Diolch am ymweld â Nature.com.Mae gan y fersiwn porwr rydych chi'n ei ddefnyddio gefnogaeth CSS gyfyngedig.I gael y profiad gorau, rydym yn argymell eich bod yn defnyddio porwr wedi'i ddiweddaru (neu analluogi Modd Cydnawsedd yn Internet Explorer).Yn y cyfamser, er mwyn sicrhau cefnogaeth barhaus, byddwn yn gwneud y wefan heb arddulliau a JavaScript.
Mae'r dur di-staen a ddefnyddir yn eang a'i fersiynau gyr yn gallu gwrthsefyll cyrydiad mewn amodau amgylchynol oherwydd yr haen goddefol sy'n cynnwys cromiwm ocsid.Yn draddodiadol, mae cyrydiad ac erydiad dur yn gysylltiedig â dinistrio'r haenau hyn, ond anaml ar y lefel microsgopig, yn dibynnu ar darddiad anhomogenedd arwyneb.Yn y gwaith hwn, mae heterogeneity cemegol wyneb nanoscale a ganfuwyd gan ficrosgopeg sbectrosgopig a dadansoddiad cemometrig yn tra-arglwyddiaethu'n annisgwyl ar ddadelfennu a chorydiad cerium rolio oer wedi'i addasu dur di-staen deublyg super 2507 (SDSS) yn ystod ei ymddygiad anffurfio poeth.ochr arall.Er bod microsgopeg ffotoelectron pelydr-X yn dangos sylw cymharol unffurf o'r haen Cr2O3 naturiol, dangosodd SDSS wedi'i rolio oer ganlyniadau goddefol gwael oherwydd dosbarthiad lleoledig nanoislands cyfoethog Fe3+ ar yr haen ocsid Fe/Cr.Mae'r wybodaeth hon ar y lefel atomig yn darparu dealltwriaeth ddofn o gyrydiad dur di-staen a disgwylir iddo helpu i frwydro yn erbyn cyrydiad metelau aloi uchel tebyg.
Ers dyfeisio dur di-staen, mae ymwrthedd cyrydiad aloion ferrochromium wedi'i briodoli i gromiwm, sy'n ffurfio ocsid / ocsihydrocsid cryf sy'n arddangos ymddygiad goddefol yn y mwyafrif o amgylcheddau.O'u cymharu â duroedd di-staen confensiynol (austenitig a ferritig), mae gan ddur di-staen dwplecs uwch (SDSS) sydd â gwell ymwrthedd cyrydiad briodweddau mecanyddol uwch1,2,3.Mae cryfder mecanyddol cynyddol yn caniatáu ar gyfer dyluniadau ysgafnach a mwy cryno.Mewn cyferbyniad, mae gan yr SDSS darbodus wrthwynebiad uchel i gyrydiad tyllau a holltau, gan arwain at oes gwasanaeth hirach a chymwysiadau ehangach mewn rheoli llygredd, cynwysyddion cemegol, a'r diwydiant olew a nwy alltraeth4.Fodd bynnag, mae'r ystod gul o dymheredd triniaeth wres a ffurfadwyedd gwael yn rhwystro ei gymhwysiad ymarferol eang.Felly, mae SDSS wedi'i addasu i wella'r eiddo uchod.Er enghraifft, cyflwynwyd addasiad Ce ac ychwanegiadau uchel o N 6, 7, 8 yn 2507 SDSS (Ce-2507).Mae crynodiad addas o 0.08 wt.% elfen daear prin (Ce) yn cael effaith fuddiol ar briodweddau mecanyddol y DSS, gan ei fod yn gwella mireinio grawn a chryfder ffin grawn.Mae ymwrthedd gwisgo a chorydiad, cryfder tynnol a chryfder cynnyrch, ac ymarferoldeb poeth hefyd wedi'u gwella9.Gall symiau mawr o nitrogen ddisodli cynnwys nicel drud, gan wneud SDSS yn fwy cost-effeithiol10.
Yn ddiweddar, mae SDSS wedi'i ddadffurfio'n blastig ar wahanol dymereddau (tymheredd isel, oer a phoeth) i gyflawni priodweddau mecanyddol rhagorol6,7,8.Fodd bynnag, mae ymwrthedd cyrydiad rhagorol SDSS i'w briodoli i bresenoldeb ffilm ocsid tenau ar yr wyneb, sy'n cael ei effeithio gan lawer o ffactorau, megis presenoldeb llawer o gyfnodau gyda ffiniau grawn gwahanol, gwaddodion diangen a gwahanol adweithiau.mae microstrwythur mewnol anhomogenaidd gwahanol gyfnodau austenitig a ferritig yn cael ei ddadffurfio 7 .Felly, mae astudio priodweddau microdomain ffilmiau o'r fath ar lefel y strwythur electronig yn hanfodol bwysig ar gyfer deall cyrydiad SDSS ac mae angen technegau arbrofol cymhleth.Hyd yn hyn, mae dulliau sy'n sensitif i wyneb fel sbectrosgopeg electron Auger11 a sbectrosgopeg ffotoelectron pelydr-X12,13,14,15 yn ogystal â'r system ffotoelectron ffotoelectron pelydr-X caled yn gwahaniaethu, ond yn aml yn methu â gwahanu, mae cyflyrau cemegol yr un elfen mewn gwahanol bwyntiau yn y gofod ar y nanoscale.Mae nifer o astudiaethau diweddar wedi cysylltu ocsidiad cromiwm yn lleol â'r ymddygiad cyrydiad a welwyd o 17 o ddur di-staen austenitig, 18 dur di-staen