论文部分内容阅读
聚变能是一种“清洁安全、永久性”能源,它的实现将一劳永逸地解决人类的能源需求,大幅度地减少环境污染。然而材料问题是实现聚变能走向应用的“瓶颈”问题之一。SiCf/SiC复合材料、W、Mo由于其良好的物理性能,成为未来高温聚变堆各重要部件(如包层、偏滤器等)很有潜力的候选结构材料和功能材料。同时,FDS团队根据液态包层相关技术发展需求,进行了系列液态锂铅回路设计与建造,为了适应高温锂铅回路的发展,亟需寻找适用于高温下的回路管道材料。310S不锈钢由于其优秀的耐高温、抗高温氧化性能,将其作为高温锂铅回路候选的结构材料。由于上述耐高温材料均与高温液态锂铅直接接触,因此研究它们与液态锂铅的相容性就变得至关重要。本论文利用FDS团队自主研制的高纯液态锂铅合金和高温静态锂铅腐蚀实验装置DRAGON-ST系列开展了SiC陶瓷及SiCf/SiC复合材料,W、Mo,以及310S不锈钢在700℃1000℃液态锂铅中不同腐蚀时间的腐蚀实验。研究结果表明:1)SiC及SiCf/SiC复合材料中游离Si、α-SiC、无定形SiC在高温下易于溶解于液态锂铅,导致其与高温液态锂铅相容性较差;2)W、Mo在高温液态锂铅中发生均匀腐蚀,其中W在700℃液态锂铅中,经过500小时腐蚀的样品的腐蚀深度为0.38mm·a-1,经过1000小时腐蚀实验的样品的腐蚀深度为0.16mm·a-1,腐蚀速度随着时间增长减慢,主要原因可能是W在锂铅中的溶解度渐渐趋于饱和。Mo在700℃液态锂铅中经过500小时腐蚀实验的腐蚀深度为1.96mm·a-1,在1000℃经过200小时腐蚀实验的腐蚀深度为2.575mm·a-1,随温度越高,腐蚀变得越剧烈;3)310S不锈钢在高温液态锂铅中发生较为严重的腐蚀,在700℃1000℃液态锂铅环境难以长时间作为高温液态锂铅实验回路的结构材料。