О влиянии температуры оксидирования на структуру термооксидных покрытий-абсорберов солнечного излучения на поверхности стали Х18Н10Т

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовано влияние температуры оксидирования на состав и структуру покрытий-абсорберов солнечного излучения, полученных термическим оксидированием высокохромистой стали Х18Н10Т при 400°–800°С. Состав и структуру пленок контролировали методами сканирующей электронной микроскопии с рентгеновским зондом и ИК-спектроскопии. Показано, что тонкие термооксидные слои толщиной 400–500 А, формируемые при оксидировании стали при 500°–700°С, имеют оксид-оксидную композитную структуру, обладают высоким поглощением и выраженным фотоэлектрическим откликом в спектральных областях видимого солнечного излучения. Показано, что эффективность спектрально-селективных покрытий-абсорберов солнечного излучения полученных термическим оксидированием высокохромистой стали Х18Н10Т при 500°–700°С, связана с формированием на поверхности стали двухслойной оксид-оксидной структуры: прилегающего к поверхности стали композитного слоя гранул FeCr2O4 в матрице избыточной закиси железа и шпинели переменного состава в матрице внешнего слоя магнетита.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. А. Котенев

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: m-protect@mail.ru
Россия, Ленинский просп., 31, Москва, 119071

Список литературы

  1. Kalogirou S.A. // Progress in Energy and Combustion Science, 2004, V. 30, № 3, P. 231–295.
  2. Evangelisti Luca, De Lieto Vollaro Roberto, Asdrubali Francesco // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2019. V. 114. P. 109318.
  3. Ghobadi B., Kowsary F. & Veysi F. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2022. V. 58. P. 486–500.
  4. Kennedy C.E. Review of mid-tohigh-temperature solar selective absorber materials. United States: National Renewable Energy Laboratory. 2002 NREL/TP-520-31267. July.
  5. Boriskina S.V., Ghasemi H. and Chen G. // Materials Today, 2013, V. 16, № 10. P. 375–386.
  6. Iakobson O.D., Gribkova O.L. & Tameev A.R. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2021. V. 57. P. 753–759.
  7. Demirbilek N., Yakuphanoğlu F. & Kaya M. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2021. V. 57, P. 488–499.
  8. Medina-Almazán, A.L., López-García, N., Marín-Almazo, M. et al. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2021. V. 57. P. 723–734.
  9. López-Marino S., et.al. // Sol.Energy Mater. Sol.Cells. 2014. V. 130. P. 347–53.
  10. Zhorin, V.A., Kiselev, M.R., Vysotsky, V.V. et al. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2021. V. 57. P. 52–58.
  11. Kumar D., Singh A., Shinde V. et al. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2022. V. 58. P. 999–1010.
  12. Zahra S.t., Syed W.A., Rafiq N. et al. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2021. V. 57. P. 321–328.
  13. Roos A., Ribbing C.G., Carlsson B. // Solar Energy Materials. 1989. V. 18. № 5. P. 233–240.
  14. Azzam R.M.A., Bashara N.M. Ellipsometry and Polarized Light. North-Holland. Amsterdam. 1977.
  15. Cavas M., Gupta R.K., Al-Ghamdi A.A., Gafer Z.H., El-Tantawy F., Yakuphanoglu F. // Materials Letters. 2013. V. 105. P. 106–109.
  16. Hwang K.J., Jung S.H., Park D.W., Yoo S.J., Lee J.W. // Curr.Appl.Phys. 2010. V. 10. C.184.
  17. Daothong S. // Key Engineering Materials. 2017. V. 766. P. 217–222.
  18. Kotenev V.A. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2023. V. 59. № 4. P. 577–586.
  19. Котенев В.А., Зимина Т.Ю. // Защита металлов. 2002. Т. 38. № 6. С. 640–644.
  20. Беннет Х.Е., Беннет Дж.М. Прецизионные измерения в оптике тонких пленок . Cб.: Физика тонких пленок. Под ред. Хасса Г., Туна Р.Э. М.: Мир. 1970. T. 4, C. 7.
  21. Прикладная инфракрасная спектроскопия. Под ред. Кендалла Д. М. : Мир. 1970. 376 с.
  22. Valkonen E., Karlsson B. // Solar Energy Materials. 1982. V. 7. P. 43–50.
  23. Котенев В.А. // Защита металлов. 2001. T. 37. № 6. P. 565–577.
  24. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука. 1973. С. 66 . (M.Born, E.Wolf. Principles of optics. Oxford: Pergamon Press. 1968.
  25. Mertens P.P. // National Association of Corrosion Engineers. 1978. V. 34. № 10. P. 359.
  26. N. Karimi, F. Riffard, F. Rabaste, S. Perrier, R. Cueff, C. Issartel, H. Buscail // Applied Surface Science. 2008. V. 254. P. 2292–2299.
  27. Окисление металлов. Под ред. Ж Бенара. М.: Металлургия. 1968. Т.2. 448 с. (Oxydation des Metaux. Sous la direction de J. Benard. Paris: Gauthier-Villars. 1962. V. 2).
  28. Мровец С., Вербер Т. Современные жаростойкие материалы. Справочник. М. : Металлургия, 1986. 360 с.
  29. Moreau J.C., Benard J. // C.R. Acad. Sci. 1953. V. 236. P. 85.
  30. Moreau J.C., Benard J. // C.R. Acad. Sci. 1953. V. 237. P. 417.
  31. Kotenev V.A. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2021. V. 57. P. 1150–1158.
  32. Kotenev V.A. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2021. V. 57. P. 1097–1104.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Относительные изменения среднего по микроучастку, нормированного на исходный образец стали Х18Н10Т энергетического коэффициента отражения R на длинах волн 440нм, 540 нм, 640 нм за 1 ч оксидирования с температурой T.

Скачать (70KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Электронно-микроскопические изображения поверхности оксидированного сплава: светлые участки соответствют толстому слою оксидной фазы, темные участки соответствуют тонкому оксиду.

Скачать (464KB)
Метаданные
4. Рис. 3. а – рассчитанное по данным энергодисперсионного анализа изменение среднего содержания кислорода в термооксидном слое с температурой оксидирования T; б - рассчитанное изменение усредненной по микроучастку поверхности толщины D термооксидного слоя с температурой T за 1 ч. оксидирования.

Скачать (123KB)
Метаданные
5. Рис. 4. ИК-спектры стальной пластины, окисленной за 1 ч при различных температурах: 1 – 400°С, 2 – 500°С, 3 – 600°С, 4 – 700°С

Скачать (104KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024