In-situ study of high temperature corrosion kinetics using X-ray diffraction method

: Kolarik, V.

Abstract
Der Einsatz der zeit- und temperaturaufgelösten Röntgenbeugung zur Untersuchung der Hochtemperaturkorrosion ermöglicht eine Identifizierung der Korrosionsprodukte in situ und die Bestimmung der kinetischen Parameter sowohl für jedes Korrosionsprodukt separat als auch für die gesamte Schicht. Die Ausbildung von Texturen kann während der Oxidation kontinuierlich beobachtet werden. Die thermische Ausdehnung von Substrat und Korrosionsprodukt wird simultan verfolgt, wobei aus der Betrachtung der einzelnen Gitterparameter Informationen über Anisotropien im Ausdehnungsverhalten zu entnehmen sind. Röntgenbeugung bei streifendem Einfall ermöglicht die Untersuchung sehr dünner Schichten und der Oxidation im Anfangsstadium. Es werden Serien von Röntgenbeugungsdiagrammen in Abhängigkeit von der Zeit oder Temperatur aufgezeichnet. Daraus werden über ein numerisches Verfahren Kurven gewonnen, die das Wachstum einer Oxidschicht enthalten. Die Absorption des Röntgenstrahls in der wachsenden Schicht w ird in die mathematische Beschreibung dieser Kurven einbezogen und das zu erwartende Zeitgesetz eingesetzt. Mit Hilfe der Methode der kleinsten Quadrate wird an die gemessene Kurve die berechnete Kurve angepaßt, woraus sich die kinetischen Parameter ergeben. Die kinetische Auswertung läßt sich sowohl bei isothermen, als auch bei nichtisothermen Versuchen anwenden. Bei letzteren kann die Temperaturabhängigkeit der Zunderkonstante aus einem Aufheizversuch gewonnen werden, vorrausgesetzt, daß sich im untersuchten Temperaturbereich die Aktivierungsenergie nicht ändert und keine Phasenumwandlungen auftreten. Die Untersuchungsmethode wurde an dem l-Schichtsystem Ni/Ni0, dem 2 Schichtensystem Cu/Cusub2O/CuO und an dem System Fesub3Osub4/Fesub2Osub3 bei der Eisenoxidation demonstriert. Bei letzterem wurde die Röntgenbeugung bei streifendem Einfall angewandt. Die Untersuchungen zeigen die Vorgehensweise der beschriebenen Methode und liefern Ergebnisse, die in die aus der Literatur bekannten Sa c