martensitig, a SDSS 19, 20. Fodd bynnag, mae'r astudiaethau hyn wedi canolbwyntio'n bennaf ar effaith heterogenedd Cr (ee, cyflwr ocsideiddio Cr3 +) ar ymwrthedd cyrydiad.Gall heterogenedd ochrol yng nghyflwr ocsidiad elfennau gael ei achosi gan wahanol gyfansoddion gyda'r un elfennau cyfansoddol, megis ocsidau haearn.Mae'r cyfansoddion hyn yn etifeddu maint bach a brosesir yn thermomecanyddol yn agos at ei gilydd, ond maent yn wahanol o ran cyfansoddiad a chyflwr ocsidiad16,21.Felly, mae datgelu dinistr ffilmiau ocsid ac yna pitting yn gofyn am ddealltwriaeth o anhomogenedd arwyneb ar y lefel ficrosgopig.Er gwaethaf y gofynion hyn, mae asesiadau meintiol megis heterogenedd ocsideiddio ochrol, yn enwedig haearn ar y raddfa nano/atomig, yn dal i fod yn ddiffygiol ac mae eu harwyddocâd ar gyfer ymwrthedd cyrydiad yn dal heb ei archwilio.Hyd yn ddiweddar, disgrifiwyd cyflwr cemegol amrywiol elfennau, megis Fe a Ca, yn feintiol ar samplau dur gan ddefnyddio microsgopeg ffotoelectron pelydr-X meddal (X-PEEM) mewn cyfleusterau ymbelydredd synchrotron nanoscale.Wedi'i gyfuno â thechnegau sbectrosgopeg amsugno pelydr-X (XAS) sy'n sensitif yn gemegol, mae X-PEEM yn galluogi mesuriad XAS gyda chydraniad gofodol a sbectrol uchel, gan ddarparu gwybodaeth gemegol am y cyfansoddiad elfennol a'i gyflwr cemegol gyda datrysiad gofodol i lawr i raddfa nanomedr 23 .Mae'r arsylwi sbectrosgopig hwn o'r safle cychwyn o dan ficrosgop yn hwyluso arbrofion cemegol lleol a gall ddangos yn ofodol newidiadau cemegol heb eu harchwilio o'r blaen yn yr haen Fe.
Mae'r astudiaeth hon yn ymestyn manteision PEEM wrth ganfod gwahaniaethau cemegol ar y nanoscale ac yn cyflwyno dull dadansoddi wyneb lefel atomig craff ar gyfer deall ymddygiad cyrydiad Ce-2507.Mae'n defnyddio data cemometrig clwstwr K-modd24 i fapio cyfansoddiad cemegol byd-eang (heterogenedd) yr elfennau dan sylw, gyda'u cyflyrau cemegol wedi'u cyflwyno mewn cynrychiolaeth ystadegol.Yn wahanol i gyrydiad confensiynol a achosir gan chwalfa ffilm cromiwm ocsid, mae'r goddefiad gwael presennol a'r ymwrthedd cyrydiad gwael yn cael eu priodoli i nanoisdiroedd cyfoethog Fe3+ lleol ger yr haen ocsid Fe / Cr, a all fod yn ymosodiad gan yr ocsid amddiffynnol.Mae'n ffurfio ffilm yn ei le ac yn achosi cyrydiad.
Gwerthuswyd ymddygiad cyrydol SDSS 2507 anffurfiedig gyntaf gan ddefnyddio mesuriadau electrocemegol.Ar ffig.Mae Ffigur 1 yn dangos cromliniau Nyquist a Bode ar gyfer samplau dethol mewn hydoddiannau dyfrllyd asidig (pH = 1) o FeCl3 ar dymheredd ystafell.Mae'r electrolyt dethol yn gweithredu fel asiant ocsideiddio cryf, sy'n nodweddu tueddiad y ffilm passivation i dorri i lawr.Er na chafodd y deunydd ei osod ar dymheredd ystafell sefydlog, rhoddodd y dadansoddiadau hyn fewnwelediad i ddigwyddiadau methiant posibl a phrosesau ôl-cyrydu.Defnyddiwyd y gylched gyfatebol (Ffig. 1d) i ffitio sbectra rhwystriant electrocemegol sbectrosgopeg (EIS), a dangosir y canlyniadau gosod cyfatebol yn Nhabl 1. Ymddangosodd hanner cylchoedd anghyflawn wrth brofi'r hydoddiant a driniwyd a samplau gweithio poeth, tra bod yr hanner cylchoedd cywasgedig cyfatebol wedi'u rholio oer (Ffig. 1b).Yn y sbectrwm EIS, gellir ystyried y radiws hanner cylch fel y gwrthiant polareiddio (Rp)25,26.Mae Rp y SDSS wedi'i drin â thoddiant yn Nhabl 1 tua 135 kΩ cm-2, fodd bynnag ar gyfer SDSS wedi'i weithio'n boeth ac wedi'i rolio'n oer gallwn weld gwerthoedd llawer is o 34.7 a 2.1 kΩ cm–2 yn y drefn honno.Mae'r gostyngiad sylweddol hwn mewn Rp yn nodi effaith andwyol dadffurfiad plastig ar ymwrthedd goddefol a chyrydiad, fel y dangosir mewn adroddiadau blaenorol 27, 28, 29, 30.
a Nyquist, b, c Bode rhwystriant a diagramau cam, a model cylched cyfatebol ar gyfer d, lle RS yw'r gwrthiant electrolyte, Rp yw'r gwrthiant polareiddio, a QCPE yw'r elfen ocsid cyfnod cyson a ddefnyddir i fodelu'r cynhwysedd nad yw'n ddelfrydol (n).Cyflawnwyd y mesuriadau EIS ar botensial dim llwyth.
Dangosir y cysonion trefn gyntaf yn y diagram Bode ac mae'r llwyfandir amledd uchel yn cynrychioli'r gwrthiant electrolyte RS26.Wrth i'r amlder leihau, mae'r rhwystriant yn cynyddu a darganfyddir ongl cam negyddol, sy'n nodi goruchafiaeth cynhwysedd.Mae ongl y cam yn cynyddu, gan gadw ei werth uchaf mewn ystod amledd cymharol eang, ac yna'n gostwng (Ffig. 1c).Fodd bynnag, ym mhob un o'r tri achos mae'r uchafswm gwerth hwn yn dal i fod yn llai na 90 °, sy'n dangos ymddygiad capacitive nad yw'n ddelfrydol oherwydd gwasgariad capacitive.Felly, defnyddir yr elfen cam cyson QCPE (CPE) i gynrychioli'r dosbarthiad cynhwysedd rhyng-wyneb sy'n deillio o garwedd wyneb neu anhomogenedd, yn enwedig o ran graddfa atomig, geometreg ffractal, mandylledd electrod, potensial nad yw'n unffurf, a dosbarthiad cerrynt sy'n dibynnu ar yr wyneb.Geometreg electrod31,32.rhwystriant CPE:
lle j yw'r rhif dychmygol a ω yw'r amledd onglog.Mae QCPE yn amlder cyson annibynnol sy'n gymesur ag ardal agored weithredol yr electrolyte.Mae n yn rhif pŵer di-dimensiwn sy'n disgrifio'r gwyriad oddi wrth ymddygiad capacitive delfrydol cynhwysydd, hy yr agosaf yw n at 1, y CPE agosach yw cynhwysedd pur, ac os yw n yn agos at sero, ymwrthedd ydyw.Mae gwyriad bach o n, yn agos at 1, yn dynodi ymddygiad capacitive an-ddelfrydol yr arwyneb ar ôl profi polareiddio.Mae'r QCPE o SDSS rholio oer yn llawer uwch na chynhyrchion tebyg, sy'n golygu bod ansawdd yr wyneb yn llai unffurf.
Yn gyson â'r rhan fwyaf o briodweddau ymwrthedd cyrydiad duroedd di-staen, mae cynnwys Cr cymharol uchel SDSS yn gyffredinol yn arwain at ymwrthedd cyrydiad uwch SDSS oherwydd presenoldeb ffilm ocsid amddiffynnol goddefol ar yr wyneb17.Mae'r ffilm oddefol hon fel arfer yn gyfoethog mewn ocsidau Cr3+ a/neu hydrocsidau, gan integreiddio'n bennaf Fe2+, Fe3+ ocsidau a/neu (ocsi) hydrocsidau 33 .Er gwaethaf yr un unffurfiaeth arwyneb, haen ocsid goddefol, a dim difrod gweladwy ar yr wyneb, fel y'i pennir gan ddelweddau microsgopig,6,7 mae ymddygiad cyrydiad SDSS poeth a rholio oer yn wahanol ac felly mae angen astudiaeth fanwl o'r microstrwythur anffurfio a nodwedd strwythurol dur.
Ymchwiliwyd yn feintiol i ficrostrwythur dur gwrthstaen anffurfiedig gan ddefnyddio pelydrau-X ynni uchel mewnol a synchrotron (Ffigurau Atodol 1, 2).Darperir dadansoddiad manwl yn y Wybodaeth Atodol.Er eu bod yn cyfateb i raddau helaeth i'r math o'r prif gyfnod, canfyddir gwahaniaethau mewn ffracsiynau cyfaint cyfnod, a restrir yn Nhabl Atodol 1. Gall y gwahaniaethau hyn fod yn gysylltiedig â ffracsiynau cyfnod anhomogenaidd ar yr wyneb, yn ogystal â ffracsiynau cyfnod cyfeintiol a gyflawnir ar wahanol ddyfnderoedd.canfod trwy ddifreithiant pelydr-X.(XRD) gyda ffynonellau egni amrywiol o ffotonau digwyddiad.Mae'r gyfran gymharol uwch o austenite mewn sbesimenau wedi'u rholio'n oer, a bennir gan XRD o ffynhonnell labordy, yn dangos gwell goddefiad ac o ganlyniad gwell ymwrthedd cyrydiad35, tra bod canlyniadau mwy cywir ac ystadegol yn dangos tueddiadau cyferbyniol mewn cyfrannau cyfnod.Yn ogystal, mae ymwrthedd cyrydiad dur hefyd yn dibynnu ar faint o fireinio grawn, lleihau maint grawn, cynnydd mewn microdeformations a dwysedd dadleoli sy'n digwydd yn ystod triniaeth thermomecanyddol36,37,38.Mae'r sbesimenau sy'n gweithio'n boeth yn dangos natur fwy grawnog, sy'n arwydd o ronynnau maint micron, tra bod y modrwyau llyfn a welwyd yn y sbesimenau rholio oer (Ffig Atodol 3) yn nodi mireinio grawn sylweddol i nanoraddfa mewn gwaith blaenorol6, a ddylai gyfrannu at oddefiad ffilm.ffurfio a chynyddu ymwrthedd cyrydiad.Mae dwysedd dadleoli uwch fel arfer yn gysylltiedig ag ymwrthedd is i dyllu, sy'n cytuno'n dda â mesuriadau electrocemegol.
Mae newidiadau yng nghyflwr cemegol micro-barthau elfennau elfennol wedi'u hastudio'n systematig gan ddefnyddio X-PEEM.Er gwaethaf y digonedd o elfennau aloi, dewiswyd Cr, Fe, Ni a Ce39 yma, gan fod Cr yn elfen allweddol ar gyfer ffurfio ffilm passivation, Fe yw'r brif elfen mewn dur, ac mae Ni yn gwella passivation ac yn cydbwyso'r strwythur cyfnod ferrite-austenitig a phwrpas addasu Ce.Trwy addasu egni'r ymbelydredd synchrotron, cafodd y RAS ei orchuddio o'r wyneb gyda phrif nodweddion Cr (ymyl L2.3), Fe (ymyl L2.3), Ni (ymyl L2.3) a Ce (ymyl M4.5).ffurfio poeth a rholio oer Ce-2507 SDSS.Perfformiwyd dadansoddiad data priodol trwy ymgorffori graddnodi ynni â data cyhoeddedig (ee XAS 40, 41 ar Fe L2, 3 edge).
