[01395293]无氧条件下四种铁合金在中高温相变储热介质熔融氯化钠氯化镁中腐蚀行为研究

熔融NaCl-MgCl2作为中-高温太阳能热发电传热和相变储热介质,具有储热密度大、成本低廉等优势,但对金属管道或储热容器材料具有强烈腐蚀性。在青海省自然科学基金青年项目计划资助下,开展了《无氧条件下四中Fe基合金在中高温相变储热介质熔融NaCl-MgCl2中腐蚀行为研究》（编号：2015-ZJ-931Q）。该研究属于新能源新材料领域。其技术原理是通过浸盐腐蚀实验,对比常用不锈钢等铁基合金在熔融NaCl-MgCl2中腐蚀速率;利用干抛法和水浸处理法对腐蚀后试样处理后,采用扫描电子显微技术和X射线衍射分析等手段,分析了试样表面微观组织特征,阐明了恒温熔融盐条件下腐蚀机理;并开展熔化凝固循环腐蚀温度条件下腐蚀实验,研究温度条件对腐蚀行为影响。 合同要求预期指标包括：（1）完善无氧条件下熔融氯化盐对常规高温合金腐蚀数据资料;（2）探索出无氧条件下熔融NaCl-52%MgCl2对Fe基合金腐蚀机理,并阐明温度对其腐蚀行为的影响机制。 实际完成情况：（1）不仅研究了四种Fe基合金在熔融NaCl-52wt.%MgCl2中腐蚀行为,而且研究了纯Fe及三种Fe基高温合金、纯Ni及两种Ni基高温合金腐蚀行为,超额研究了7种材料,完善了腐蚀数据资料;（2）不仅揭示Fe基合金腐蚀机理,而且阐明了含有第二相的Ni基合金腐蚀机制,超额完成。另外,也对比了熔化-凝固循环和长期恒温腐蚀条件下四种Fe基合金腐蚀行为,揭示了腐蚀机理,完成任务。 该研究创新性及与国内外技术相比：（1）除本项目研究之外,国内外关于熔融氯化盐对金属腐蚀行为研究报道不多,腐蚀数据较少,腐蚀机理不清楚,本项目研究了典型Fe基和Ni基合金及其纯金属在熔融NaCl-MgCl2中腐蚀行为,完善了腐蚀数据资料,阐明了腐蚀机理,研究内容具有较大创新性。（2）腐蚀后的试样在制备横截面过程中,常规方法容易破坏试样表面腐蚀层,本项目采用“干抛法”制备横截面,并采用了水浸处理方法制备试样,对试样表面腐蚀层保护效果好,实验方法具有创新性。 该研究将为熔融氯化盐作为太阳能传热/储热介质时提供管道或储热容器选材依据,并为研发耐熔融氯化盐腐蚀的新型合金提供理论支持。该研究得到的腐蚀速率数据比较可靠,能为熔融氯化盐作为储热介质的储热容器选材提供实验数据支撑。探索的干抛法和水浸处理方法成熟,后续实验可以继续采用。腐蚀机理适用于熔融MgCl2或含MgCl2的碱金属及碱土金属混合熔融氯化盐对金属的腐蚀。但因腐蚀过程中形成的MgO对试样表面保护膜具有重要影响,所以,该腐蚀机理对阐述金属在不含MgCl2的熔融盐中腐蚀行为具有局限性。后续应继续研究不含其它不含MgCl2的氯化盐对金属腐蚀行为,进一步完善金属在熔融氯化盐中的腐蚀机理。