共晶体中T91钢的腐蚀演化。
- 找出保护性氧化层形成及其对腐蚀速率的影响机制。
- 检讨晶界以及铬和氧扩散对腐蚀进程的影响。
提出的方法
- 在氧化条件下，将T91钢暴露于高温静态铅-铋共晶体中。
- 表征表面层及腐蚀模式，以区分受保护区域与未受保护区域。
- 分析铬和氧扩散在氧化皮层形成与失效中的作用。
- 识别非氧化物表层的出现，如铁富集体心立方相（body-centred cubic）。
实验结果
研究问题
- RQ1在氧化条件下，T91钢在静态铅-铋共晶体中的腐蚀如何演化？
- RQ2保护表层的形成与有效性受哪些机制支配？
- RQ3铬和氧扩散在腐蚀过程中的作用是什么？
- RQ4腐蚀攻击在晶界的初始点及扩展与晶界的关系如何？
- RQ5是否形成除了氧化物之外的表层，它们如何影响腐蚀？
主要发现
- 保护层的形成能减缓腐蚀的进展。
- 在未受保护区域，腐蚀沿马氏体晶界氧化，随后沿准长城晶（pre-austenite）晶界扩展。
- 铬和氧的扩散是保护机制和腐蚀演化的关键。
- 在被腐蚀的T91在LBE中形成铁富集的体心立方相表层，与此前仅观察到氧化物表面的报道相反。
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本解读由 AI 生成，并经人工编辑审核。