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Title: Aplicação de espectroscopia de fotoelétrons ao estudo de processos de corrosão e oxidação de superfícies metálicas : Inconel 182, Fe/Cu(100) e U-Zr-Nb.
Authors: Mendonça, Renato de
metadata.dc.contributor.advisor: Macedo, Waldemar Augusto de Almeida
Keywords: Ligas de níquel
Corrosão
Oxidação
Espectroscopia de fotoelétrons
Ligas de urânio
Issue Date: 2011
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: MENDONÇA, R. de. Aplicação de espectroscopia de fotoelétrons ao estudo de processos de corrosão e oxidação de superfícies metálicas : Inconel 182, Fe/Cu(100) e U-Zr-Nb . 2011. 111 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2011.
Abstract: Neste trabalho é apresentado um estudo do processo de corrosão/oxidação de três sistemas constituídos de materiais metálicos por espectroscopia de fotoelétrons. No primeiro sistema foi investigada a corrosão do Inconel 182 em ambiente simulado de um reator de água pressurizada. Amostras com e sem tratamento químico superficial foram expostas ao ambiente simulado por um período de até 8 semanas. O óxido formado na superfície das amostras em diferentes condições foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de fotoelétrons excitados com raios X (X-Ray Photoelectron Spectroscopy - XPS). As comparações entre os resultados obtidos para os filmes de óxidos formados nas amostras tratadas e não tratadas apontaram diferenças, sendo as principais, o crescimento de uma camada de óxido menos espessa, e relativamente rica em Cr na amostra tratada quimicamente. No segundo sistema foi estudada a oxidação inicial em temperatura ambiente de filmes epitaxiais de Fe cfc e de Fe ccc crescidos sobre Cu (100). Os filmes foram depositados em duas diferentes espessuras para se obter as superfícies cfc Fe (100) e ccc Fe (110). Os resultados, obtidos utilizando espectroscopia de fotoemissão na linha TEMPO do Syncronton de Soleil, mostraram a formação de distintos filmes de óxido. As superfícies também apresentaram diferentes cinéticas de oxidação e a superfície ccc Fe (110) mostrou maior reatividade. A análise dos dados sugeriu a formação de Fe1-xO e Fe3O4 na superfície ccc Fe (110) e Fe1-xO na superfície cfc Fe (100). No último sistema foi investigada a oxidação inicial de ligas U-Zr-Nb em temperatura ambiente. Para isto, as ligas foram expostas a oxigênio em atmosfera de ultra alto vácuo. A análise do pico U 4f mostrou a rápida formação de UO2 na superfície, e uma similar cinética de oxidação entre o U e as ligas U-Zr-Nb. Os elementos de liga apresentaram lenta oxidação, e vários compostos foram observados na análise dos espectros Zr 3d e Nb 3d. O pico Zr 3d sugeriu a formação ZrO2, ao passo que o pico Nb 3d apresentou um aumento significativo na sua largura, apontando a necessidade de um ajuste que sugeriu a formação de NbO, NbO2 e Nb2O5 após os diferentes ciclos de exposição.
metadata.dc.description.abstracten: In this work a study of the oxidation/corrosion process of three systems of metallic materials by Photoemission Spectroscopy is presented. In the first system, it was investigated the corrosion of Inconel 182 at simulated Pressurized Water Reactor (PWR) environment. Samples with and without surface chemical treatment were exposed to the simulated environment for until 8 weeks. The oxide layer formed on the surfaces of the samples at different conditions was characterized by Scanning Electron Microscopy and XPS coupled with argon ion sputtering. The comparison between the oxide films grown on the samples showed that the oxide layer formed on the chemically treated sample is thinner and relatively Cr-rich. In second system it was studied the initial oxidation at room temperature of epitaxial films of Fe evapored on Cu (100). The films were deposited with two different thicknesses in order to get the fcc Fe (100) and bcc Fe (110) surfaces. The results, obtained by photoemission spectroscopy at the TEMPO beamline of the Synchrotron Soleil, showed the formation of distinct oxides films. The surfaces also presented different kinetics of oxidation and the (110) Fe-bcc showed highest reactivity. The analysis of the data indicated the Fe1-xO formation on fcc Fe (100) and suggested the Fe1-xO and Fe3O4 formation on (110) Fe-bcc surface. In the last system, it was investigated the initial oxidation of U-Zr-Nb alloys at room temperature. For this experiment, the alloys were exposed to oxygen in ultra high vacuum. The analysis of the U 4f peak showed the fast formation of UO2 on the surfaces and similar kinetics of oxidation between the U and the U-Zr-Nb alloy. The alloying elements showed slower oxidation. The Zr 3d peak suggested the ZrO2 formation while the Nb 3d peak showed a remarkable enlargement that became necessary a deconvolution which indicated the formation of NbO, NbO2 and Nb2O5.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2829
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