近日，合肥综合性国家科学中心能源研究院中子技术应用研究中心团队围绕聚变材料在液态锂/锂铅环境中的腐蚀行为与性能演化开展研究并取得一系列进展。其中，310S不锈钢与Incoloy 800合金在高温液态铅锂中的腐蚀特性研究成果发表于核材料领域一区期刊《Nuclear Materials and Energy》，钨纤维增强钨与液态锂相容性研究成果在第九届液态金属在聚变领域中应用国际研讨会（ISLA-9）上进行展示交流。这一系列成果为聚变堆液态金属包层和第一壁材料的选择与性能优化提供关键科学依据。

液态锂和铅锂是聚变液态金属第一壁及增殖包层的重要候选介质，其与接触材料的相容性直接关系到关键部件的运行可靠性和服役寿命。在高温环境下，液态金属可能引起材料元素选择性溶解、局部腐蚀及力学与热学性能变化。明确不同材料的腐蚀特征，建立微观损伤与宏观性能之间的关联，是推进液态金属聚变技术发展的重要基础。

研究团队针对高温液态铅锂包层结构材料310S不锈钢与Incoloy 800合金与700 ℃液态铅锂的相容性问题，开展了1000小时的静态腐蚀实验，系统分析了材料的质量损失、微观形貌、元素分布及力学性能变化。结果表明，310S不锈钢相较于Incoloy 800合金表现出更好的耐腐蚀性，但两种材料均出现由铬、镍元素的选择性溶解导致的局部晶界侵蚀和多孔腐蚀结构的非均匀腐蚀现象，仍需进一步开展流动铅锂及更长时间条件下的服役评价。研究还发现，由这两种材料制备的加热棒表面残留的氧化层能够在一定程度上减缓铅锂腐蚀。

针对聚变堆液固复合第一壁条件下钨与液态锂的相容性，团队开展了纤维增强钨（W_f/W）在350 ℃和550 ℃静态液态锂中持续500小时的腐蚀实验，揭示了纤维区与基体区不同的损伤特征。纤维区主要发生晶界腐蚀和点蚀，基体区则表现为边缘优先溶解。550 ℃腐蚀后，基体区硬度降低约54.8%，热扩散率下降，表明高温液态锂环境下其局部力学及传热性能退化值得关注。提高材料致密度、减少孔隙可降低与液态锂的有效接触面积，有望改善其耐腐。

中心团队将围绕聚变堆高温液态金属包层和液固复合第一壁两大关键组件继续深耕，涵盖等离子体-高温液态金属多物理场耦合实验平台系统建设、相容性模拟与实验研究、性能无损检测技术/装备开发等，为聚变液态金属相关系统结构材料与部件的选择与性能优化提供关键科学依据。

相关工作获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省自然科学基金及能源研究院科研项目等支持。论文标题及链接：《Investigation of the corrosion behavior of 310S SS and Incoloy 800 alloys in static liquid PbLi at 700 °C》https://doi.org/10.1016/j.nme.2026.102197

图1. 310S SS在实验前后的表面微观形貌

图2. Incoloy 800合金在实验前后的表面微观形貌

图3. W_f/W在实验前后的表面微观形貌