Ar ffig.Mae Ffigur 2 yn dangos delweddau X-PEEM o waith poeth (Ffig. 2a) a rholio oer (Ffig. 2d) Ce-2507 SDSS ac ymylon XAS cyfatebol Cr a Fe L2,3 mewn lleoliadau wedi'u marcio'n unigol.Mae ymyl L2,3 yr XAS yn archwilio'r cyflyrau 3d gwag ar ôl ffotogyffroi electronau ar y lefelau hollti troelliad-orbit 2p3/2 (ymyl L3) a 2p1/2 (ymyl L2).Cafwyd gwybodaeth am gyflwr falens Cr gan XAS ar ymyl L2,3 yn Ffig. 2b, e.Cymhariaeth â beirniaid.Dangosodd 42,43 fod pedwar copa wedi'u harsylwi ger ymyl L3, o'r enw A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV) a D (582.2 eV), gan adlewyrchu octahedral Cr3 +, sy'n cyfateb i'r ïon Cr2O3.Mae'r sbectra arbrofol yn cytuno â'r cyfrifiadau damcaniaethol a ddangosir ym mhaneli b ac e, a gafwyd o gyfrifiadau lluosog o'r maes grisial yn y rhyngwyneb Cr L2.3 gan ddefnyddio maes grisial o 2.0 eV44.Mae dwy arwyneb SDSS wedi'i weithio'n boeth ac wedi'i rolio'n oer wedi'u gorchuddio â haen gymharol unffurf o Cr2O3.
delwedd thermol X-PEEM o SDSS wedi'i ddadffurfio'n thermol sy'n cyfateb i ymyl b Cr L2.3 ac ymyl c Fe L2.3, d delwedd thermol X-PEEM o SDSS rholio oer sy'n cyfateb i ymyl e Cr L2.3 ac f Fe L2 .3 ymyl ochr (f).Mae'r sbectra XAS yn cael eu plotio mewn gwahanol safleoedd gofodol sydd wedi'u nodi ar y delweddau thermol (a, d), mae'r llinellau doredig oren yn (b) ac (e) yn cynrychioli sbectra ffug XAS Cr3+ gyda gwerth maes crisial o 2.0 eV.Ar gyfer delweddau X-PEEM, defnyddiwch balet thermol i wella darllenadwyedd delwedd, lle mae lliwiau o las i goch yn gymesur â dwyster amsugno pelydr-X (o isel i uchel).
Waeth beth fo amgylchedd cemegol yr elfennau metelaidd hyn, arhosodd cyflwr cemegol ychwanegiadau elfennau aloi Ni a Ce ar gyfer y ddau sampl yn ddigyfnewid.Darlun ychwanegol.Mae Ffigurau 5-9 yn dangos delweddau X-PEEM a sbectra XAS cyfatebol ar gyfer Ni a Ce mewn gwahanol safleoedd ar wyneb sbesimenau sy'n gweithio'n boeth ac wedi'u rholio oer.Mae Ni XAS yn dangos cyflwr ocsidiad Ni2+ dros yr arwyneb mesuredig cyfan o sbesimenau wedi'u gweithio'n boeth ac wedi'u rholio oer (Trafodaeth Atodol).Dylid nodi, yn achos samplau a weithiwyd yn boeth, na welwyd y signal XAS o Ce, tra yn achos samplau wedi'u rholio oer, gwelwyd sbectrwm Ce3+.Dangosodd arsylwi smotiau Ce mewn samplau rholio oer fod Ce yn ymddangos yn bennaf ar ffurf gwaddod.
Yn y SDSS a anffurfiwyd yn thermol, ni welwyd unrhyw newid strwythurol lleol yn XAS ar ymyl Fe L2,3 (Ffig. 2c).Fodd bynnag, mae'r matrics Fe yn ficro-ranbarthol yn newid ei gyflwr cemegol ar saith pwynt a ddewiswyd ar hap o'r SDSS rholio oer, fel y dangosir yn Ffig. 2f.Yn ogystal, er mwyn cael syniad cywir o'r newidiadau yn nhalaith Fe yn y lleoliadau a ddewiswyd yn Ffig. 2f, perfformiwyd astudiaethau arwyneb lleol (Ffig. 3 a Ffig. Atodol 10) lle dewiswyd rhanbarthau cylchol llai.Modelwyd sbectra XAS o systemau ymyl Fe L2,3 o α-Fe2O3 ac ocsidau octahedral Fe2+ gan gyfrifiadau maes crisial lluosog gan ddefnyddio meysydd grisial o 1.0 (Fe2+) a 1.0 (Fe3+)44. Rydym yn nodi bod gan α-Fe2O3 a γ-Fe2O3 gymesuredd lleol gwahanol45,46, mae gan Fe3O4 gyfuniad o Fe2 + a Fe3 +, 47, a FeO45 fel ocsid Fe2+ (3d6) sy'n deufalent ffurfiol. Rydym yn nodi bod gan α-Fe2O3 a γ-Fe2O3 gymesuredd lleol gwahanol45,46, mae gan Fe3O4 gyfuniad o Fe2 + a Fe3 +, 47, a FeO45 fel ocsid Fe2+ (3d6) sy'n divalent ffurfiol.Sylwch fod gan α-Fe2O3 a γ-Fe2O3 gymesuredd lleol gwahanol45,46, mae Fe3O4 yn cyfuno Fe2+ a Fe3+,47 a FeO45 ar ffurf ocsid deufalent ffurfiol Fe2+ (3d6).Sylwch fod gan α-Fe2O3 a γ-Fe2O3 wahanol gymesuredd lleol45,46, mae gan Fe3O4 gyfuniad o Fe2+ a Fe3+,47 ac mae FeO45 yn gweithredu fel deufalent ffurfiol Fe2+ ocsid (3d6).Dim ond safleoedd O sydd gan bob ïon Fe3+ yn α-Fe2O3, tra bod γ-Fe2O3 fel arfer yn cael ei gynrychioli gan Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3] ee asgwrn cefn O4 gyda swyddi gwag ee safleoedd.Felly, mae gan yr ïonau Fe3+ yn γ-Fe2O3 safleoedd Td ac Oh.Fel y crybwyllwyd mewn papur blaenorol,45 er bod cymhareb dwyster y ddau yn wahanol, eu cymhareb dwyster ee/t2g yw ≈1, tra yn yr achos hwn mae'r gymhareb arddwysedd a arsylwyd ee/t2g tua 1. Nid yw hyn yn cynnwys y posibilrwydd mai dim ond Fe3+ sy'n bresennol yn y sefyllfa bresennol.O ystyried achos Fe3O4 gyda Fe2+ a Fe3+, mae'r nodwedd gyntaf y gwyddys bod ganddi ymyl L3 wannach (cryfach) ar gyfer Fe yn nodi cyflwr gwag llai (mwy) t2g.Mae hyn yn berthnasol i Fe2+ (Fe3+), sy'n dangos bod nodwedd gyntaf y cynnydd yn nodi cynnydd yng nghynnwys Fe2+47.Mae'r canlyniadau hyn yn dangos bod cydfodolaeth Fe2+ a γ-Fe2O3, α-Fe2O3 a/neu Fe3O4 yn dominyddu ar wyneb rholio oer y cyfansoddion.
Delweddau delweddu thermol ffotoelectron chwyddedig o'r sbectra XAS (a, c) a (b, d) yn croesi ymyl Fe L2,3 mewn gwahanol safleoedd gofodol o fewn rhanbarthau dethol 2 ac E mewn Ffigys.2d.
Mae'r data arbrofol a gafwyd (Ffig. 4a a Ffig. Atodol 11) yn cael eu plotio a'u cymharu â'r data ar gyfer cyfansoddion pur 40, 41, 48. Tri math gwahanol o sbectra Fe L-ymyl XAS a arsylwyd yn arbrofol (XAS- 1, XAS-2 a XAS-3: Ffig. 4a).Yn benodol, arsylwyd sbectrwm 2-a (a ddynodir fel XAS-1) yn Ffig. 3b ac yna sbectrwm 2-b (wedi'i labelu XAS-2) dros yr ardal ganfod gyfan, tra arsylwyd sbectra fel E-3 yn ffigwr 3d (label XAS-3) mewn lleoliadau penodol.Fel rheol, defnyddiwyd pedwar paramedrau i nodi'r cyflyrau falens presennol yn y sampl dan sylw: (1) nodweddion sbectrol L3 a L2, (2) safleoedd ynni nodweddion L3 a L2, (3) gwahaniaeth ynni L3-L2., (4) Cymhareb dwyster L2/L3.Yn ôl arsylwadau gweledol (Ffig. 4a), mae pob un o'r tair cydran Fe, sef Fe0, Fe2+, a Fe3+, yn bresennol ar yr wyneb SDSS sy'n cael ei astudio.Roedd y gymhareb dwyster a gyfrifwyd L2/L3 hefyd yn dangos presenoldeb y tair cydran.
sbectra XAS Efelychedig o Fe gyda thri data arbrofol gwahanol a arsylwyd (llinellau solet XAS-1, XAS-2 a XAS-3 yn cyfateb i 2-a, 2-b ac E-3 yn Ffig. 2 a 3) Cymhariaeth, Octahedrons Fe2+, Fe3+ gyda gwerthoedd maes grisial o 1.0 eV a 1.5 eV data, XAS-3 wedi'i fesur, data arbrofol XAS-2 yn y drefn honno. a'r data LCF cyfatebol wedi'i optimeiddio (llinell ddu solet), a hefyd ar ffurf sbectra XAS-3 gyda safonau Fe3O4 (cyflwr cymysg Fe) a Fe2O3 (Fe3+ pur).
Defnyddiwyd ffit cyfuniad llinellol (LCF) o'r tair safon 40, 41, 48 i feintioli'r cyfansoddiad haearn ocsid.Gweithredwyd LCF ar gyfer tri sbectra Fe L-ymyl XAS dethol sy'n dangos y cyferbyniad uchaf, sef XAS-1, XAS-2 a XAS-3, fel y dangosir yn Ffig. 4b–d.Ar gyfer ffitiadau LCF, cymerwyd 10% Fe0 i ystyriaeth ym mhob achos oherwydd y ffaith i ni arsylwi silff fach yn yr holl ddata, a hefyd oherwydd y ffaith mai haearn metelaidd yw prif gydran dur. Yn wir, mae dyfnder prawf X-PEEM ar gyfer Fe (~ 6 nm)49 yn fwy na'r trwch haen ocsideiddio amcangyfrifedig (ychydig> 4 nm), sy'n caniatáu canfod signal o'r matrics haearn (Fe0) o dan yr haen goddefol. Yn wir, mae dyfnder prawf X-PEEM ar gyfer Fe (~ 6 nm)49 yn fwy na'r trwch haen ocsideiddio amcangyfrifedig (ychydig> 4 nm), sy'n caniatáu canfod signal o'r matrics haearn (Fe0) o dan yr haen goddefol. Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм)49 больше, чем предполагаемая толщина слоя оконон, 49 больше, чем предполагаемая толщина слоя оконе слоя оконе 49 озволяет обнаружить сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. Yn wir, mae dyfnder y stiliwr X-PEEM ar gyfer Fe (~ 6 nm)49 yn fwy na thrwch tybiedig yr haen ocsideiddio (ychydig> 4 nm), sy'n ei gwneud hi'n bosibl canfod y signal o'r matrics haearn (Fe0) o dan yr haen goddefol.事实上，X-PEEM 对Fe（~6 nm）49 的检测深度大于估计的氧化层厚度（略> 4 nm）深度大于估计的氧化层厚度（略> 4 nm）深度大于估计的氧化层方的铁基体（Fe0）的信号.