高温蒸气环境中FeCr合金氧化机理的分子模拟研究

超(超)临界机组FeCr合金管与高温蒸气反应形成氧化膜，该氧化膜剥落容易导致爆管故障，严重危害机组安全运行。本文基于ReaxFF反应分子动力学，从原子尺度揭示FeCr合金高温蒸气氧化机理。研究结果表明，在氧化初期，合金表面Cr原子促进蒸气分解，向内迁移的O原子氧化合金，形成内层FeCr氧化膜。随后，在内层氧化膜生长内应力作用下，金属原子逐层向外迁移，并由于氧化膜内Fe原子和Cr原子迁移速率的差异，形成双层结构的氧化膜，这与实验观察结果一致。蒸气温度对FeCr合金氧化特性有重要影响，并且随着蒸气温度的升高，氧化膜对合金的保护作用逐步降低。