液态锂铅对聚变堆锂铅包层用涂层腐蚀机理研究

液态金属锂铅包层是目前国际上聚变堆包层设计研究的主要方案之一，但锂铅包层中面临氚渗透、液态锂铅对材料的腐蚀和磁流体动力学MHD效应等瓶颈问题，而包层材料表面加覆涂层是解决上述问题的关键技术之一，直接关系到聚变堆的经济性和安全性。本申请针对液态金属包层用防氚渗透耐腐蚀绝缘复合涂层（Al2O3/SiC涂层），利用国内独有、世界先进的DRAGON系列锂铅实验回路，模拟涂层服役环境，系统开展复合涂层材料在液态锂铅中的腐蚀机理研究，获得温度场和流速场对涂层腐蚀行为的影响规律，并对涂层在液态锂铅中腐蚀动力学过程进行模拟与分析，综合分析液态锂铅对涂层的腐蚀机理，在此基础上实现Al2O3/SiC涂层工艺及性能的优化。研究成果为未来涂层材料在聚变堆包层内的服役积累实验数据，对其服役寿命预测提供理论指导。

本课题以中国双功能液态锂铅实验包层模块（DFLL-TBM）结构材料CLAM钢的候选防氚渗透耐腐蚀绝缘复合涂层（Al2O3/SiC涂层）为研究对象，利用自主设计的静态及动态铅锂实验回路，并进行完善升级，获得了稳定的涂层腐蚀试验所需的温度场和流速场的实验环境。系统开展了复合涂层材料在液态锂铅中的腐蚀机理研究，获得温度场和流速场对涂层腐蚀行为的影响规律，综合分析液态锂铅对涂层的腐蚀机理，在此基础上实现Al2O3/SiC涂层工艺及性能的优化，创新性的设计并发展了耐液态铅锂合金腐蚀的FeCrAl/Al2O3和FeAl/Al2O3等功能梯度涂层。研究成果可为未来涂层材料在聚变堆包层内的服役积累实验数据，对其服役寿命预测模型的精确建立提供理论指导。