செய்தி
01 தமிழ்
அரைக்கும் போது தண்டவாளங்களின் ஆக்சிஜனேற்ற நடத்தை
2024-12-25
உராய்வுப் பொருட்களுக்கும் தண்டவாளங்களுக்கும் இடையிலான தொடர்புகளின் போது, தண்டவாளங்களின் பிளாஸ்டிக் சிதைவு வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது, மேலும் உராய்வுப் பொருட்களுக்கும் தண்டவாளப் பொருட்களுக்கும் இடையிலான உராய்வு அரைக்கும் வெப்பத்தையும் உருவாக்குகிறது. எஃகு தண்டவாளங்களை அரைப்பது இயற்கையான வளிமண்டலத்தில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது, மேலும் அரைக்கும் செயல்பாட்டின் போது, எஃகு தண்டவாளப் பொருள் தவிர்க்க முடியாமல் அரைக்கும் வெப்பத்தின் கீழ் ஆக்ஸிஜனேற்றப்படுகிறது. எஃகு தண்டவாளங்களின் மேற்பரப்பு ஆக்சிஜனேற்றத்திற்கும் ரயில் எரிப்புகளுக்கும் இடையே நெருங்கிய தொடர்பு உள்ளது. எனவே, அரைக்கும் செயல்பாட்டின் போது ரயில் மேற்பரப்பின் ஆக்சிஜனேற்ற நடத்தையைப் படிப்பது அவசியம்.
அமுக்க வலிமை கொண்ட மூன்று வகையான அரைக்கும் கற்கள் தயாரிக்கப்பட்டதாகவும், முறையே 68.90 MPa, 95.2 MPa மற்றும் 122.7 MPa வலிமை கொண்டதாகவும் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது. அரைக்கும் கல் வலிமையின் வரிசையின்படி, இந்த மூன்று குழுக்களின் அரைக்கும் கற்களைக் குறிக்க GS-10, GS-12.5 மற்றும் GS-15 ஆகியவை பயன்படுத்தப்படுகின்றன. GS-10, GS-12.5 மற்றும் GS-15 ஆகிய மூன்று செட் அரைக்கும் கற்களால் அரைக்கப்பட்ட எஃகு ரயில் மாதிரிகளுக்கு, அவை முறையே RGS-10, RGS-12.5 மற்றும் RGS-15 ஆல் குறிப்பிடப்படுகின்றன. 700 N, 600 rpm மற்றும் 30 வினாடிகள் அரைக்கும் நிலைமைகளின் கீழ் அரைக்கும் சோதனைகளை நடத்துங்கள். மிகவும் உள்ளுணர்வு சோதனை முடிவுகளைப் பெற, ரயில் அரைக்கும் கல் ஒரு பின் வட்டு தொடர்பு பயன்முறையை ஏற்றுக்கொள்கிறது. அரைத்த பிறகு ரயில் மேற்பரப்பின் ஆக்சிஜனேற்ற நடத்தையை பகுப்பாய்வு செய்யுங்கள்.
படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, தரை எஃகு தண்டவாளத்தின் மேற்பரப்பு உருவவியல் SM மற்றும் SEM ஐப் பயன்படுத்தி கவனிக்கப்பட்டு பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டது. தரை தண்டவாள மேற்பரப்பின் SM முடிவுகள், அரைக்கும் கல் வலிமை அதிகரிக்கும் போது, தரை தண்டவாள மேற்பரப்பின் நிறம் நீலம் மற்றும் மஞ்சள் பழுப்பு நிறத்தில் இருந்து தண்டவாளத்தின் அசல் நிறத்திற்கு மாறுகிறது என்பதைக் காட்டுகிறது. லின் மற்றும் பலர் மேற்கொண்ட ஆய்வில், அரைக்கும் வெப்பநிலை 471 ℃ க்கும் குறைவாக இருக்கும்போது, தண்டவாளத்தின் மேற்பரப்பு சாதாரண நிறத்தில் தோன்றும் என்பதைக் காட்டுகிறது. அரைக்கும் வெப்பநிலை 471-600 ℃ க்கு இடையில் இருக்கும்போது, தண்டவாளத்தில் வெளிர் மஞ்சள் தீக்காயங்கள் காணப்படுகின்றன, அதே நேரத்தில் அரைக்கும் வெப்பநிலை 600-735 ℃ க்கு இடையில் இருக்கும்போது, தண்டவாளத்தின் மேற்பரப்பு நீல தீக்காயங்களைக் காட்டுகிறது. எனவே, தரை தண்டவாள மேற்பரப்பின் நிற