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 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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».