УДК 621.7/.9(06) Физика, химия и компьютерная разработка материалов А.В. ШУЛЬГА Московский инженерно-физический институт (государственный университет) МАССОПЕРЕНОС КОМПОНЕНТОВ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ В ПАРОВОЙ ФАЗЕ НАД РАСПЛАВЛЕННЫМ ЛИТИЕМ Рассмотрены результаты исследования жаропрочных коррозионно-стойких сталей после длительных ампульных испытаний в литии и в паровой фазе над расплавленным литием с применением методов авторадиографии, микрорентгеноспектрального, рентгеновского фазового анализа. Проведен анализ данных по изотермическому переносу основных легирующих элементов жаропрочных коррозионно-стойких сталей в литии и в паровой фазе над литием, предложен механизм массопереноса. Коррозионное воздействие жидкометаллических теплоносителей на жаропрочные коррозионно-стойкие стали в значительной мере обусловлено массопереносом легирующих элементов [1], [2]. Экспериментальные результаты коррозионных испытаний обычно приводятся для образцов, помещенных в жидкометаллическую среду (расплавленный литий), а характер воздействия паровой фазы обычно не рассматривается. Следует отметить, что для более полного представления о природе коррозионного воздействия, необходим также анализ процессов, протекающих в паровой фазе. Это позволит в частности уточнить механизм массопереноса в жидкой фазе, поскольку его особенности определяют возможность переноса в паровой фазе. В работе проведен анализ результатов комплексного исследования массопереноса основных легирующих элементов замещения и углерода, особенностей структурно-фазового состояния образцов легированных сталей после ампульных испытаний в среде жидкого лития и лития с добавкой водорода (Li + 0,05%Н), а также в паровой фазе при температурах 600С и 700С в течение 1000 час. и 1400 час. соответственно. В качестве объекта исследования выбраны аустенитные стали ЭП172, ЭП168, Х18Н10Т. Применялись следующие технологии получения сталей: традиционная и с применением быстрозакаленных порошков (гранульная металлургия, РИБЗ-технология) [1]. На основе анализа результатов длительных коррозионных испытаний установлен массоперенос в компонентов коррозионно-стойких жаропрочных сталей в паровой фазе над расплавленным литием. 100 ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 9 УДК 621.7/.9(06) Физика, химия и компьютерная разработка материалов В результате массопереноса на поверхности герметичного контейнера – ампулы, находящейся в контакте с паровой фазой наблюдалось образование -фазы. В тоже время на поверхности, контактирующей с расплавленным литием, в котором находились образцы легированных сталей, происходило науглероживание с образованием выделений карбидной фазы Cr23C6. Предложенный ранее 1 механизм массопереноса в жидком литии посредством химического транспорта с участием транспортирующего агента в виде оксида углерода и карбонилов согласуется с полученными результатами. Термодинамика процесса изотермического переноса в системе: поверхность ампулы (сталь 12Х18Н10Т), парогазовая среда, образец (легированная сталь заданного состава и структурно-фазового состояния), жидкометаллическая среда (литий, литий с добавкой водорода) определяет возможность протекания процесса и его направление. Величина химического потенциала компонента зависит от его концентрации в той или иной фазе, а точнее от его активности. Кинетика массопереноса в значительной степени определяется механизмом транспорта. Критерием образования молекулы транспортирующего агента является меньшая термодинамическая прочность по сравнению с прочностью связи в фазе, являющейся продуктом транспорта. Для углерода в качестве транспортирующего агента в натрии рассматривается карбонил натрия, а для углерода в калии возможно образование в качестве транспортирующего агента карбоната калия, который удовлетворяет указанному критерию термодинамической прочности 2. Карбонат лития также характеризуется меньшей термодинамической прочностью, чем карбонат натрия и может рассматриваться как транспортирующий агент. По результатам работы можно считать, что в условиях ампульных коррозионных испытаний в литии существуют реальные условия образования карбонилов компонентов легированных сталей и их участия в процессе переноса компонентов сталей, как в жидкой, так и в паровой фазе. Список литературы 1. Шульга А.В. О механизме переноса легирующих элементов в литии при изотермическихиспытаниях коррозионно-стойких сталей // Сб. трудов. Научная сессия МИФИ-2005. М.: 2005. Т.9. С.102–103. 2. Литий в термоядерной и космической энергетике XXI века / В.Н. Михайлов, В.А. Евтихин, И.Е. Люблинский, А.В. Вертков, А.Н. Чуманов. М.: Энергоатомиздат. 1999. С.528. ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 9 101