以鉛鉍共晶（LBE）為冷卻劑的鉛基反應(yīng)堆因其具有高能量密度、固有安全性和高燃料利用率等特點(diǎn)，被選為第四代反應(yīng)堆堆型之一。鐵素體/馬氏體（F/M）鋼因其良好的導(dǎo)熱性和耐高溫、抗輻照等優(yōu)點(diǎn)，可作為鉛基反應(yīng)堆的候選結(jié)構(gòu)材料。然而，F/M鋼在LBE中的腐蝕問題會(huì)影響其服役壽命。通常，氧化膜的演化是結(jié)構(gòu)材料腐蝕過程的具體表現(xiàn)，因此關(guān)注氧化膜的演化規(guī)律對(duì)于研究結(jié)構(gòu)材料耐LBE腐蝕機(jī)理具有重要意義。 

　　針對(duì)上述問題，研究人員研究了高溫LBE環(huán)境下鈰（Ce）對(duì)中國低活化馬氏體（CLAM）鋼氧化膜演化的影響與作用機(jī)理。腐蝕試驗(yàn)結(jié)果顯示：500h時(shí)，CLAM鋼樣品和Ce-CLAM鋼樣品分別產(chǎn)生了近似圓形、板條狀的磁鐵礦島嶼（圖1）；1500h時(shí)，CLAM樣品氧化膜發(fā)生明顯脫落，而Ce-CLAM僅發(fā)生局部脫落（圖2）。與CLAM鋼樣品相比，Ce-CLAM鋼樣品的氧化膜顯示出較好的連續(xù)性、完整性和粘附性。在此基礎(chǔ)上提出了Ce影響磁鐵礦形貌機(jī)理模型（圖3）和氧化膜演化模型。這些可為鉛冷快堆結(jié)構(gòu)材料耐LBE腐蝕性能的深入研究提供一定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論參考。 

　　該項(xiàng)研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)及中國科學(xué)院國際合作項(xiàng)目的資助。 

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2022.154109 　 

圖1 腐蝕500h后試樣的典型表面形貌與掃描結(jié)果 

圖2 腐蝕1500h后典型表面形貌與掃描結(jié)果（a-b）CLAM，（c-d）Ce-CLAM 

圖3 CLAM鋼和Ce-CLAM鋼樣品島狀磁鐵礦生長機(jī)理模型