基于X射线光电子能谱(XPS)的铁基合金氧化行为研究

作     者：李亚丽 隆聪 赵勇 杨妮 宋廷鲁 苏岳锋 LI Yali;LONG Cong;ZHAO Yong;YANG Ni;SONG Tinglu;SU Yuefeng

作者机构：北京理工大学重庆创新中心重庆401135 北京理工大学材料学院北京100081 

出 版 物：《中国无机分析化学》 (Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry)

年 卷 期：2025年第15卷第1期

页      面：126-135页

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080401[工学-精密仪器及机械] 070302[理学-分析化学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0703[理学-化学] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(62375021) 国家级大学生创新创业训练计划项目(202410007033) 

主　　题：X射线光电子能谱 铁基合金 氧化行为 

摘      要：铁(Fe)作为目前应用最为广泛的金属材料之一,被应用在各种不同的服役环境中。在有氧条件下,铁基材料易发生不同程度与形式的氧化,会在表面形成一定厚度的氧化层。研究表明添加元素形成合金后能有效提高铁基材料的抗氧化性,而对于铁基合金氧化初期的氧化行为缺乏足够的研究。基于扫描电子显微镜(SEM),X射线能谱(EDS)与X射线光电子能谱(XPS)分析技术,对添加了Si、Cr、Mn等元素的铁基材料在常温及高温环境下表面形成的氧化物进行形貌、元素及价态分析。结果表明,铁基合金在常温和高温含氧环境下会发生不同的氧化行为。常温环境下Fe进行自然氧化形成纳米尺度厚度的Fe_(2)O_(3)薄膜;高温下元素会按照SiMnCrFe的优先级进行氧化,并在表面形成Si-Mn-Cr-Fe-O复合薄膜,阻碍Fe的向外扩散,提高抗氧化性能;提高Cr的含量能够有效提高铁基合金的抗氧化性能。XPS技术有效地解决了X射线衍射(XRD)探测深度过大无法准确表征铁基合金表面氧化物薄膜物相的不足,能够分析出纳米级薄膜的化学组成与化学态,为后续金属氧化物薄膜研究提供了技术借鉴。