Reformation of protective oxide layers on artificially abraded surfaces of FeCrAl alloy during 4000 h exposure in flowing lead-bismuth eutectic

流動鉛ビスマス共晶合金中に4000時間浸漬したFeCrAl合金の人工研磨表面上における保護酸化皮膜の再形成

近藤 正聡*; 北村 嘉規*; 瓦井 篤志*; 斎藤 滋   ; 大林 寛生  

Kondo, Masatoshi*; Kitamura, Yoshiki*; Kawarai, Atsushi*; Saito, Shigeru; Obayashi, Hironari

流動鉛ビスマス共晶合金(LBE)中におけるFeCrAl合金APMT(Fe-21Cr-5Al-3Mo)の耐食性を、非等温強制循環ループ(OLLOCHI)を用いた腐食試験により調べた。試験温度は723K、LBE中の酸素濃度は110wt%に制御した。流動LBEに2000時間及び4000時間浸漬した試験片では、深刻な腐食や侵食は検出されなかった。腐食試験中、APMT表面にはFeリッチ層、Crリッチ層、Alリッチ層からなる多重酸化物層が形成され、これらが腐食と侵食を抑制した。これらの酸化物層を研磨により除去した試験片をさらに2000時間流動LBE中に再浸漬した。その結果、研磨面に酸化層が再形成された。この挙動はこのFeCrAl合金が自己修復能力を有することを示唆している。2000時間の腐食試験後のマイクロスクラッチ試験の結果から、その場形成された多重酸化皮膜はせん断方向において高い付着強度を示したことが確認された。

The corrosion resistance of FeCrAl alloy APMT (Fe-21Cr-5Al-3Mo) in flowing lead-bismuth eutectic (LBE) was investigated by corrosion tests performed at 723 K using a non-isothermal forced convection loop. The oxygen concentration in flowing LBE was controlled at 110 wt%. No severe corrosion or erosion was detected on the specimens exposed to flowing LBE for 2000 h and 4000 h. Multiple oxide layers consisting of Fe-rich, Cr-rich and Al-rich sub-layers were formed in situ on the surface of APMT during the corrosion tests, which effectively suppressed corrosion and erosion. The oxide layers were intentionally removed by gentle abrasion prior to re-immersion and the specimens were then re-immersed in flowing LBE for an additional 2000 h. The oxide layers were spontaneously re-formed in situ on the abraded surface. This behavior indicates a self-healing capability. The results of micro-scratch tests indicated that the in-situ formed multiple oxide layers exhibited high adhesion strength in the shear direction after the 2000 h corrosion test.