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论文标题：Corrosion behavior of Fe–Cr–Ni based alloys exposed to molten MgCl₂–KCl–NaCl salt with over-added Mg corrosion inhibitor（熔融氯盐中过量添加的镁缓蚀剂对Fe-Cr-Ni合金的腐蚀行为）

期刊：Frontiers of Chemical Science and Engineering

作者：Rui Yu, Qing Gong, Hao Shi, Yan Chai, Alexander Bonk, Alfons Weisenburger, Dihua Wang, Georg Müller, Thomas Bauer, Wenjin Ding

发表时间：15 Oct 2023

DOI：10.1007/s11705-023-2349-1

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文章速览

MgCl₂-NaCl-KCl混合盐因具有原料丰富、熔点低、成本低等优点，在下一代聚光太阳能发电站中具有巨大的应用潜力。MgCl₂-NaCl-KCl熔盐较高的服役温度（高于700℃）大大提高了聚光太阳能发电站的发电效率并降低了度电成本。向熔融MgCl₂-NaCl-KCl盐中添加镁金属是降低商用Fe-Cr-Ni合金腐蚀速率最有效且最经济的方法之一。然而，本工作发现，当合金样品在高温下直接与过量添加的镁接触时，SS 310和In 800H合金在700℃下浸泡500小时后均发生严重腐蚀，这种腐蚀现象与熔融氯盐中经典的由腐蚀杂质引起的贫Cr腐蚀现象完全不同。结果表明，由于高温下Mg易与Ni反应形成 MgNi₂/Mg₂Ni 化合物，合金中的Ni 优先于Fe和Cr从基体中浸出，基体内部形成了贫Ni多孔腐蚀层，厚度分别为 204 µm (SS 310) 和 1300 µm (In 800H)。本工作表明，在使用镁作为 MgCl₂-NaCl-KCl 或其他氯化物的高温储导热熔盐的缓蚀剂时，应避免液态镁与含镍合金直接接触，确保系统在使用寿命内不会出现结构材料失效引起的安全事故。

图1 未与Mg接触的In-800H 样品截面SEM-EDX表征图片。该样品在700 ℃的MgCl₂-KCl-NaCl熔盐中浸没500小时后，几乎无法看到腐蚀层。Mg作为缓蚀剂很好地保护了金属不被熔盐腐蚀。同时，由于未与Mg直接接触，也不存在Mg引起的腐蚀。

图2 与Mg接触的In-800H 样品截面SEM-EDX表征图片。该样品在700 ℃的MgCl₂-KCl-NaCl熔盐中和Mg金属接触。表面被严重腐蚀，有深达1300微米的腐蚀层。EDX分析表明，该腐蚀层中主要是Ni浸出。Ni与Mg元素在样品表面富集，形成Mg-Ni金属间化合物。

相关成果以“Corrosion behavior of Fe-Cr-Ni based alloys exposed to molten MgCl₂-KCl-NaCl salt with over-added Mg corrosion inhibitor”为题发表在Frontiers of Chemical Science and Engineering(DOI: 10.1007/s11705-023-2349-1)。

作者及团队介绍

余锐（共同第一作者），武汉大学博士，主要研究领域为熔盐二氧化碳资源化利用。

龚庆（共同第一作者），德国宇航中心熔盐课题组攻读博士。主要研究领域为：面向电网的大规模氯盐储热导热技术，熔盐电池，熔盐腐蚀控制等。

施浩 博士（共同通讯作者），德国马克思普朗克钢铁研究所博士后。博士毕业于德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）。主要研究方向包括先进金属结构材料的设计与制备，金属材料的极端环境腐蚀与相容性，力学性能及微观组织表征，先进高强钢氢脆机理研究等；目前共发表论文20篇，其中7篇Corros. Sci.（一作）。

丁文进 （共同通讯作者），男，德国宇航中心（DLR）工程热力学研究所研究员（PI）/博士导师，兼职中国旅德学者化学化工学会GCCCD理事长。主要研究领域为电网级储能技术、熔盐高温储热导热技术、太阳能光热发电、卡诺电池、熔盐电池、熔盐腐蚀控制系统与部件研发等。作为DLR项目负责人承担、主持或参与多个欧盟或德国联邦政府资助的研发项目。发表论文约50 篇，其中以第一作者/通讯作者发表的SCI/EI 期刊论文超过20 篇，发表学术专著一本。申请国际专利共6项，已授权3项并获PCT 国际专利保护。

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