Os aços ferríticos/martensíticos e os aços austeníticos são os principais materiais candidatos para sistemas avançados de energia nuclear. A resistência à corrosão dos materiais é um dos fatores que garante o serviço seguro dos principais componentes. Uma vez que a resistência à corrosão dos materiais está altamente relacionada com as características dos filmes de óxido formados, é crucial investigar os filmes de óxido de materiais candidatos em água a alta temperatura.



Pesquisadores do Instituto de Física Moderna (IMP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) selecionaram materiais candidatos (15-15Ti, 316L e T91) para estudar seu comportamento inicial de oxidação em vapor de alta temperatura e o processo de evolução da microestrutura do óxido . Os resultados foram publicados no Journal of Materials Science &Technology .

A camada rica em Ni no filme de óxido dos aços austeníticos (15-15Ti, 316L) é composta de óxido de espinélio Fe-Cr e fase rica em Ni. Pesquisadores do IMP encontraram um grande número de nanoporos na camada interna de óxido que poderiam servir como um canal rápido de transporte de gás para o oxidante. Eles revelaram o processo de evolução da camada rica em Ni e o mecanismo de formação de nanoporos na camada interna de óxido.

Como produto da migração de elementos e agregação de vagas durante o processo de corrosão, os poros também têm uma influência importante no comportamento de oxidação dominado pela difusão. Os pesquisadores usaram microscopia eletrônica de transmissão (TEM) para estudar ainda mais a microestrutura dos filmes de óxido 316L e T91, concentrando-se nas características microscópicas, como morfologia, distribuição e tamanho dos poros dentro do filme.

Observações de alta resolução usando TEM mostraram que a camada interna dos filmes de óxido 316L e T91 é mais porosa do que a camada externa em nanoescala, o que é diferente da maioria das observações anteriores usando microscópios ópticos e microscópios eletrônicos de varredura. Ao analisar a fase, estrutura e composição do filme de óxido, ficou claro que a resistência à oxidação do 316L é melhor que a do T91 em vapor de alta temperatura devido à sua camada interna de óxido porosa rica em Cr.

Os pesquisadores revelaram então o mecanismo de influência dos nanoporos no desempenho da corrosão oxidativa dos materiais. Com o cálculo do modelo, eles sugeriram que a migração e difusão do elemento Ni era o fator dominante na formação de nanoporos na camada interna de óxido do aço austenítico 316L exposto ao vapor de 350°C a 500°C.

Este estudo fornece base científica e suporte técnico para a pesquisa e desenvolvimento de novos materiais anticorrosivos.

Mais informações: Chao Liu et al, estudo comparativo TEM sobre filmes de óxido de aço 316L e T91 expostos a vapor de 350–500 °C, Journal of Materials Science &Technology (2023). DOI:10.1016/j.jmst.2023.07.046
Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências