耐事故燃料包殼材料FeCrAl合金耐腐蝕性能研究

尹泓卜，胡述偉，黃莫一杰，邱 璽，趙艷麗，廖 楠，楊青峰，劉仕超，高士鑫

（中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院 核反應(yīng)堆系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)重點(diǎn)試驗(yàn)室，成都 610041）

包殼作為核燃料棒的關(guān)鍵部件，是防止放射性物質(zhì)泄漏的第一道安全屏障，并長(zhǎng)期服役于強(qiáng)中子輻照、高溫、冷卻劑腐蝕和內(nèi)外應(yīng)力作用等復(fù)雜環(huán)境，其完整性直接影響到反應(yīng)堆堆芯的安全性。在反應(yīng)堆實(shí)際工況下，包殼內(nèi)壁可能會(huì)與芯塊接觸，進(jìn)而導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂以及因氫化物析出引起的氫脆；包殼外壁則經(jīng)受高溫、高壓的冷卻介質(zhì)和嚴(yán)苛的中子輻照，進(jìn)而發(fā)生因接觸冷卻介質(zhì)導(dǎo)致的化學(xué)腐蝕。

褔島核事故后，耐事故燃料（Accident Tolerant Fuel，ATF）的研發(fā)備受矚目。隨著ATF 研究的深入及新材料的研發(fā)，F(xiàn)eCrAl 由于具有高強(qiáng)度、優(yōu)異的變形能力和抗高溫氧化性能，而被認(rèn)為是最有希望替代傳統(tǒng)Zr 合金包殼的材料之一。正是由于FeCrAl 包殼的耐腐蝕性能直接影響到燃料芯塊的安全和性能，因此被當(dāng)作輕水堆的一個(gè)重要評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。然而，盡管目前有很多有關(guān)FeCrAl 腐蝕的報(bào)道，但其具體腐蝕行為機(jī)理并未達(dá)成共識(shí)［1］。本文從FeCrAl 的氧化動(dòng)力學(xué)、腐蝕過(guò)程及影響因素對(duì)其腐蝕行為進(jìn)行分析，以期為FeCrAl 在輕水堆的腐蝕研究提供參考。

1 關(guān)于FeCrAl 腐蝕的分析

FeCrAl 的耐腐蝕性能主要取決于合金中各元素在不同腐蝕環(huán)境下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)形成的氧化層，進(jìn)而阻止合金基體進(jìn)一步發(fā)生氧化的能力。

（1）在典型核電廠水化學(xué)環(huán)境的腐蝕下，F(xiàn)eCrAl 合金會(huì)在基體表面形成多層氧化膜（主要為Cr 氧化物），且氧化膜隨合金與冷卻介質(zhì)接觸時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸變得致密，進(jìn)而阻止基體被進(jìn)一步的腐蝕（多層氧化膜會(huì)阻止氧擴(kuò)散進(jìn)入合金基體）；

（2）在事故工況下，F(xiàn)eCrAl 合金的耐腐蝕性能主要取決于Al 元素發(fā)生氧化反應(yīng)形成的Al2O3氧化層。同時(shí)FeCrAl 的耐受溫度更高［2］（相比于傳統(tǒng)Zr 合金），有效減緩了LOCA 工況的進(jìn)程及燃料的惡化。

1.1 氧化動(dòng)力學(xué)分析

在核電廠水環(huán)境下，F(xiàn)eCrAl 合金中的Fe 和Al 會(huì)往外擴(kuò)散并被氧化形成氧化膜，且部分發(fā)生溶解，而Cr 在內(nèi)層（靠近合金基體）被擴(kuò)散進(jìn)來(lái)的氧化性物質(zhì)（如O 等）氧化形成Cr 氧化物，Cr 氧化物層可阻擋Fe 和Al 往外擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)基體的保護(hù)。

（1）在加氫水環(huán)境（Dissolved Hydrogen，DH）下，F(xiàn)eCrAl 合金由于金屬溶解而表現(xiàn)出腐蝕失重，這是由于Fe 向表層的遷移被Cr 層所限制，因富Fe 析出相的溶解而導(dǎo)致包殼失重，其質(zhì)量變化規(guī)律表現(xiàn)出拋物線動(dòng)力學(xué)性質(zhì)；

（2）在加氧水環(huán)境（Dissolved Oxygen，DO）下，F(xiàn)eCrAl 合金表現(xiàn)為腐蝕增重，這是由于氧促進(jìn)了金屬表面氧化層的形成。

由于試驗(yàn)條件不同，目前就FeCrAl 合金在核電廠溫度下的腐蝕動(dòng)力學(xué)并未達(dá)成共識(shí)，但根據(jù)腐蝕試驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)分析，F(xiàn)eCrAl 合金表面形成的氧化物質(zhì)量隨腐蝕時(shí)間的變化規(guī)律遵循拋物線動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。當(dāng)腐蝕時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)，F(xiàn)eCrAl 合金表現(xiàn)出同時(shí)受到腐蝕增重和失重影響的現(xiàn)象，且變化率會(huì)明顯改變。此外，F(xiàn)eCrAl在1200℃高溫蒸汽環(huán)境表現(xiàn)出的失重也表現(xiàn)出相同的動(dòng)力學(xué)特性。

1.2 腐蝕過(guò)程及機(jī)理

在腐蝕過(guò)程中，F(xiàn)eCrAl 合金表面氧化膜的生長(zhǎng)依賴于在基體與氧化層界面上形成的氧空位。而氧空位的形成會(huì)消耗金屬離子，但金屬離子可由基體中金屬空位的移動(dòng)而得到補(bǔ)充。FeCrAl 合金的腐蝕特性是由腐蝕環(huán)境參數(shù)以及參與化學(xué)反應(yīng)的元素（如Fe，Cr 和Al 等）的綜合因素共同決定的。試驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)eCrAl 合金在非DH 水環(huán)境下的腐蝕程度并不嚴(yán)重；在普通水化學(xué)環(huán)境下，氧化膜內(nèi)的在金屬基體附近的富Cr 相可能是增強(qiáng)氧化膜抗腐蝕性的原因。

如表1所示，在核電廠典型運(yùn)行溫度（280℃～360℃）水質(zhì)環(huán)境下腐蝕時(shí)，F(xiàn)eCrAl 合金表面會(huì)形成單層、雙層、三層氧化層。當(dāng)在純水中溶解氧時(shí)，會(huì)形成保護(hù)性的一層Fe 氧化物或富Fe 尖晶石；而在純水中溶解氫時(shí)，則會(huì)形成雙層氧化物，內(nèi)層氧化物為富Cr 尖晶石，外層表面為富Fe 尖晶石或Fe 氧化物。當(dāng)其在加Li+水環(huán)境下時(shí)，會(huì)觀察到存在于外層和內(nèi)層之間的過(guò)渡層。在相同水化學(xué)環(huán)境下形成的不同成分的氧化物歸結(jié)于合金中的Fe 含量的不同。

表1 FeCrAl 在模擬核電廠水環(huán)境下（≤360℃）的腐蝕Table 1 Corrosion of FeCrAl under simulated power plant water environment（≤360℃）

合金中的Fe 和Cr 元素為主要參與氧化膜形成的元素。當(dāng)水達(dá)到亞臨界狀態(tài)時(shí)，溶解的氧會(huì)很大程度上影響保護(hù)性氧化物的形成。合金中足夠多的Fe 與O 或Cr 發(fā)生反應(yīng)會(huì)形成富Fe 層，F(xiàn)e2O3是最常見(jiàn)的相（通常為α-Fe2O3）。當(dāng)合金中的Si 含量較多時(shí)，F(xiàn)e 則會(huì)被氧化為含有SiO2的Fe2SiO4。而在輻照下，合金基體表面會(huì)形成更多的空位，且會(huì)促進(jìn)尖晶石氧化形成CrO2（OH）2，并傾向于附著在有冷卻介質(zhì)流過(guò)的核反應(yīng)堆燃料棒表面，進(jìn)而導(dǎo)致管材熱轉(zhuǎn)換效率降低。在硼鋰水質(zhì)環(huán)境下（與實(shí)際核電廠運(yùn)行水質(zhì)環(huán)境十分相似），如圖1 所示，合金表面的腐蝕產(chǎn)物為：外層Fe3O4和內(nèi)層尖晶石，且在合金基體和氧化膜內(nèi)層的界面存在過(guò)渡層。

圖1 FeCrAl 在H3BO3 和LiOH 水化學(xué)環(huán)境下的腐蝕過(guò)程［3］Fig.1 The corrosion process of FeCrAl in H3BO3 and LiOH aqueous chemical environments［3］

由于在內(nèi)層氧化層與基體界面處的O 含量相對(duì)較低，導(dǎo)致多晶尖晶石氧化物的形成，而其表面的孔隙是由于O 向內(nèi)擴(kuò)散速率低于向外擴(kuò)散速率所致。在內(nèi)層氧化層與基體界面處的O含量達(dá)到最低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致由基體釋放出的Fe2+離子驅(qū)動(dòng)力不足，這使得基體中的Fe 會(huì)保持為Fe0。而Al/Cr 對(duì)應(yīng)氧化物需求的臨界氧分壓比Fe 的低，因此會(huì)優(yōu)先氧化，形成富Al/Cr 氧化物，富Al/Cr 氧化物和Fe 組成過(guò)渡層。少量Fe2+的溶解會(huì)導(dǎo)致過(guò)渡層內(nèi)孔隙的形成。FeCrAl 合金的失重可能是由于過(guò)渡層表面上的多孔結(jié)構(gòu)以及多晶尖晶石和氧化物的剝落導(dǎo)致的。

如表2 所示，在中間溫度區(qū)間（～600℃），F(xiàn)eCrAl 的腐蝕表現(xiàn)為第一保護(hù)相的分解和第二保護(hù)相的形成，即內(nèi)部尖晶石和外部Fe 氧化物（Fe2O3或者Fe3O4）的形成。腐蝕性陰離子會(huì)導(dǎo)致第一保護(hù)相的失效并促進(jìn)其轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂卸鄬咏Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)的腐蝕產(chǎn)物。緩慢形成的Al/Cr 氧化物與FeCrAl 抗腐蝕密切相關(guān)。

表2 FeCrAl 在高溫環(huán)境下（≥600℃）的腐蝕Table 2 The corrosion of FeCrAl under high temperature environment（≥600℃）

在高溫區(qū)間（～＞1000℃）蒸汽中的腐蝕時(shí)，F(xiàn)eCrAl 表面會(huì)形成Al2O3層，在合金表面也觀察到不同尺寸的孔洞。這是由于Al 原子向外擴(kuò)散形成保護(hù)層而留下了孔隙。如果溫度繼續(xù)升高，擴(kuò)散將會(huì)加劇，進(jìn)而導(dǎo)致厚的金屬間化合物層和大的孔的形成。在高溫蒸汽下于FeCrAl合金表面形成致密的α-Al2O3可以阻止其他元素被氧化，進(jìn)而顯著降低氧化速率。Al2O3的轉(zhuǎn)變遵從以下順序：γ-Al2O3→θ-Al2O3→α-Al2O3或γ-Al2O3→δ-Al2O3→θ-Al2O3→α-Al2O3。亞穩(wěn)態(tài)（γ，δ，θ）Al2O3（形成于≥500℃溫度區(qū)間）向α-Al2O3的轉(zhuǎn)變通常發(fā)生在900℃～1000℃溫度區(qū)間內(nèi)。FeCrAl 合金中Cr和Al 含量的變化會(huì)改變Al2O3轉(zhuǎn)變的順序。而Fe2O3和Cr2O3是合金在低溫蒸汽下的早期氧化產(chǎn)物。在高溫下，F(xiàn)e 和Cr 氧化物與蒸汽發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生揮發(fā)性的氫氧化物，進(jìn)而從合金表面剝落，隨后FeCr2O4成為主要的氧化產(chǎn)物。AlFe3則是由向外擴(kuò)散的Al 原子與FeCrAl 合金中Fe 原子及缺陷發(fā)生交換作用而形成?？傊?，不同的氧化溫度和環(huán)境會(huì)導(dǎo)致不同的氧化物相的形成。

2 影響FeCrAl 腐蝕的因素

2.1 水化學(xué)環(huán)境的影響

典型一次水化學(xué)環(huán)境（核電廠正常工況運(yùn)行溫度）含有硼酸和氫氧化鋰、溶解氫、溶解氧、陰離子（Cl-、F-、），陽(yáng)離子（Mg2+、Na+、Si4+等），并添加Zn 或重金屬等。

溶解氫（DH）和溶解氧（DO）的水化學(xué)環(huán)境，會(huì)使FeCrAl 合金氧化物上產(chǎn)生電位，從而促進(jìn)氫的吸收。與DO 相比，DH 主要影響氧化層的厚度。低濃度DH 可形成厚且穩(wěn)定的氧化膜（阻止離子進(jìn)一步擴(kuò)散），降低合金應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的敏感性；高濃度DH 則有利于合金元素的穩(wěn)定性。DH 和DO 對(duì)氧化層結(jié)構(gòu)的影響如下：

（1）DH 和DO 導(dǎo)致FeCrAl 合金中金屬離子擴(kuò)散速度差異（Fe2+＞Ni2+＞＞Cr3+/Al+），并使得Fe 和Cr 選擇性溶解；

（2）H 在滲透入合金基體時(shí)，會(huì)中合擴(kuò)散通道周圍金屬原子中的電子，從而削弱金屬鍵；

（3）H 原子降低了O 在基體中的吸附和擴(kuò)散能，使O 更容易穿透表面，進(jìn)而促進(jìn)氧化過(guò)程。

陰離子的存在會(huì)引起電化學(xué)腐蝕，進(jìn)而誘發(fā)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。陰離子對(duì)晶間應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的影響順序?yàn)椋?］。其中，研究較多的為Cl-早期誘發(fā)的點(diǎn)蝕，當(dāng)其與殘余應(yīng)力結(jié)合時(shí)，導(dǎo)致覆層材料應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。而Fe-與合金元素之間的相互作用也會(huì)導(dǎo)致合金腐蝕，會(huì)影響氧化物的形成。

陽(yáng)離子（Na+、Mg2+、Zn2+、Al3+、Zr4+和La3+）會(huì)隨冷卻劑的流動(dòng)附著于合金表面，并抑制合金（尤其是鐵基合金）的腐蝕。Mg2+可最快加速合金的失效，Ca2+需要更長(zhǎng)的時(shí)間，Na+最慢。而Zn 會(huì)取代尖晶石氧化物晶格間隙中的Fe、Ni、Co 等元素，形成更穩(wěn)定的Zn 氧化物，同時(shí)，Zn 可以減少合金表面氧化物的缺陷，從而改善合金的電化學(xué)腐蝕行為［4］。

2.2 合金成分的影響

在FeCrAl 合金中，除含量最多的Fe 外，其他元素（Cr、Al、Si、Y、Ti、Hf、Zr）也參與腐蝕反應(yīng)。

在低溫水化學(xué)中，Cr 參與反應(yīng)形成富含F(xiàn)eCr2O4或Cr2O3尖晶石的內(nèi)氧化層。在高溫氧化環(huán)境中，Cr 與外表面混合氧化物層轉(zhuǎn)化為Al2O3高度相關(guān)，較高的Cr 含量不僅會(huì)使Al 從內(nèi)部氧化轉(zhuǎn)變?yōu)橥獠垦趸?，還會(huì)減少外部FeOx氧化層的生長(zhǎng)。因此FeCrAl 合金中的Cr 含量應(yīng)確保外部Al2O3所需的Cr 大于避免Al 內(nèi)部氧化所需的Cr。而Al 的加入可以有效地生成Al2O3，提高合金的最高耐受溫度（即高溫蒸汽下的耐蝕性），這是FeCrAl 取代Zr 合金包殼關(guān)鍵影響因素［5］。對(duì)于高溫蒸汽環(huán)境（＞1000℃），F(xiàn)eCrAl 合金中的Cr 含量應(yīng)達(dá)到20%；但當(dāng)Cr 超過(guò)8.5 wt%時(shí)，中子輻照會(huì)導(dǎo)致合金的α′相析出，進(jìn)而使合金脆化。低Al 含量（1 wt%～3 wt%）會(huì)導(dǎo)致合金表面生成多孔尖晶石，抗氧化性較差；當(dāng)Al 達(dá)到4 wt%，可抑制位錯(cuò)環(huán)的產(chǎn)生，進(jìn)而減少反應(yīng)堆實(shí)際運(yùn)行期間FeCrAl 合金包層的硬化和脆化效應(yīng)；當(dāng)Al 超過(guò)5 wt%，雖可提高韌脆/韌脆轉(zhuǎn)變溫度，但會(huì)降低焊接部件的延展性，進(jìn)而影響合金的加工性能。

在FeCrAl 合金中，Si 與O 反應(yīng)生成SiO2，SiO2沉積在合金基體表面，與FeO 反應(yīng)會(huì)生成Fe2SiO4，可有效防止內(nèi)部氧化的發(fā)生。在高溫氧化環(huán)境下，微量Si 的加入會(huì)影響合金基體中Cr 的活性（抑制Cr 的蒸發(fā)）并防止保護(hù)性氧化物脫落。而在Cl-環(huán)境中，Si 可抑制FeCrAl 合金的腐蝕增重。但在一般水化學(xué)條件下，Si 對(duì)FeCrAl 合金的水熱腐蝕行為的影響有限。

活性元素，如Y、Ti、Hf、Zr、Ce、Ca、Mg 和La 等也對(duì)合金的腐蝕有一定影響。Y 的添加可以降低Al2O3的生長(zhǎng)速率，提高其附著力，提高FeCrAl 合金的抗高溫氧化能力。但Y 很容易揮發(fā)，其含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致FeCrAl 內(nèi)部氧化（過(guò)量摻雜效應(yīng)），應(yīng)將其含量控制在0 wt%～0.12 wt%。Ti 的添加可使合金形成具有等軸晶粒的外氧化區(qū)，進(jìn)而控制Al2O3的生長(zhǎng)。Hf 對(duì)Al2O3的形成規(guī)模有很大影響，即影響陰離子和陽(yáng)離子的遷移。Zr 可以減輕含C 的FeCrAl 合金的Al2O3片層剝落，并通過(guò)減小氧化物晶粒尺寸以及ZrO2的孔隙度來(lái)改變Al2O3的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也會(huì)促使Al2O3向內(nèi)生長(zhǎng)。Ce 的加入對(duì)晶粒細(xì)化和夾雜物改性產(chǎn)生影響，但含量應(yīng)低于使用溫度下的溶解度極限。由于Ca 和Mg 易揮發(fā)擴(kuò)散，從而降低其控制S 的能力。La 可增強(qiáng)Al2O3的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，增加比表面積。總之，活性元素對(duì)FeCrAl 合金氧化性能的影響可歸結(jié)為［6］：

（1）活性元素有助于改善Al2O3抗剝落性；

（2）活性元素影響Cr2O3和Al2O3的微觀結(jié)構(gòu)及晶粒尺寸和生長(zhǎng)方向；

（3）活性元素通過(guò)抑制S 偏析、減少褶皺等強(qiáng)化氧化物與合金的界面。

雜質(zhì)元素中，C 含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致Al2O3易剝落并縮短合金的服役壽命；S 會(huì)在Al2O3/FeCrAl界面處嚴(yán)重分離，可能并入Al2O3層；適當(dāng)含量的N 可以提高合金的耐腐蝕性能，但過(guò)量則會(huì)降低耐蝕性；向合金中添加O，可以通過(guò)固溶強(qiáng)化提高合金的屈服強(qiáng)度。

其他元素（W、Ta、Mo、Nb、V 和稀土元素等）主要是影響合金的耐蝕性以及高溫力學(xué)性能。Mo 起到固溶強(qiáng)化的作用，并阻礙再結(jié)晶，從而提高合金拉伸性能并保持熱穩(wěn)定性。Nb 可以阻止晶粒長(zhǎng)大，阻止位錯(cuò)滑移，并減小熱影響區(qū)的尺寸。Pt 可以顯著降低FeCrAl 合金的增重速率，并提供良好的氧化物相干性。而Mn、Co和P 等元素，更多地影響合金機(jī)械性能，而不是腐蝕性能。

2.3 輻照效應(yīng)的影響

輻照效應(yīng)會(huì)促進(jìn)總體的腐蝕和晶間腐蝕［7］。FeCrAl 在質(zhì)子輻照、電子輻照、離子輻照和中子輻照下的研究表明：質(zhì)子、電子和離子輻照會(huì)誘導(dǎo)富Cr 氧化物的內(nèi)分解，而快中子輻照導(dǎo)致的合金元素再分布則會(huì)加劇腐蝕。輻照會(huì)導(dǎo)致FeCrAl 表面形成缺陷，包括位錯(cuò)環(huán)和空位等。而由于缺陷的產(chǎn)生會(huì)縮短原子擴(kuò)散的路徑，因此加速了金屬與O 原子的結(jié)合，提高了腐蝕速率。腐蝕速率取決于輻照劑量。水在高能量密度輻照下的輻解產(chǎn)物也會(huì)長(zhǎng)期影響FeCrAl 合金的腐蝕過(guò)程。

2.4 溫度的影響

在低溫水化學(xué)中，溫度對(duì)合金腐蝕行為的影響主要體現(xiàn)在提升活化能和促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生進(jìn)而加速金屬溶解。而溫度對(duì)氣體環(huán)境中的腐蝕速率影響更大。不同溫度下FeCrAl 氧化膜的生長(zhǎng)機(jī)制不同：在900℃時(shí)，主要的氧化機(jī)制是Al 離子的擴(kuò)散；而在1200℃時(shí)，氧化是由O 離子的擴(kuò)散決定的，并伴隨著氧化膜的褶皺形成和剝離。

3 討論

目前，大部分FeCrAl 包殼腐蝕的研究工作都是在高壓釜試驗(yàn)裝置中開(kāi)展的，而在核電廠實(shí)際運(yùn)行工況下，包殼腐蝕不僅受到水化學(xué)環(huán)境的影響還會(huì)受到輻照效應(yīng)的影響。因此，深入開(kāi)展包殼在輻照環(huán)境下的腐蝕研究有助于進(jìn)一步厘清其腐蝕機(jī)理。而就燃料包殼的成功商業(yè)應(yīng)用而言，應(yīng)綜合考慮其力學(xué)性能、抗蠕變性能、抗輻射性能、中子經(jīng)濟(jì)性以及耐腐蝕性能等，因此，在考慮提升其耐腐蝕性能的同時(shí)也應(yīng)兼顧其他性質(zhì)的平衡。

從研究結(jié)果看，較之DH 水化學(xué)環(huán)境（與反應(yīng)堆實(shí)際水質(zhì)更為接近［8］），F(xiàn)eCrAl 在純水中的腐蝕數(shù)據(jù)代表性有限，很難準(zhǔn)確、全面地評(píng)價(jià)材料［9］；在腐蝕過(guò)程中，Al2O3在不同溫度環(huán)境下的轉(zhuǎn)化機(jī)理有待進(jìn)一步探索；FeCrAl 腐蝕是多因素綜合作用的結(jié)果，因此，多因素（合金元素、冷卻劑流速、水化學(xué)環(huán)境、溫度以及加工形變等）之間的耦合機(jī)理有待進(jìn)一步研究；此外，有關(guān)腐蝕性陰離子的作用機(jī)制、機(jī)理有待系統(tǒng)開(kāi)展。而FeCrAl 的中子經(jīng)濟(jì)性、氚釋放等問(wèn)題也應(yīng)統(tǒng)籌考慮。

4 總結(jié)

綜上分析，就腐蝕機(jī)制而言，F(xiàn)eCrAl 在反應(yīng)堆正常運(yùn)行溫度區(qū)間的腐蝕是Fe 的向外擴(kuò)散和優(yōu)先氧化以及O 的向內(nèi)擴(kuò)散；在高溫蒸汽環(huán)境下，F(xiàn)eCrAl 腐蝕是亞穩(wěn)態(tài)Al2O3向穩(wěn)態(tài)α-Al2O3的轉(zhuǎn)變。就腐蝕行為而論，F(xiàn)eCrAl 合金在不同氧化環(huán)境中的腐蝕行為較復(fù)雜，可表現(xiàn)為腐蝕增重、腐蝕失重以及兩種機(jī)制疊加的綜合表現(xiàn)。其腐蝕行為取決于腐蝕環(huán)境和主要合金元素所參與的化學(xué)反應(yīng)。一般在反應(yīng)堆正常運(yùn)行溫度區(qū)間，在DO 水化學(xué)環(huán)境中，會(huì)生成富含F(xiàn)e 氧化物或富Fe 尖晶石的氧化膜；而在DH 水化學(xué)環(huán)境則可觀察到具有內(nèi)部富Cr 尖晶石和外部富Fe 尖晶石或Fe 氧化物的雙層氧化膜；在Li+水化學(xué)環(huán)境中，除內(nèi)部和外部氧化膜外，還可能存在由富Al/Cr 氧化物構(gòu)成的過(guò)渡層；在高溫氧化氣氛中，F(xiàn)eCrAl 表面通常會(huì)形成具有防腐蝕作用的Al2O3。