应用分享丨平插式能谱仪助力研究T91钢的腐蚀机理

研究背景

T91钢是铅铋共晶（LBE）冷却系统结构部件的关键材料，例如快堆和太阳能发电厂。然而，T91在LBE中的腐蚀机制仍不甚明了。在本研究中，作者使用FlatQUAD平插式能谱仪，分析了T91在液态LBE中的静态腐蚀。得益于大立体角和布鲁克可视化谱峰剥离功能，Cr和Fe的含量变化得以被成功表征，并完全消除阴影效应。

测试过程

图1展示了在LBE腐蚀条件下，样品的横截面的电镜图和EDS线扫描结果。Cr的分布特性：Cr浓度沿钢基体向铅铋合金界面逐渐降低，呈线性变化。Cr耗尽范围均匀扩展至约35 μm深度。Fe的分布特性：Fe浓度在约1 μm的区域内急剧下降，表明Fe的耗尽行为比Cr更迅速且局限。横截面显示Cr的耗尽距离保持稳定，但铅铋合金侵蚀深度在不同位置有所变化。验证数据：APT结果与SEM-EDS的线扫描结果一致，为Cr浓度分布的测定提供了可靠性。

图 1.样品的横截面SEM电镜图和EDS元素面分布和线扫描结果

作者使用布鲁克eFlash FS EBSD探测器对未处理的T91和腐蚀样品进行了高分辨率表征。图2显示，未腐蚀区域：保持板条状马氏体结构，与热处理后的典型T91钢结构一致。腐蚀区域：晶粒形状由板条状变为更加圆润，显示出高温铅铋合金腐蚀引起的显微结构变化。晶粒形状变化范围局限在靠近腐蚀区域的部分。晶粒形态的重组和圆润化可能由高温腐蚀环境导致的相变或晶界迁移引起。

图2样品横截面的EBSD结果

测试结果

EDS分析揭示了铅铋合金腐蚀对T91样品微观结构的显著影响：铅铋合金暴露引起Cr耗减和析出相解离。Pb-Bi共晶混合物在室温下形成了富Bi相和金属间化合物相。Fe可能被铅铋合金部分移除，但未表现显著耗减。

参考原文

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2024.119883,Nano-scale corrosion mechanism of T91 steel in static lead-bismuth eutectic: A combined APT, EBSD, and STEM investigation,Minyi Zhang a, Guanze He , Mark Lapington, Weiyue Zhou , Michael P. Short, 

Paul A.J. Bagot, Felix Hofmann , Michael P. Moody