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【水氧腐蚀】Si3N4 陶瓷在高温熔盐-水氧环境下的腐蚀行为
2025-06-03
DOI：10.15541/jim20230391
中山大学材料学院田志林、李斌教授团队在期刊《无机材料学报》上发表了题为“Si3N4 陶瓷在高温熔盐-水氧环境下的腐蚀行为”的论文。研究分析了在氩气和水氧(5%H₂O-10%O₂-85%Ar)环境中, LiCl-KCl和NaCl-2CsCl熔盐对
Si3N4的腐蚀行为。研究背景
核能领域中的熔盐电解技术需要耐高温、抗腐蚀的坩埚材料。Si3N4陶瓷因其优异的高温性能成为候选材料，但其在高温熔盐-水氧耦合环境下的腐蚀行为尚不明确。本研究旨在揭示Si3N4陶瓷在此复杂环境中的腐蚀机制，为核燃料干法后处理工艺提供材料选择依据。
实验方法
1.水氧腐蚀实验
◆ 气氛环境：5%H₂O-10%O₂-85%Ar的惰性+水氧环境
◆ 腐蚀时间：100小时
2.表征实验
◆ 润湿性分析：NaCl-2CsCl熔盐的接触角更小（润湿性更好），但其腐蚀性在氩气环境中较弱。LiCl-KCl熔盐黏度在500℃出现转折点，流动性增强，可能加速腐蚀。
◆ 氩气环境下：LiCl-KCl熔盐引发晶界相轻微腐蚀，生成KAlSi₂O₆硅酸盐。NaCl-2CsCl熔盐：腐蚀性较弱，晶界相基本未受影响。
◆水氧环境下：熔盐与水氧协同作用是腐蚀主因。
研究结果
1、LiCl-KCl和NaCl-2CsCl熔盐在Si3N4表面的润湿性与抗腐蚀性之间并没有直接的相关性。
2、高温水氧环境显著加剧熔盐腐蚀。
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