事实上，X-PEEM对 Fe（~6 nm） 49 的检测深度大于的氧化层厚度略略>4 nm）测深度大于的氧化层厚度略略>4 nm）化层下方铁基体 （fe0）的。 信号信号信号信号信号信号信号信号号信号Фактически, глубина обнаружения Fe (~ 6 нм) 49 с помощью X-PEEM больше, чем предполагаемая тололсия толше 4 нм), что позволяет обнаруживать сигнал от железной матрицы (Fe0) ниже пассивирующего слон. Mewn gwirionedd, mae dyfnder canfod Fe (~ 6 nm) 49 gan X-PEEM yn fwy na thrwch disgwyliedig yr haen ocsid (ychydig> 4 nm), sy'n caniatáu canfod y signal o'r matrics haearn (Fe0) o dan yr haen passivation. .Perfformiwyd cyfuniadau amrywiol o Fe2+ a Fe3+ i ddod o hyd i'r ateb gorau posibl ar gyfer y data arbrofol a arsylwyd.Ar ffig.Mae 4b yn dangos y sbectrwm XAS-1 ar gyfer y cyfuniad o Fe2+ a Fe3+, lle’r oedd y cyfrannau Fe2+ a Fe3+ yn debyg o tua 45%, sy’n dynodi cyflyrau ocsidiad cymysg Fe.Tra ar gyfer y sbectrwm XAS-2, mae canran Fe2+ a Fe3+ yn dod yn ~30% a 60%, yn y drefn honno.Mae Fe2+ yn llai na Fe3+.Mae'r gymhareb Fe2+ i Fe3, sy'n hafal i 1:2, yn golygu y gellir ffurfio Fe3O4 ar yr un gymhareb rhwng ïonau Fe.Yn ogystal, ar gyfer y sbectrwm XAS-3, mae canran Fe2+ a Fe3+ yn dod yn ~10% ac 80%, sy'n dangos trosiad uwch o Fe2+ i Fe3+.Fel y soniwyd uchod, gall Fe3+ ddod o α-Fe2O3, γ-Fe2O3 neu Fe3O4.Er mwyn deall y ffynhonnell fwyaf tebygol o Fe3+, plotiwyd y sbectrwm XAS-3 gyda safonau Fe3+ gwahanol yn Ffigur 4e, gan ddangos tebygrwydd â'r ddwy safon wrth ystyried brig B.Fodd bynnag, mae dwyster y brigau ysgwydd (A: o Fe2+) a'r gymhareb dwyster B/A yn dangos bod sbectrwm XAS-3 yn agos, ond nid yw'n cyd-fynd â sbectrwm γ-Fe2O3.O'i gymharu â swmp γ-Fe2O3, mae gan frig Fe 2p XAS A SDSS ddwysedd ychydig yn uwch (Ffig. 4e), sy'n dynodi dwyster uwch o Fe2+.Er bod sbectrwm XAS-3 yn debyg i sbectrwm γ-Fe2O3, lle mae Fe3+ yn bresennol yn y safleoedd Oh a Td, mae nodi gwahanol gyflyrau falens a chydlyniad yn unig ar hyd ymyl L2,3 neu gymhareb dwyster L2/L3 yn parhau i fod yn destun ymchwil barhaus.trafodaeth oherwydd cymhlethdod y ffactorau amrywiol sy'n effeithio ar y sbectrwm terfynol41.
Yn ogystal â'r gwahaniaethau sbectrol yng nghyflwr cemegol y rhanbarthau diddordeb dethol a ddisgrifir uchod, aseswyd heterogenedd cemegol byd-eang yr elfennau allweddol Cr a Fe hefyd trwy ddosbarthu'r holl sbectra XAS a gafwyd ar wyneb y sampl gan ddefnyddio'r dull clystyru K-moddau.Mae proffiliau ymyl Cr L yn ffurfio dau glwstwr gorau posibl wedi'u dosbarthu'n ofodol yn y sbesimenau poeth a'r rhai wedi'u rholio oer a ddangosir yn Ffigys.5. Mae'n amlwg nad oes unrhyw newidiadau strwythurol lleol yn cael eu gweld yn debyg, gan fod dau ganolradd sbectra XAS Cr yn gymaradwy.Mae'r siapiau sbectrol hyn o'r ddau glwstwr bron yn union yr un fath â'r rhai sy'n cyfateb i Cr2O342, sy'n golygu bod yr haenau Cr2O3 wedi'u gwasgaru'n gymharol gyfartal ar yr SDSS.
Mae Cr L K-yn golygu clystyrau rhanbarth ymyl, a b yw'r centroids XAS cyfatebol.Canlyniadau cymhariaeth K-modd X-PEEM o SDSS rholio oer: c Cr L2.3 rhanbarth ymyl clystyrau K-modd a ch centroidau XAS cyfatebol.
Er mwyn dangos mapiau ymyl FelL mwy cymhleth, defnyddiwyd pedwar a phump o glystyrau wedi'u hoptimeiddio a'u centroidau cysylltiedig (proffiliau sbectrol) ar gyfer sbesimenau wedi'u gweithio'n boeth a sbesimenau rholio oer, yn y drefn honno.Felly, gellir cael y ganran (%) o Fe2+ a Fe3+ trwy ffitio'r LCF a ddangosir yn Ffig.4.Defnyddiwyd y potensial pseudoelectrode Epseudo fel swyddogaeth Fe0 i ddatgelu anhomogenedd microcemegol y ffilm ocsid arwyneb.Amcangyfrifir Epseudo yn fras gan y rheol gymysgu,
lle mae \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) yn hafal i \(\rm{Fe} + 2e^ - \ i \rm {Fe}^{2 + (3 + )}\), 0.440 a 0.036 V, yn y drefn honno.Mae gan ranbarthau â photensial is gynnwys uwch o'r cyfansawdd Fe3+.Mae gan y dosbarthiad posibl mewn samplau wedi'u dadffurfio'n thermol gymeriad haenog gydag uchafswm newid o tua 0.119 V (Ffig. 6a, b).Mae cysylltiad agos rhwng y dosbarthiad posibl hwn a thopograffeg yr arwyneb (Ffig. 6a).Ni sylwyd ar unrhyw newidiadau eraill sy'n dibynnu ar safle yn y tu mewn laminaidd gwaelodol (Ffig. 6b).I'r gwrthwyneb, ar gyfer cysylltu ocsidau annhebyg â gwahanol gynnwys Fe2+ a Fe3+ mewn SDSS wedi'i rolio'n oer, gellir gweld natur anffurf y ffug-botensial (Ffig. 6c, d).Fe3+ ocsidau a/neu (ocsi) hydrocsidau yw prif gyfansoddion rhwd mewn dur ac maent yn athraidd i ocsigen a dŵr50.Yn yr achos hwn, ystyrir bod yr ynysoedd sy'n gyfoethog mewn Fe3+ wedi'u dosbarthu'n lleol a gellir eu hystyried yn ardaloedd cyrydu.Ar yr un pryd, gellir defnyddio'r graddiant yn y maes potensial, yn hytrach na gwerth absoliwt y potensial, fel dangosydd ar gyfer lleoleiddio safleoedd cyrydiad gweithredol.Gall y dosbarthiad anwastad hwn o Fe2+ a Fe3+ ar wyneb SDSS wedi'i rolio oer newid y cemeg leol a darparu arwynebedd gweithredol mwy ymarferol yn ystod dadansoddiad ffilm ocsid ac adweithiau cyrydiad, gan ganiatáu i'r matrics metel gwaelodol barhau i gyrydu, gan arwain at heterogenedd mewnol.eiddo a lleihau priodweddau amddiffynnol yr haen passivating.
Mae K-yn golygu clystyrau a centroidau XAS cyfatebol yn rhanbarth ymyl Fe L2.3 o X-PEEM cerrynt eiledol a df o SDSS oer-rolio.a, d K-yn golygu plotiau clwstwr wedi'u troshaenu ar ddelweddau X-PEEM.Crybwyllir y potensial pseudoelectrode wedi'i gyfrifo (Epseudo) ynghyd â'r plot clwstwr K-modd.Mae disgleirdeb y ddelwedd X-PEEM, fel y lliw yn Ffig. 2, yn gymesur â dwyster amsugno'r pelydr-X.
Cr cymharol unffurf ond mae cyflwr cemegol gwahanol Fe yn arwain at wahanol ddifrod i ffilm ocsid a phatrymau cyrydiad mewn Ce-2507 sy'n gweithio'n boeth ac wedi'i rolio'n oer.Mae'r eiddo hwn o rolio oer Ce-2507 wedi'i astudio'n dda.O ran ffurfio ocsidau a hydrocsidau Fe yn yr aer amgylchynol yn y gwaith bron niwtral hwn, mae'r adweithiau fel a ganlyn:
Mae'r adweithiau uchod yn digwydd yn y senarios canlynol yn seiliedig ar ddadansoddiad X-PEEM.Mae ysgwydd fach sy'n cyfateb i Fe0 yn gysylltiedig â'r haearn metelaidd gwaelodol.Mae adwaith Fe metelaidd â'r amgylchedd yn arwain at ffurfio haen Fe(OH)2 (hafaliad (5)), sy'n gwella'r signal Fe2+ yn yr ymyl Fe L XAS.Gall amlygiad hirfaith i aer arwain at ffurfio ocsidau Fe3O4 a/neu Fe2O3 ar ôl Fe(OH)252,53.Gall dwy ffurf sefydlog o Fe, Fe3O4 a Fe2O3, hefyd ffurfio yn yr haen amddiffynnol gyfoethog Cr3+, ac mae'n well gan Fe3O4 strwythur unffurf a gludiog o'r rhain.Mae presenoldeb y ddau yn arwain at gyflyrau ocsidiad cymysg (sbectrwm XAS-1).Mae'r sbectrwm XAS-2 yn cyfateb yn bennaf i Fe3O4.Er bod arsylwi sbectra XAS-3 mewn sawl man yn dangos trosiad llwyr i γ-Fe2O3.Gan fod dyfnder treiddiad y pelydrau-X heb eu plygu tua 50 nm, mae'r signal o'r haen isaf yn arwain at ddwysedd uwch yr uchafbwynt A.
Mae sbectrwm XPA yn dangos bod gan y gydran Fe yn y ffilm ocsid strwythur haenog wedi'i gyfuno â haen Cr ocsid.Yn wahanol i'r arwyddion o passivation oherwydd anhomogeneity lleol o Cr2O3 yn ystod cyrydiad, er gwaethaf yr haen unffurf o Cr2O3 yn y gwaith hwn, ymwrthedd cyrydiad isel a welir yn yr achos hwn, yn enwedig ar gyfer sbesimenau rholio oer.Gellir deall yr ymddygiad a arsylwyd fel heterogenedd y cyflwr ocsideiddio cemegol yn yr haen uchaf (Fe), sy'n effeithio ar y perfformiad cyrydiad.Oherwydd yr un stoichiometry o'r haen uchaf (haearn ocsid) a'r haen isaf (cromiwm ocsid) 52,53 gwell rhyngweithio (adlyniad) rhyngddynt yn arwain at gludo araf o ïonau metel neu ocsigen yn y dellt, sydd, yn ei dro, yn arwain at gynnydd mewn ymwrthedd cyrydiad.Felly, mae cymhareb stoichiometrig barhaus, hy un cyflwr ocsidiad o Fe, yn well na newidiadau stoichiometrig sydyn.Mae gan y SDSS anffurfiedig gwres arwyneb mwy unffurf, haen amddiffynnol ddwysach, a gwell ymwrthedd cyrydiad.Tra ar gyfer SDSS rholio oer, mae presenoldeb ynysoedd cyfoethog Fe3+ o dan yr haen amddiffynnol yn torri cyfanrwydd yr wyneb ac yn achosi cyrydiad galfanig gyda'r swbstrad cyfagos, sy'n arwain at ostyngiad sydyn yn Rp (Tabl 1).Mae sbectrwm EIS a'i wrthwynebiad cyrydiad yn cael eu lleihau.Gellir gweld bod dosbarthiad lleol ynysoedd cyfoethog Fe3+ oherwydd dadffurfiad plastig yn effeithio'n bennaf ar y gwrthiant cyrydiad, sy'n ddatblygiad arloesol yn y gwaith hwn.Felly, mae'r astudiaeth hon yn cyflwyno delweddau microsgopig sbectrosgopig o'r gostyngiad mewn ymwrthedd cyrydiad o samplau SDSS a astudiwyd gan y dull dadffurfiad plastig.
