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

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

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.

Full Text

Restricted Access

About the authors

В. А. Котенев

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

Author for correspondence.
Email: m-protect@mail.ru
Russian Federation, Ленинский просп., 31, Москва, 119071

References

  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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Relative changes in the micro-stage average energy reflection coefficient R normalized for the initial sample of steel X18H10T at wavelengths of 440nm, 540 nm, and 640 nm during 1 hour of oxidation at temperature T.

Download (70KB)
Indexing metadata
3. 2. Electron microscopic images of the surface of the oxidized alloy: light areas correspond to a thick layer of the oxide phase, dark areas correspond to a thin oxide.

Download (464KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. a is the change in the average oxygen content in a thermoxide layer with an oxidation temperature of T calculated from energy dispersion analysis data; b is the calculated change in the thickness D of a thermoxide layer with a temperature of T averaged over a micro–section of the surface during 1 hour of oxidation.

Download (123KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. IR spectra of a steel plate oxidized in 1 hour at various temperatures: 1 – 400°C, 2 – 500°C, 3 – 600°C, 4 – 700°C

Download (104KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences