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液态PbBi合金是加速器次临界驱动系统(ADS)和铅冷快堆(LFR)的常用冷却剂。而液态PbBi循环回路中的管道、储存箱以及主泵叶轮材料(它们材质多为奥氏体不锈钢,如316L)均完全暴露在液态PbBi中,流动的液态PbBi会对材料产生严重的金属腐蚀以及冲刷作用,并且不锈钢表层的Ni、Mo元素会大量溶入液态PbBi,导致杂质混入,Ni、Mo均为非低活化元素,提高了后期废料处理难度。材料表面熔敷一层具有优良性能的耐腐蚀材料是用来减少Ni、Mo元素溶入液态PbBi的办法之一。因而,研究熔敷层以及316L在液态PbBi中的腐蚀行为,为减缓液态PbBi对结构材料腐蚀过程提供试验数据和理论指导。均匀地分布在高韧性高强度基体上的高硬度小颗粒WC可提高熔敷层耐磨耐蚀性,因而本文选用WC作为熔敷层增强相。并参照中国低活化马氏体钢(CLAM)中各合金元素作用及其含量,本文自主设计了CrWMn铁基熔敷层合金元素种类及其含量。另外,选用常规316L钢作为316L腐蚀试验原材料。本文以CrWMn铁基熔敷层与316L为研究对象,利用课题组自主设计的旋转型腐蚀试验装置开展了熔敷层和316L在液态PbBi中的腐蚀试验,研究不同流速的液态PbBi对熔敷层腐蚀行为的影响规律,并探索W含量对熔敷层腐蚀行为的影响规律,也分析高流速液态PbBi对316L钢腐蚀行为的影响规律。在550℃下,不同相对流速(依次为1.70m/s,2.31m/s,2.98m/s)的液态PbBi中腐蚀约1000h后,熔敷层表面均出现明显氧化腐蚀和元素溶解现象,生成双氧化层,外层主要为疏松多孔的Fe3O4,内层主要为致密的FeCr2O4。相对流速达到2.31m/s后,内层已出现新相(Fe0.6Cr0.4)2O3。相对流速提高,外层厚度明显减小,但对外层中PbBi渗透深度和内层厚度影响很小。不同WC添加量(依次为2.45%,3.73%,5.33%,7.99%,质量分数)的CrWMn铁基熔敷层在550℃动态液态PbBi中腐蚀约1000h后,其表面均生成双氧化层,外层主要为Fe3O4,内氧化层主要为FeCr2O4和(Fe0.6Cr0.4)2O3,且内外层均含有少量的钨化物。WC添加量增加,外层厚度增大,内层厚度减小;WC添加量超过5.33%时,外层厚度已开始减小,内层厚度也已开始增大。WC添加量在3.73~5.33%时,钨化物强化作用相对最优,熔敷层耐蚀耐磨性能最佳。在550℃下,不同相对流速(依次为2.62m/s,3.69m/s,4.77m/s)的液态PbBi中腐蚀约1500h后,316L钢表面出现明显元素溶解,存在很多腐蚀坑以及氧化物碎片,表面生成双氧化层,外层主要为Fe3O4,内氧化层主要为FeCr2O4和(Fe0.6Cr0.4)2O3。相对流速提高,316L表面呈现为带有一定方向的凸出小块,外层厚度明显减小,内层厚度缓慢减小。大部分316L钢基体出现Ni扩散与溶解。元素扩散与迁移以及液态PbBi的不断冲击,使最外层316L钢基体硬度受到一定的影响,且相对流速提高,其受影响的范围越深。