மாற்றத்தின் அடிப்படையில், அரைக்கும் கல்லின் வலிமை குறையும் போது, அரைக்கும் வெப்பநிலை படிப்படியாக அதிகரிக்கிறது மற்றும் தண்டவாள எரிப்பின் அளவு அதிகரிக்கிறது என்று ஊகிக்க முடியும். தரை எஃகு தண்டவாள மேற்பரப்பு மற்றும் குப்பைகளின் அடிப்பகுதியின் தனிம கலவையை பகுப்பாய்வு செய்ய EDS பயன்படுத்தப்பட்டது. அரைக்கும் கல் வலிமை அதிகரிப்பதால், தண்டவாளத்தின் மேற்பரப்பில் உள்ள O தனிமத்தின் உள்ளடக்கம் குறைந்து, தண்டவாளத்தின் மேற்பரப்பில் Fe மற்றும் O பிணைப்பில் குறைப்பு மற்றும் தண்டவாளத்தின் ஆக்சிஜனேற்றத்தின் அளவு குறைவதைக் குறிக்கிறது, இது தண்டவாளத்தின் மேற்பரப்பில் நிற மாற்றத்தின் போக்குக்கு ஏற்ப ஒத்துப்போகிறது. அதே நேரத்தில், அரைக்கும் குப்பைகளின் கீழ் மேற்பரப்பில் உள்ள O தனிமத்தின் உள்ளடக்கமும் அரைக்கும் கல் வலிமை அதிகரிப்புடன் குறைகிறது. எஃகு தண்டவாளத்தின் மேற்பரப்பு அதே அரைக்கும் கல் மற்றும் அரைக்கும் குப்பைகளின் கீழ் மேற்பரப்பு மூலம் தரையிறங்குவதற்கு, பிந்தைய மேற்பரப்பில் உள்ள O தனிமத்தின் உள்ளடக்கம் முந்தையதை விட அதிகமாக உள்ளது என்பது கவனிக்கத்தக்கது. குப்பைகள் உருவாகும் போது, பிளாஸ்டிக் சிதைவு ஏற்படுகிறது மற்றும் சிராய்ப்புகளின் சுருக்கத்தால் வெப்பம் உருவாகிறது; குப்பைகள் வெளியேறும் செயல்பாட்டின் போது, குப்பைகளின் அடிப்பகுதி சிராய்ப்பின் முன் முனை மேற்பரப்பில் தேய்ந்து வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது. எனவே, குப்பைகள் சிதைவு மற்றும் உராய்வு வெப்பத்தின் ஒருங்கிணைந்த விளைவு குப்பைகளின் கீழ் மேற்பரப்பில் அதிக அளவு ஆக்சிஜனேற்றத்திற்கு வழிவகுக்கிறது, இதன் விளைவாக O தனிமத்தின் அதிக உள்ளடக்கம் ஏற்படுகிறது.
(அ) குறைந்த வலிமை கொண்ட அரைக்கும் கல் தரை எஃகு தண்டவாள மேற்பரப்பு (RGS-10)
(ஆ) நடுத்தர வலிமை கொண்ட அரைக்கும் கல்லைக் கொண்ட எஃகு ரயில் தரையின் மேற்பரப்பு (RGS-12.5)
(c) அதிக வலிமை கொண்ட அரைக்கும் கல் தரை எஃகு தண்டவாள மேற்பரப்பு (RGS-15)
படம் 1. அரைக்கும் கற்களின் வெவ்வேறு தீவிரங்களுடன் அரைத்த பிறகு எஃகு தண்டவாளங்களின் மேற்பரப்பு உருவவியல், குப்பை உருவவியல் மற்றும் EDS பகுப்பாய்வு.
எஃகு தண்டவாளங்களின் மேற்பரப்பில் உள்ள ஆக்சிஜனேற்றப் பொருட்கள் மற்றும் ரயில் மேற்பரப்பு எரியும் அளவைப் பொறுத்து ஆக்ஸிஜனேற்றப் பொருட்களின் மாறுபாடு ஆகியவற்றை மேலும் ஆராய்வதற்காக, தரை எஃகு தண்டவாளங்களின் அருகிலுள்ள மேற்பரப்பு அடுக்கில் உள்ள தனிமங்களின் வேதியியல் நிலையைக் கண்டறிய எக்ஸ்-ரே ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி (XPS) பயன்படுத்தப்பட்டது. முடிவுகள் படம்.2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. வெவ்வேறு தீவிர அரைக்கும் கற்களுடன் அரைத்த பிறகு ரயில் மேற்பரப்பின் முழு நிறமாலை பகுப்பாய்வு முடிவுகள் (படம்.2 (a)) தரை தண்டவாள மேற்பரப்பில் C1கள், O1கள் மற்றும் Fe2p சிகரங்கள் இருப்பதைக் காட்டுகின்றன, மேலும் ரயில் மேற்பரப்பில் எரியும் அளவோடு O அணுக்களின் சதவீதம் குறைகிறது, இது ரயில் மேற்பரப்பில் EDS பகுப்பாய்வு முடிவுகளின் வடிவத்துடன் ஒத்துப்போகிறது. XPS பொருளின் மேற்பரப்பு அடுக்குக்கு (சுமார் 5 nm) அருகிலுள்ள தனிம நிலைகளைக் கண்டறிவதால், எஃகு ரயில் அடி மூலக்கூறுடன் ஒப்பிடும்போது XPS முழு நிறமாலையால் கண்டறியப்பட்ட தனிமங்களின் வகைகள் மற்றும் உள்ளடக்கங்களில் சில வேறுபாடுகள் உள்ளன. C1s உச்சம் (284.6 eV) முக்கியமாக மற்ற தனிமங்களின் பிணைப்பு ஆற்றல்களை அளவீடு செய்யப் பயன்படுகிறது. எஃகு தண்டவாளங்களின் மேற்பரப்பில் உள்ள முக்கிய ஆக்சிஜனேற்ற தயாரிப்பு Fe ஆக்சைடு ஆகும், எனவே Fe2p இன் குறுகிய நிறமாலை விரிவாக பகுப்பாய்வு செய்யப்படுகிறது. படம்.2 (b) முதல் (d) வரை எஃகு தண்டவாளங்களின் மேற்பரப்பில் Fe2p இன் குறுகிய நிறமாலை பகுப்பாய்வை முறையே RGS-10, RGS-12.5 மற்றும் RGS-15 ஆகியவற்றைக் காட்டுகிறது. முடிவுகள் 710.1 eV மற்றும் 712.4 eV இல் இரண்டு பிணைப்பு ஆற்றல் சிகரங்கள் உள்ளன என்பதைக் குறிக்கின்றன, அவை Fe2p3/2 உடன் தொடர்புடையவை; 723.7 eV மற்றும் 726.1 eV இல் Fe2p1/2 இன் பிணைப்பு ஆற்றல் சிகரங்கள் உள்ளன. Fe2p3/2 இன் செயற்கைக்கோள் சிகரம் 718.2 eV இல் உள்ளது. 710.1 eV மற்றும் 723.7 eV இல் உள்ள இரண்டு சிகரங்கள் Fe2O3 இல் Fe-O இன் பிணைப்பு ஆற்றலுடன் தொடர்புடையதாக இருக்கலாம், அதே நேரத்தில் 712.4 eV மற்றும் 726.1 eV இல் உள்ள சிகரங்கள் FeO இல் Fe-O இன் பிணைப்பு ஆற்றலுடன் தொடர்புடையதாக இருக்கலாம். முடிவுகள் Fe3O4 Fe2O3 என்பதைக் குறிக்கின்றன. இதற்கிடையில், 706.8 eV இல் எந்த பகுப்பாய்வு உச்சமும் கண்டறியப்படவில்லை, இது தரை தண்டவாள மேற்பரப்பில் தனிம Fe இல்லாததைக் குறிக்கிறது.
(அ) முழு நிறமாலை பகுப்பாய்வு
(ஆ) RGS-10 (நீலம்)
(c) RGS-12.5 (வெளிர் மஞ்சள்)
(ஈ) RGS-15 (எஃகு தண்டவாளத்தின் அசல் நிறம்)
படம்.2. வெவ்வேறு அளவிலான தீக்காயங்களுடன் ரயில் மேற்பரப்புகளின் XPS பகுப்பாய்வு
Fe2p குறுகிய நிறமாலையில் உச்ச பரப்பளவு சதவீதங்கள், RGS-10, RGS-12.5 முதல் RGS-15 வரை, Fe2+2p3/2 மற்றும் Fe2+2p1/2 ஆகியவற்றின் உச்ச பரப்பளவு சதவீதங்கள் அதிகரிப்பதைக் காட்டுகின்றன, அதே நேரத்தில் Fe3+2p3/2 மற்றும் Fe3+2p1/2 ஆகியவற்றின் உச்ச பரப்பளவு சதவீதங்கள் குறைகின்றன. இது தண்டவாளத்தில் மேற்பரப்பு எரிப்பின் அளவு குறையும் போது, மேற்பரப்பு ஆக்ஸிஜனேற்ற தயாரிப்புகளில் Fe2+ உள்ளடக்கம் அதிகரிக்கிறது, அதே நேரத்தில் Fe3+ உள்ளடக்கம் குறைகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது. ஆக்ஸிஜனேற்ற தயாரிப்புகளின் வெவ்வேறு கூறுகள் தரை தண்டவாளத்தின் வெவ்வேறு வண்ணங்களில் விளைகின்றன. மேற்பரப்பு எரிப்பின் அளவு (நீலம்) அதிகமாக இருந்தால், ஆக்சைடில் Fe2O3 தயாரிப்புகளின் உள்ளடக்கம் அதிகமாக இருக்கும்; மேற்பரப்பு எரிப்பின் அளவு குறைவாக இருந்தால், FeO தயாரிப்புகளின் உள்ளடக்கம் அதிகமாக இருக்கும்.