客户成果分享丨高温烟气对铁素体钢的腐蚀-医疗器械网

客户成果分享丨高温烟气对铁素体钢的腐蚀

来源：布鲁克纳米分析部分类：动态 2024-05-14 10:15:13 63阅读次数

铁素体耐热钢以其优秀的机械性能和低廉的成本被广泛用于电站的关键部件。然而长时间暴露在高温有害环境中使得铁素体和腐蚀失效变得无法避免。近日，来自清华大学的研究团队就对铁素体耐热钢（T91）在高温含硫环境中的氧化机理进行了研究并提出了一种新的氧化模型。

图1 铁素体耐热钢表面的腐蚀层元素分布

在本文中研究人员首先通过大范围EDS面扫描确定了各个氧化层的元素分布（如图1所示），其中在内层Fe-Cr氧化层之下还发现了富含S元素的颗粒带。进一步放大该区域如图2所示，可见该物质带为亚微米级S元素和Cr元素富集的颗粒所组成。随后研究人员对该颗粒带附近元素和物相分布进行了重点研究。图3中可见内部氧化层中的晶界为优先氧化区域，并检测出少量S元素分布。同时富集S和Cr的颗粒带与铁素体之间存在M23C6碳化物逐渐溶解且Cr大量减少的区域。同时图4中富含V的MX相在该区域中也未完全溶解。

图2 放大观察富含S和Cr元素的颗粒带

布鲁克FlatQuad平插式能谱仪探测器垂直于被测物表面，大幅提升信号量，使高分辨率元素分析成为可能。同时值得注意的是该样品中含有一定比例的Mo，在能谱检测中Mo和S的特征峰极为接近非常容易误识别（Mo-Lα= 2.292 keV，S-Kα=2.309keV），得益于布鲁克独家的在线解卷积功能，软件可以精确分离重叠峰，帮助研究人员轻松分辨基底中的Mo与腐蚀物S。

图3重点分析的颗粒带和基体中间区域元素分布

图4 富含V元素的MX相元素分布

研究人员后续结合EMPA和EBSD等手段得出结论：在内部氧化物层的前面的形成 CrS/Cr7S8 颗粒，硫化总是先于氧化，伴随着 M23C6 溶解，位错更加容易移动，并形成局部基体再结晶。CrS/Cr7S8通过扩散在再结晶铁素体晶界处的 MX 相周围成核。

更多研究内容请参考

Li, X., Li, K., Li, S., Cai, Z., & Pan, J. (2022). Revealing the oxidation mechanism of ferritic heat resistant steel in high-temperature flue gas. Corrosion Science, 205, 110441. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2022.110441

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