【摘 要】
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316L不锈钢被广泛应用于核反应堆中的堆芯构件、反应堆容器、回路管道和热交换器等结构件,其中,大部分回路管道和热交换器的处于高温熔融盐工作环境。为提升核用316L不锈钢结构件的使用寿命,探讨其再制造的可行性,本文采用激光熔覆技术在316L不锈钢基体表面制备了316L合金熔覆涂层,并研究稀土Y2O3对熔覆层宏观形貌、微观组织、力学性能和耐蚀性能的影响。利用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对熔
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316L不锈钢被广泛应用于核反应堆中的堆芯构件、反应堆容器、回路管道和热交换器等结构件,其中,大部分回路管道和热交换器的处于高温熔融盐工作环境。为提升核用316L不锈钢结构件的使用寿命,探讨其再制造的可行性,本文采用激光熔覆技术在316L不锈钢基体表面制备了316L合金熔覆涂层,并研究稀土Y2O3对熔覆层宏观形貌、微观组织、力学性能和耐蚀性能的影响。利用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对熔覆层的物相和微观组织进行分析,发现添加Y2O3能够改善熔覆质量使组织更加均匀,使贯穿于熔覆层中部生长的柱状晶减少。Y元素和Mo元素大部分在晶界偏聚;但添加Y2O3在熔覆层没有发现新的物相,主要由γ-（Fe,Ni）和Cr Fe7C0.45两种物相组成。通过显微硬度仪和摩擦磨损试验仪对熔覆层的硬度和耐磨性进行测试,发现添加0-1.4 wt.%Y2O3没有明显提升熔覆层的显微硬度,但是使熔覆层的硬度波动幅度减小,说明使组织均匀化;熔覆层在加入Y2O3后磨损剥落坑减少、粘着磨损减少、磨损深度减小;摩擦系数和磨损失重量随着Y2O3增加先减小后增大,1.0 wt.%Y2O3含量的熔覆层耐磨性最好。通过电化学工作站和高温熔盐腐蚀装置对熔覆层的耐蚀性进行研究,结果表明添加Y2O3之后熔覆层自腐蚀电位越来越正,自腐蚀电流密度变小。1.2wt.%Y2O3自腐蚀电流密度为2.160×10-8 A·cm-2相当于纯316L的2.1%;随着Y2O3含量的增加,容抗弧半径先增加后减小,1.0 wt.%Y2O3的316L熔覆层电荷转移电阻Rt值为2.258×10~6Ω·cm-2,约为纯316L熔覆层的100倍。说明添加Y2O3能够有效提升316L熔覆层的在Na Cl溶液中的耐蚀性。纯316L在熔盐腐蚀中晶界腐蚀比较严重,添加Y2O3熔覆层晶界腐蚀减少;没有大的腐蚀坑和剥落层的出现,且随着Y2O3含量的增加贫铬区的深度变化趋势是减小的,说明添加Y2O3能够使316L熔覆层耐熔盐腐蚀性能提高。
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