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金属学报  2015, Vol. 51 Issue (1): 85-92    DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00351
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电解抛光态690TT合金在顺序溶氢/溶氧的高温高压水中表面氧化膜结构分析
张志明1, 2, 王俭秋1, 2, 韩恩厚1, 2, 柯伟1, 2
1 中国科学院金属研究所核用材料与安全评价重点实验室, 沈阳 110016; 2 中国科学院金属研究所辽宁省核电材料安全与评价技术重点实验室, 沈阳 110016
ANALYSIS OF SURFACE OXIDE FILM FORMED ON ELETROPOLISHED ALLOY 690TT IN HIGH TEMPERATURE AND HIGH PRESSURE WATER WITH SEQUENTIALLY DISSOLVED HYDROGEN AND OXYGEN
ZHANG Zhiming1, 2, WANG Jianqiu1, 2, HAN En-Hou1, 2, KE Wei1, 2
1 Key Laboratory of Nuclear Materials and Safety Assessment, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016; 2 Liaoning Key Laboratory for Safety and Assessment Technique of Nuclear Materials, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016
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摘要 将电解抛光态690TT合金样品在325 ℃, 15.6 MPa,含1500 mg/L B, 2.3 mg/L Li, 2.5 mg/L H2的高温高压水中连续浸泡720 h后, 取出一半样品用于腐蚀产物的分析, 其余样品继续在含2.0 mg/L O2的该高温高压水中连续浸泡720 h. 采用SEM, GIXRD和TEM分析了在上述2种条件下样品表面生长的氧化膜的微观结构. 结果表明, 电解抛光态690TT合金在单一溶氢的高温高压水中表面生长的氧化膜具有双层结构: 外层是分散的富含Ni和Fe大颗粒氧化物和富含Ni的疏松的针状氧化物; 内层是近连续的富含Cr的氧化物; 内外层氧化物均具有尖晶石结构. 在溶氢/溶氧的溶液中连续浸泡后, 样品表面生长的氧化膜也具有双层结构: 外层的形貌、化学组成和物相结构与在单一溶氢条件下生长的氧化膜相似, 仅针状氧化物的长度明显增加; 而氧化膜内层变成了纳米尺寸的NiO. 后期溶解氧扩大了电位-pH图中含Ni的氧化物稳定存在的相区, 促进了外层富含Ni的针状氧化物的快速生长; 更加重要的是, 溶解氧提高了含Fe和Cr氧化物的腐蚀电位, 促进了在溶氢条件下生长的内层富Cr氧化物的溶解, 破坏了氧化膜的保护性结构, 提高了电解抛光态690TT合金的腐蚀速度. 在一回路溶氢/溶氧连续浸泡过程中, 电解抛光处理并不能降低690TT合金的腐蚀速度.
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张志明
王俭秋
韩恩厚
柯伟
关键词 690TT合金氧化膜氢水化学氧水化学保护性微观结构    
Abstract:The electropolished (EP) alloy 690TT samples were first oxidized in the simulated B and Li containing primary water with 2.5 mg/L H2 at 325 ℃ and 15.6 MPa for 720 h, and then half of the samples were continuously immersed in this solution with 2.0 mg/L O2 for another 720 h. The microstructures and chemical composition of the oxide films formed under the above two conditions were analyzed. The results show that the dual layered oxide film formed under the single hydrogen water chemistry is mainly composed of spinel oxides. The outer layer is composed of big oxide particles rich in Ni and Fe and the underlying loose needle-like oxides rich in Ni. The inner layer is continuous Cr-rich oxides. The oxide film formed on EP alloy 690TT under the hydrogen/oxygen water chemistry also shows a dual layered structure. The surface morphology and chemical composition of the outer layer are similar to the oxide film formed under the hydrogen water chemistry. However, the inner layer is changed to the nano-sized NiO. The stable phase region in the potential-pH diagram for the Ni oxides is enlarged by the later dissolved oxygen. As a result, the oxygen promotes the fast growth of the outer needle-like oxides rich in Ni. Further, the oxygen promotes the dissolution of the inner Cr-rich oxides formed under the hydrogen water chemistry and increases the corrosion rate of the EP alloy 690TT. Electropolishing treatment can not reduce the corrosion rate of alloy 690TT in the simulated primary water with sequentially dissolved hydrogen and oxygen.
Key wordsalloy 690TT    oxide film    hydrogen water chemistry    oxygen water chemistry    protective microstructure
     出版日期: 2015-01-25
ZTFLH:  TG172.82  
基金资助:*国家重点基础研究发现计划项目2011CB610502, 国家科技重大专项项目2011ZX06004-009和国家自然科学基金项目51025104资助
作者简介: 张志明, 男, 1983年生, 副研究员, 博士
引用本文:   
张志明, 王俭秋, 韩恩厚, 柯伟. 电解抛光态690TT合金在顺序溶氢/溶氧的高温高压水中表面氧化膜结构分析[J]. 金属学报, 2015, 51(1): 85-92.
ZHANG Zhiming, WANG Jianqiu, HAN En-Hou, KE Wei. ANALYSIS OF SURFACE OXIDE FILM FORMED ON ELETROPOLISHED ALLOY 690TT IN HIGH TEMPERATURE AND HIGH PRESSURE WATER WITH SEQUENTIALLY DISSOLVED HYDROGEN AND OXYGEN. Acta Metall, 2015, 51(1): 85-92.
链接本文:  
http://www.ams.org.cn/CN/10.11900/0412.1961.2014.00351      或      http://www.ams.org.cn/CN/Y2015/V51/I1/85
Fig.1  

电解抛光态690TT合金在溶氢和溶氢/溶氧2种浸泡条件下表面氧化物的SEM像

Fig.2  

电解抛光态690TT合金在溶氢和溶氢/溶氧2种浸泡条件下表面氧化物的GIXRD谱

Fig.3  

电解抛光态690TT合金在溶氢的高温高压水中浸泡720 h后表面氧化膜的截面TEM像

Fig.4  

电解抛光态690TT合金在溶氢/溶氧的高温高压水中浸泡后表面氧化膜的截面TEM像

Fig.5  

图4中位置1~3的SAED谱

  

图1中所示氧化膜表面大颗粒氧化物的化学组成

  

图3a中位置1~4的化学组成分析

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