氢同位素在Fe-Cr-Al合金中渗透行为研究

摘要

结构材料中的氢同位素渗透行为严重影响聚变堆的安全性和经济性.铁素体钢被认为是ITER和未来聚变堆包层极具潜力的候选结构材料,然而由于铁素体钢渗透率较大,因此在包层中需要在其表面增加一层渗透率极低的陶瓷阻氢渗透层.原位热氧化制备可以很好地解决包层内复杂构件表面阻氢涂层均匀性难题.氧化铝由于其高致密、高阻氢渗透效率被欧盟选为阻氢渗透参考材料.本文以商用Fe-Cr-Al钢(Cr22wt％,Al5wt％)为主要研究对象,通过800℃空气中90h保温获得热氧化层,利用氘气体驱动渗透装置对热氧化钢样品及未氧化钢样品的渗透参数进行测试,探寻含铝铁素体钢的阻氢应用可行性.实验结果显示,热氧化钢样品的氘气渗透率相比文献中F82H钢样品低约2个数量级,比文献中304不锈钢低约1个量级.带深度剖析X射线光电子能谱测试在氧化层中发现氧化铝,TEM对氧化层表征及晶型的确认正在进行中.