Los aceros ferríticos/martensíticos y los aceros austeníticos son los principales materiales candidatos para sistemas avanzados de energía nuclear. La resistencia a la corrosión de los materiales es uno de los factores que garantiza el servicio seguro de los componentes clave. Dado que la resistencia a la corrosión de los materiales está altamente relacionada con las características de las películas de óxido formadas, es crucial investigar las películas de óxido de los materiales candidatos en agua a alta temperatura.
Investigadores del Instituto de Física Moderna (IMP) de la Academia China de Ciencias (CAS) seleccionaron materiales candidatos (15-15Ti, 316L y T91) para estudiar su comportamiento de oxidación temprana en vapor a alta temperatura y el proceso de evolución de la microestructura del óxido. . Los resultados fueron publicados en el Journal of Materials Science &Technology .
La capa rica en Ni en la película de óxido de los aceros austeníticos (15-15Ti, 316L) está compuesta de óxido de espinela Fe-Cr y una fase rica en Ni. Los investigadores del IMP encontraron una gran cantidad de nanoporos en la capa interna de óxido que podrían servir como un canal de transporte rápido de gas para oxidante. Revelaron el proceso de evolución de la capa rica en Ni y el mecanismo de formación de nanoporos en la capa interna de óxido.
Como producto de la migración de elementos y la agregación de vacantes durante el proceso de corrosión, los poros también tienen una influencia importante en el comportamiento de oxidación dominado por la difusión. Los investigadores utilizaron microscopía electrónica de transmisión (TEM) para estudiar más a fondo la microestructura de las películas de óxido 316L y T91, centrándose en las características microscópicas como la morfología, la distribución y el tamaño de los poros dentro de la película.
Las observaciones de alta resolución utilizando TEM mostraron que la capa interna de las películas de óxido 316L y T91 es más porosa que la capa externa a nanoescala, lo cual es diferente de la mayoría de las observaciones anteriores usando microscopios ópticos y microscopios electrónicos de barrido. Al analizar la fase, estructura y composición de la película de óxido, quedó claro que la resistencia a la oxidación del 316L es mejor que la del T91 en vapor de alta temperatura debido a su capa interna de óxido porosa rica en Cr.
A continuación, los investigadores revelaron el mecanismo de influencia de los nanoporos en el comportamiento de los materiales ante la corrosión oxidativa. Con el cálculo del modelo, sugirieron que la migración y difusión del elemento Ni era el factor dominante en la formación de nanoporos en la capa interna de óxido del acero austenítico 316L expuesto a vapor a entre 350 °C y 500 °C.
Este estudio proporciona una base científica y soporte técnico para la investigación y desarrollo de nuevos materiales anticorrosión.
Más información: Chao Liu et al, estudio comparativo TEM sobre películas de óxido de acero 316L y T91 expuestas a vapor a 350-500 °C, Journal of Materials Science &Technology (2023). DOI:10.1016/j.jmst.2023.07.046
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
