耐高溫材料與液態(tài)鋰鉛相容性初步實(shí)驗研究.pdf

1、聚變能是一種“清潔安全、永久性”能源，它的實(shí)現(xiàn)將一勞永逸地解決人類的能源需求，大幅度地減少環(huán)境污染。
　　 然而材料問題是實(shí)現(xiàn)聚變能走向應(yīng)用的“瓶頸”問題之一。SiCf/SiC 復(fù)合材料、W、Mo 由于其良好的物理性能，成為未來高溫聚變堆各重要部件（如包層、偏濾器等）很有潛力的候選結(jié)構(gòu)材料和功能材料。同時，F(xiàn)DS 團(tuán)隊根據(jù)液態(tài)包層相關(guān)技術(shù)發(fā)展需求，進(jìn)行了系列液態(tài)鋰鉛回路設(shè)計與建造，為了適應(yīng)高溫鋰鉛回路的發(fā)展，亟需尋找適用于高溫下

2、的回路管道材料。310S 不銹鋼由于其優(yōu)秀的耐高溫、抗高溫氧化性能，將其作為高溫鋰鉛回路候選的結(jié)構(gòu)材料。由于上述耐高溫材料均與高溫液態(tài)鋰鉛直接接觸，因此研究它們與液態(tài)鋰鉛的相容性就變得至關(guān)重要。
　　 本論文利用FDS 團(tuán)隊自主研制的高純液態(tài)鋰鉛合金和高溫靜態(tài)鋰鉛腐蝕實(shí)驗裝置DRAGON-ST系列開展了SiC 陶瓷及SiCf/SiC 復(fù)合材料，W、Mo，以及310S 不銹鋼在700℃～1000℃液態(tài)鋰鉛中不同腐蝕時間的腐蝕實(shí)驗。

3、研究結(jié)果表明：1）SiC及SiCf/SiC 復(fù)合材料中游離Si、α-SiC、無定形SiC 在高溫下易于溶解于液態(tài)鋰鉛，導(dǎo)致其與高溫液態(tài)鋰鉛相容性較差；2）W、Mo 在高溫液態(tài)鋰鉛中發(fā)生均勻腐蝕，其中W 在700℃液態(tài)鋰鉛中，經(jīng)過500小時腐蝕的樣品的腐蝕深度為0.38mm·a-1，經(jīng)過1000小時腐蝕實(shí)驗的樣品的腐蝕深度為0.16mm·a-1，腐蝕速度隨著時間增長減慢，主要原因可能是W 在鋰鉛中的溶解度漸漸趨于飽和。Mo 在700℃液態(tài)