鐵基合金是核電站一回路主要結構材料,其腐蝕失效問題嚴重威脅核電的安全經(jīng)濟運行。因此,研究其耐蝕機理及腐蝕防護技術,對于提高核電的安全性和經(jīng)濟性具有非常重要的理論意義和應用價值。本文以鐵基合金表面氧化膜為研究對象,采用電化學、半導體光電化學以及表面分析等方法對鐵基合金在不同條件下生成的表面氧化膜的組成、耐蝕性能及半導體性質進行了測定,從溶解沉積平衡機理以及熱力學角度對鋅、鋁離子提高鐵基合金耐蝕性能的作用機理進行了深入的研究。論文的主要內(nèi)容及取得的結論包括:（1）鋅注入技術廣泛地應用于核電站一回路水化學中以降低其輻射場,同時抑制冷卻系統(tǒng)結構材料的應力腐蝕破裂。其提高不銹鋼和鎳基合金耐蝕性的機理是生成具有雙層結構的氧化膜,內(nèi)外層分別由ZnCr2O4和ZnFe2O4尖晶石相構成。通常認為內(nèi)層ZnCr204尖晶石相以其較好的熱力學穩(wěn)定性而提高了氧化膜耐蝕性能,而關于外層ZnFe204尖晶石對氧化膜耐蝕性的影響機理的研究較少。本文在高溫空氣中對碳鋼表面進行滲鋅改性,使其氧化膜組成中含有ZnFe204的同時不含有ZnCr2O4。利用電化學極化、Mott-Schottky曲線和光電化學響應等技術對滲鋅... 

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究動態(tài)
        1.2.1 應用鋅注入技術提高材料耐腐蝕性能的研究
        1.2.2 應用鋅注入技術提高材料耐腐蝕性能的作用機理
    1.3 鐵基合金表面氧化膜的半導體性質及其分析方法
        1.3.1 鐵基合金表面氧化膜的半導體性質
        1.3.2 鐵基合金表面氧化膜半導體性質的分析方法
    1.4 存在的問題及研究意義
    1.5 課題研究內(nèi)容
    1.6 本章小結
第2章 鐵基合金表面氧化膜半導體電化學性能的表征方法
    2.1 實驗材料
    2.2 實驗試劑與設備
        2.2.1 實驗試劑和儀器
        2.2.2 實驗所用溶液的配置
        2.2.3 測試所用的電化學電池裝置
        2.2.4 電化學以及光電化學測試平臺
    2.3 半導體電化學測量方法
        2.3.1 動電位掃描
        2.3.2 Mott-Schottky曲線
        2.3.3 交流阻抗法
        2.3.4 光電化學測試
    2.4 本章小結
第3章 表面滲鋅處理提高碳鋼耐蝕性的半導體電化學研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 試樣的前期準備
        3.2.2 溶液的配置
        3.2.3 改性處理
        3.2.4 電化學測量
    3.3 實驗結果
        3.3.1 動電位掃描
        3.3.2 碳鋼滲鋅處理前后的表面形貌分析
        3.3.3 光電化學分析
        3.3.4 Mott-Schottky曲線
    3.4 討論與分析
        3.4.1 熱力學分析
        3.4.2 溶解沉積平衡分析
    3.5 本章小結
第4章 高溫水中ZnFe_2O_4,Fe_3O_4和Fe_2O_3溶解度的對比研究
    4.1 引言
    4.2 理論計算方法
    4.3 結果與討論
        4.3.1 高溫水中Fe_3O_4的溶解度
        4.3.2 高溫水中Fe_2O_3的溶解度
        4.3.3 高溫水中ZnFe_2O_4的溶解度
        4.3.4 高溫條件下各物相溶解度的對比分析
    4.4 本章小結
第5章 高溫水中鋅鋁同時注入抑制不銹鋼腐蝕的半導體電化學研究
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 試樣的準備
        5.2.2 溶液的配置
        5.2.3 高溫水氧化
        5.2.4 電化學測量
    5.3 實驗結果
        5.3.1 動電位掃描
        5.3.2 高溫水中鋅鋁同時注入前后不銹鋼表面形貌分析
        5.3.3 交流阻抗法
        5.3.4 XPS分析
        5.3.5 光電化學分析
    5.4 討論與機理分析
        5.4.1 熱力學分析
        5.4.2 溶解沉積平衡分析
    5.5 本章小結
第6章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 創(chuàng)造性成果
    6.3 研究展望
參考文獻
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
攻讀博士學位期間參加的科研工作
致謝
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
[1]注鋅對316不銹鋼應力腐蝕裂紋擴展速率的影響[J]. 杜東海,陳凱,張樂福,石秀強,尹開鋸.  核動力工程. 2017(02)
[2]非常規(guī)資源將影響全球能源格局——《BP2030年世界能源展望》解讀[J]. 李向陽.  國際石油經(jīng)濟. 2013(04)
[3]AP1000核電廠首循環(huán)CIPS風險評價[J]. 楊萍,湯春桃.  核科學與工程. 2012(03)
[4]光電化學響應分析Ni201在中性溶液中形成表面鈍化膜的半導體性質[J]. 檀玉,梁可心,張勝寒.  金屬學報. 2012(08)
[5]304L不銹鋼在兩種高溫高壓水溶液中形成的鈍化膜半導體性質研究[J]. 張勝寒,連佳,檀玉.  中國腐蝕與防護學報. 2011(06)
[6]核電站結構材料的鋅離子注入電化學研究[J]. 張勝寒,檀玉,梁可心.  電化學. 2011(02)
[7]光電化學方法在金屬腐蝕研究中的應用[J]. 周國定.  腐蝕與防護. 1999(01)

碩士論文
[1]316不銹鋼在壓水堆一回路環(huán)境下的應力腐蝕性能研究[D]. 杜東海.上海交通大學 2014
[2]壓水堆一回路中Zn2+注入對包殼材料鋯合金耐蝕性的影響[D]. 焦陽.華北電力大學 2012
[3]加鋅對一回路材料氧化膜結構影響及其機理研究[D]. 王力.上海交通大學 2012



本文編號：3685115