液態鋰對無氧銅的腐蝕研究方面取得進展

近日，中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所託卡馬克物理研究室研究員胡建生課題組在液態金屬鋰對無氧銅的腐蝕行為和機理研究方面取得進展，相關研究成果由博士後孟獻才以Corrosion characteristics of copper in static liquid lithium under high vacuum為題發表於核材料領域期刊Journal of Nuclear Materials上。

液態鋰對聚變裝置中相關結構材料和第一壁材料的腐蝕特性研究對液態鋰在聚變裝置中的應用和相關材料的選擇具有重要意義。近年來，研究人員開展了大量液態鋰對不鏽鋼、鉬及鎢的腐蝕實驗研究，實驗過程中發現了鋰腐蝕損壞實驗裝置無氧銅密封圈的現象（X.C. Meng, et al.,Fusion Eng. Des. 2018:128 75）。在此基礎上，研究人員系統地開展了無氧銅在液態鋰中的腐蝕實驗和模擬研究，結果發現無氧銅與液態鋰無法兼容。液態鋰對無氧銅的腐蝕機理包括：銅在液態鋰中的物理溶解和液態鋰對銅的晶界腐蝕，物理溶解取決於銅在液態鋰中的溶解度，但由於腐蝕裝置中出現多種金屬，銅在液態鋰中的恆溫質量遷移是其質量損失的主要原因；晶界能的存在使晶界銅原子易於溶解在液態鋰中，同時液態鋰也易於通過晶界缺陷滲透進入銅晶界中，致使銅性能受損，同時液態鋰沿銅晶界腐蝕也會造成銅晶粒剝落，造成銅基底損壞和銅質量的大量損失。該研究為液態鋰環境中無氧銅的應用防護提供重要的依據及參考。

以上研究工作獲得等離子體所相關科研人員的鼎力支持，同時也得益於國際同行的合作，並得到國家重點研發專項、國家磁約束核聚變能發展研究專項、國家自然科學基金等的資助。

液態鋰對無氧銅的腐蝕機理簡圖

來源：中國科學院合肥物質科學研究院

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