316L钢高温硝酸盐腐蚀疲劳裂纹扩展机制：加载频率效应的深度解析

本研究针对316L钢在高温硝酸盐环境中的腐蚀疲劳行为，系统探讨了不同加载频率（0.019–0.152 Hz）对其疲劳寿命与腐蚀机制的影响。研究发现，在较高频率（≥0.038 Hz）下，疲劳寿命显著降低，氧化层破裂加剧，导致多裂纹萌生与熔盐渗入裂纹尖端。该研究为高温熔盐储能系统中结构材料的寿命预测与腐蚀防护提供了关键实验依据。

　　

在这项研究中，科研人员系统评估了316L钢在565°C高温二元硝酸盐（binary nitrate salt）环境中受不同疲劳加载频率（0.019 Hz、0.038 Hz、0.076 Hz和0.152 Hz）作用下的腐蚀—疲劳裂纹行为。结果表明，在极低频率（0.019 Hz）下，316L钢在熔盐环境与空气中的疲劳寿命相近；然而，随着频率提高（≥0.038 Hz），其在熔盐中的疲劳寿命显著缩短。疲劳载荷显著加剧材料的腐蚀程度，且腐蚀加速效应高度依赖于载荷条件。在0.019 Hz时，由于应变速率较低，氧化层裂纹较为有限；而在0.038 Hz及以上频率下，氧化层发生严重破裂，这不仅为熔盐渗入裂纹尖端提供了通道，还促进了多位置（multi-site）疲劳裂纹的萌生。