校企合作毕业设计

微通道换热器材料服役失效规律和机制研究

核工程与核技术

资助企业: 中国核动力研究设计院

企业导师: 赵永福

指导教师: 郭相龙

项目成员: 程奕力 李耿列 王薇

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项目简介

项目概述

以超临界二氧化碳布雷顿循环作为动力系统的铅铋反应堆具有广阔的应用前景,而印刷电路板微通道换热器(PCHE)是该类型核反应堆关键组件和研究难点。本项目针对服役于铅铋和超临界二氧化碳双侧传热介质中的PCHE所面临的选材和腐蚀问题,通过自主搭建的腐蚀设备模拟服役条件,进行腐蚀实验,通过成分优化自主设计含铝奥氏体不锈钢与成熟核级316LN材料对比,获得候选材料在服役介质中的腐蚀行为数据,厘清材料的腐蚀机理和因素影响机制。


项目目标

本项目通过进行在不同温度的超临界二氧化碳和铅铋合金中的腐蚀增重/减重和表面/截面腐蚀产物表征,定量获得材料腐蚀动力学数据和失效规律。最终总结并分析腐蚀试验数据,进行316LN不锈钢和新型含铝奥氏体不锈钢在超临界二氧化碳中的腐蚀失效机理研究,厘清腐蚀条件对材料腐蚀行为的影响规律,并建立材料在超临界二氧化碳与铅铋中腐蚀行为的数学物理模型。


项目成果

采用扫描电子显微镜对材料的腐蚀表面及横截面的组织结构/化学成分进行了分析,获得了不同温度液态铅铋及超临界二氧化碳中进行不同时间测试后材料表面腐蚀层的厚度、粗糙度和微观结构参数;同时获得了铅铋及超临界二氧化碳环境中,材料均匀腐蚀后表面氧化膜厚度、粗糙度、相成分以及微观组织结构等关键的参数,建立了测试的变量与上述关键参数之间的关系,构建了材料在两种环境中表面氧化膜生长的动力学模型与腐蚀物理模型。


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