核聚变反应堆保护层抗剥落机理的研究

...

α-Al2O3 protective layer that sticks to metal surface with functions of an anchor and peg

核聚变反应堆、快中子增殖反应堆和太阳能热电厂作为低环境影响和无资源限制的电厂正在得到发展。由于这些发电厂在高温下运行,传热量大,科学家们正在研究使用液态金属(具有优异的传热性能)作为冷却剂的组件。

液态金属包层(安装在堆芯上的金属壁)和液态金属导流器(接收热量并排出废气)是核聚变反应堆中最重要的部件之一,作为创新的能量转换装置备受关注。然而,选择与高温液态金属化学相容的结构材料一直是一个挑战。

东京工业大学副教授近藤正敏(Masatoshi Kondo)以液态金属冷却剂为研究对象,利用先进的结构材料对其耐化学腐蚀性能进行了研究。他发现,腐蚀的原因是金属成分从与液态金属接触的材料中浸出,以及液态金属和钢铁材料的合金化。

他发现,通过在液态金属部件的结构材料表面形成致密的保护氧化层,可以显著减少腐蚀。形成稳定的保护氧化层以抑制这种腐蚀是使液态金属基组件成为现实的关键。这项研究发表在《表面与涂层技术》杂志上。

由Kondo领导的联合研究小组与横滨国立大学和国立聚变科学研究所合作,重点研究了氧化物分散强化(ODS) FeCrAl合金形成由致密结构组成的α-Al2O3 (α氧化铝)层的事实,并确定了促进层生长的因素和使层抵抗从基体上脱落的机制。

α-Al2O3层在高温液态金属环境中提供出色的保护。ODS Fe15Cr7Al合金具有优异的高温强度,是下一代电厂的强大潜在结构材料。

合金可在空气中1000℃氧化10小时,形成α-Al2O3层。图1为ODS Fe15Cr7Al合金上形成的α-Al2O3层的横截面显微镜图像及其组成元素的分布。虽然它的厚度只有1.28微米,约为人类头发厚度的1/80,但它的结构非常紧凑,铝和氧分布均匀,如图1(b)所示。

同时,研究小组发现α-Al2O3层中形成了Ti、Y、Zr等活性元素的氧化物,如图1(c)所示。这是因为ODS Fe15Cr7Al合金的活性元素在其微观结构中分散为微小的氧化物颗粒,并迁移到层中形成氧化物。

对比几种类型的FeCrAl合金形成的氧化层的显微组织和生长速度,发现不含活性元素的合金在层内不形成这些氧化物,其层生长缓慢。这些值得信赖活性元素的氮化氧化物起“氧-o”的作用只有扩散路径”,促进层生长和改善势垒性能(图2)。α-Al2O3 protective layer that sticks to metal surface with functions of an anchor and peg

保护层必须能抵抗剥落。在这项研究中,研究小组对ODS-FeCrAl合金上形成的α-Al2O3层进行了划痕测试,以测量用尖针划伤和剥离该层所需的力的大小。结果表明,ODS-FeCrAl合金具有优异的粘接性能。

α-Al2O3层抗剥落的机理如图2所示。首先,从衬底向层形成的活性元素的氧化物紧紧抓住层的微观结构,就像用来固定帐篷的钉子一样,并有助于提高附着力。这就是所谓的挂钩效应。

α-Al之间形成了不稳定的壶状结构界面2O3如图3(a)所示,随着层的厚度增加,该凹形界面的深度也随之加深。此外,如图3(b)所示,锯齿状界面越深,α-Al剥离所需的剪切应力越大2O3层,即stro提高层的附着力。α-Al2O3 protective layer that sticks to metal surface with functions of an anchor and peg

在上述氧扩散路径的模式中,层的生长以一种适度不均匀的方式促进,导致更深的锯齿界面和强锚定效应。通过溶液形成氧化物和其他层的方法也有,但与这些方法相比,本研究形成的层具有更强的附着力,结构致密,可以承受液态金属的流动。

紧凑、耐剥离屏障技术的发展为延长液体金属部件(如液体包层和分流器)的使用寿命提供了广阔的前景。在核聚变反应堆等先进的发电站和海水淡化、环境净化技术中应用液态金属技术,有望推动碳中性社会的建立。

本文来自作者[admin]投稿,不代表宇琨号立场,如若转载,请注明出处:https://cn.assite.cn/cskp/202506-869.html

(20)

文章推荐

  • 雪兰莪州的农业雄心在MAHA 2024上闪耀,重点是现代农业解决方案

    沙阿兰-在今年的农业、园艺和农业旅游展览会(MAHA2024)上,雪兰莪馆突出了各种举措和产品,包括旨在推进农业转型的植物转化农业雪兰莪(Peta)。国家基础设施和农业委员会主席伊扎姆·哈希姆(IrIzhamHashim)强调了国家对农业现代化的关注,特别是在

