陶瓷材料在LiF-NaF—KF熔盐中的腐蚀行为研究-论文.pdf

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1、第42卷第3期化工新型材料Vo1．42No．32014年3月NEWCHEMICALMATERIAIS·111·陶瓷材料在LiF-NaF—KF熔盐中的腐蚀行为研究汪洋。黄师荣唐忠锋谢雷东阴慧琴赵素芳(1．湘潭大学4~_z-学院，湘潭411105；2．中国科学院上海应用物理研究所，上海201800；3．中国科学院核辐射与核能技术重点实验室，上海201800)摘要为开发氟化物熔盐传热蓄热载体材料，将NbN、VC、WB和MoC陶瓷浸溃在850℃的IiF_NaF-KF熔盐中looh，采用理论计算、腐蚀率及扫描电镜等技术对材料腐蚀行为进行研究。研究发现，陶瓷材料耐氟化

2、物熔盐腐蚀能力可根据其与F2(g)反应的△G来判断，其中△G值越大，材料耐腐蚀性能强。陶瓷材料耐熔盐腐蚀性依次为MoC>VC：>NbN>WB，其腐蚀机理主要是陶瓷与分解产生的小分子发生氟化反应。MoC腐蚀率最小仅为0．26um，其作为高温氟化物熔盐载体材料有望获得广泛应用。关键词氟化物熔盐，陶瓷材料，腐蚀行为，微观形貌CorrosionbehaviorofceramicsimmersedinLiI1_NaF-KFmoltensaltWangYang，。HuangShirongTangZhongfeng'。XieLeidong。YinHuiqinZhaoSu

3、fang。(1．CollegeofChemicalEngineering，XiangtanUniversity，Xiangtan411105；2．ShanghaiInstituteofAppliedPhysics，ChineseAcademyofScience，Shanghai201800；3．KeyLaboratoryofNuclearRadiationandNuclearEnergyTechnology，ChineseAcademyofSciences，Shanghai201800)AbstractInordertodevelopfluoridemol

4、tensaltcarriedmaterials，ceramicsmaterials(NbN，VC，WBandMoC)wereimmergedinLiF_NaF-KFmoltensaltunder850℃for100h．Corrosionbehaviorsofceramicswerecharacterizedbytheoreticalcalculation，corrosionrateandSEM．Ceramics’corrosionresistancegenerallycorrelatedwiththefreeenergy(△G)ofceramicsreac

5、tedwithfluorinewasfound．Theresistanceofcorrosionincreasedwithincreasing△G．ThecorrosionresistancewasMoC>VC>NbN>WB，andthecorrosionratewasmainlyattributedtofluoridationofceramicswithsmallmolecularbydecomposition．MoCexhibitedbestcorrosionresistantperformancewithcorrosionrateabout0．26u

6、rn．FurtherstudywithMoCwasworthy．Keywordsmoltenfluoridesalt，ceramicsmaterial，corrosionbehavior，micro-morphologyLiF-NaF-KF(FIiNaK)元混合盐具有中子吸收截面小、合物等在内的陶瓷材料均有望应用于熔盐系统。Schmidt高温稳定性好、高热导率、高比热、高沸点、低饱和蒸汽压和粘等l_12j研究了850℃FLiNaK熔盐与涂有pyC-CvDSiC的C／度等一系列特点[1]，其作为一种新型高温和高热流密度的传Si—SiC和无涂层的C／Si—Si

7、C复合材料腐蚀性能，用与F2(g)反蓄热介质可以在高温化学制氢l2]、核裂变／聚变反应堆。。]、太应的吉布斯自由能(△G)解释了SiC及其复合材料在850~C阳能存储[5]、核燃料后处理l6等能源领域得到广泛应用。FLiNaK熔盐中选择性腐蚀问题。FLiNaK熔盐的高温强腐蚀环境对材料要求非常苛刻，其中熔研究者l1。。胡计算了陶瓷材料与C1z(g)在高温下的△G，并盐对材料腐蚀问题是研究关键。研究者l_7发现镍基合金和用△G来解释了陶瓷材料在高温氯化物熔盐中的腐蚀程度。石墨材料能满足熔盐耐腐蚀要求，但镍基合金在高温条件下国外已启动陶瓷耐熔盐腐蚀方面的计划，

8、但研究涉及陶瓷种强度低，不适于800。C以上环境中使用，而石墨材料