    2025年06月22日
    7
  • 国王学院社会学与社会政策评估榜单

    《2025年卫报大学指南》强调了国王学院在社会科学方面的卓越表现在《卫报》《2025年英国大学指南》中,国王学院在社会学和社会政策专业排名第一。对此,社会科学与公共政策学院(SSPP)院长LindaMcKie教授评论道:“

    2025年06月22日
    13
  • 观点:好哀悼,美国:我们在悲痛中团结在一起

    在独立日周末前夕,我们作为美国人,体验到团结的结缔组织。在全国各地的庆祝活动中,家家户户都在公园里野餐,门口台阶上挂着旗帜,烟花把空气染成红色和白色。和蓝色。在这一刻,尽管我们存在政治分歧,但我们对自由的创始理想是坚定的。248年后的今天,这些理想成为了大选前文化战争的

    2025年06月22日
    13
  • 超过500名Icon集团受害者向OCPB报告损失;部长着眼于直销行业的法律改革

      Jiraporn部长对直销行业加强监管和法律改革的必要性表示担忧,直销行业过去曾造成公众伤害。曼谷,泰国——总理办公室部长JirapornSindhuprai提供了Icon集团有限公司调查的最新情况,透露有504名受害者提出索赔,总损失超过1.18亿泰铢。消费者保护委员会办公室(O

    2025年06月22日
    11
  • 针对最近的疑似干预,日本采取了什么策略?

    路透东京8月8日电---日本本月被怀疑多次干预汇市以支撑日圆,突显出日本对进口商品价格上涨导致日圆下跌给家庭带来的痛苦感到不安。尽管当局尚未证实是否干预汇市,但以下内容解释了日本政府的干预策略,以及此举对日本货币政策可能意味着什么:他们为什么要

    2025年06月21日
    10
  • 阿姆斯特丹游行者呼吁气候行动,荷兰大选迫在眉睫

      托比·斯特林阿姆斯特丹(路透社)-周日,成千上万的抗议者在阿姆斯特丹举行游行,要求立即采取行动应对气候变化,距离该国大选还有10天。当地警方表示,约有7万人参加了游行,其中包括气候活动家格蕾塔·滕伯格和前欧盟气候变化负责人弗兰斯·蒂默曼斯,后者将在即将举行的选举中领导工党和绿党。

    2025年06月21日
    12
  • 阿森纳在进攻上的新深度提升了坂武凯约的计划,这可能是争夺冠军的关键因素

    从加布里埃尔·马蒂内利替补出场到他的近距离射门,仅仅过了短短8分钟,阿森纳就在周六的酋长球场领先南安普顿。他的影响证明了米克尔·阿尔特塔在正确的时间使用正确的球员的精明决策,但这也展示了枪手现在拥有的进攻区域深度的实力。在进攻端轮换和改变的能力已经被证明

    2025年06月21日
    10
  • 肯尼亚法院裁定Meta可以因承包商裁员而被起诉

      内罗毕(路透社)——周五,肯尼亚法院裁定,Facebook母公司meta可能在这个东非国家被起诉,原因是一家承包商解雇了数十名内容管理员。去年,内容审查员起诉meta和两名当地承包商,称他们因组织工会而失去了在Sama公司的工作。Sama是一家肯尼亚公司,负责审核Faceb

    2025年06月21日
    12
  • 警察踢人头部的视频引发愤怒,数百人聚集在警察局外

      周三晚上,数百人聚集在罗奇代尔的大曼彻斯特区警察总部外,抗议一段视频显示一名警察在曼彻斯特机场踢了一名男子的头部。此前,一段视频显示曼彻斯特机场的一名警察踢了这名男子。大约有200人参加了游行,一些人戴着口罩,高呼“GMP可耻”。在现场的人也燃放了烟花。一名抗议者表达了人群的情绪

    2025年06月21日
    12
  • 监管机构要求哈里斯和特朗普披露35万亿美元债务方案

      一个联邦预算监督机构呼吁副总统卡玛拉·哈里斯和前总统唐纳德·特朗普向选民展示他们应对国家债务的方案。根据财政部的数据,美国的债务总额已达到35.67万亿美元。过去二十年间,预算赤字的持续增加显著加重了联邦政府的债务负担。哈里斯和特朗普尚未公开具体的解决方案

    2025年06月21日
    10

发表回复

本站作者后才能评论

评论列表(4条)

  • admin
    admin 2025年06月12日

    我是宇琨号的签约作者“admin”!

  • admin
    admin 2025年06月12日

    希望本篇文章《核聚变反应堆保护层抗剥落机理的研究》能对你有所帮助!

  • admin
    admin 2025年06月12日

    本站[宇琨号]内容主要涵盖:国足,欧洲杯,世界杯,篮球,欧冠,亚冠,英超,足球,综合体育

  • admin
    admin 2025年06月12日

    本文概览:...

    联系我们

    邮件:宇琨号@sina.com

    工作时间:周一至周五,9:30-18:30,节假日休息

    关注我们