Yn ogystal, er bod aloion daear prin mewn duroedd cyfnod deuol yn dangos perfformiad gwell, mae rhyngweithio'r elfen ychwanegyn hon â'r matrics dur unigol o ran ymddygiad cyrydiad yn ôl microsgopeg sbectrosgopig yn parhau i fod yn anodd dod i'r amlwg.Mae ymddangosiad signalau Ce (trwy XAS M-ymylon) yn ymddangos mewn ychydig leoedd yn unig yn ystod treigl oer, ond mae'n diflannu yn ystod dadffurfiad poeth y SDSS, gan nodi dyddodiad lleol Ce yn y matrics dur, yn hytrach na aloi homogenaidd.Er nad yw'n gwella priodweddau mecanyddol SDSS6,7 yn sylweddol, mae presenoldeb elfennau pridd prin yn lleihau maint y cynhwysiant a chredir ei fod yn atal tyllu yn y rhanbarth cychwynnol54.
I gloi, mae'r gwaith hwn yn datgelu effaith heterogenedd arwyneb ar gyrydiad 2507 SDSS wedi'i addasu â cerium trwy feintioli cynnwys cemegol cydrannau nanoraddfa.Rydym yn ateb y cwestiwn pam mae dur di-staen yn cyrydu hyd yn oed o dan haen ocsid amddiffynnol trwy feintioli ei ficrostrwythur, cemeg arwyneb, a phrosesu signal gan ddefnyddio clystyru K-moddau.Mae wedi'i sefydlu mai ynysoedd sy'n gyfoethog mewn Fe3+, gan gynnwys eu cydlyniad octahedrol a thetrahedrol ar hyd holl nodwedd Fe2 +/Fe3+ cymysg, yw ffynhonnell difrod a chorydiad y ffilm ocsid oer-rolio SDSS.Mae Nanoislands sy'n cael eu dominyddu gan Fe3+ yn arwain at ymwrthedd cyrydiad gwael hyd yn oed ym mhresenoldeb haen oddefol stoichiometrig ddigonol Cr2O3.Yn ogystal â datblygiadau methodolegol wrth bennu effaith heterogenedd cemegol nanoscale ar gyrydiad, disgwylir i waith parhaus ysbrydoli prosesau peirianneg i wella ymwrthedd cyrydiad duroedd di-staen wrth wneud dur.
Er mwyn paratoi'r ingot Ce-2507 SDSS a ddefnyddiwyd yn yr astudiaeth hon, toddiwyd cyfansoddiad cymysg gan gynnwys aloi meistr Fe-Ce wedi'i selio â thiwb haearn pur mewn ffwrnais ymsefydlu amledd canolig 150 kg i gynhyrchu dur tawdd a'i dywallt i fowld.Mae'r cyfansoddiadau cemegol mesuredig (wt%) wedi'u rhestru yn Nhabl Atodol 2. Mae ingotau'n cael eu ffugio'n boeth yn flociau am y tro cyntaf.Yna cafodd ei anelio ar 1050 ° C am 60 munud i gael dur mewn cyflwr hydoddiant solet, ac yna ei ddiffodd mewn dŵr i dymheredd ystafell.Astudiwyd y samplau a astudiwyd yn fanwl gan ddefnyddio TEM a DOE i astudio'r cyfnodau, maint grawn a morffoleg.Ceir gwybodaeth fanylach am samplau a'r broses gynhyrchu mewn ffynonellau eraill6,7.
Proseswyd samplau silindrog (φ10 mm × 15 mm) ar gyfer cywasgu poeth fel bod echelin y silindr yn gyfochrog â chyfeiriad dadffurfiad y bloc.Cyflawnwyd cywasgu tymheredd uchel ar wahanol dymereddau yn yr ystod o 1000-1150 ° C gan ddefnyddio efelychydd thermol Gleeble-3800 ar gyfradd straen gyson yn yr ystod 0.01-10 s-1.Cyn anffurfio, cynheswyd y samplau ar gyfradd o 10 ° C s-1 am 2 funud ar dymheredd dethol i ddileu'r graddiant tymheredd.Ar ôl cyflawni unffurfiaeth tymheredd, anffurfiwyd y sampl i werth straen gwirioneddol o 0.7.Ar ôl anffurfio, diffoddwyd y samplau ar unwaith â dŵr i gadw'r strwythur anffurfiedig.Yna caiff y sbesimen caledu ei dorri'n gyfochrog â'r cyfeiriad cywasgu.Ar gyfer yr astudiaeth benodol hon, dewisom sbesimen â chyflwr straen poeth o 1050°C, 10 s-1 oherwydd bod y micro-galedwch a arsylwyd yn uwch na sbesimenau eraill7.
Defnyddiwyd samplau anferth (80 × 10 × 17 mm3) o doddiant solet Ce-2507 mewn melin dwy-rôl asyncronaidd tri cham LG-300 gyda'r priodweddau mecanyddol gorau ymhlith yr holl lefelau anffurfiad eraill6.Cyfradd straen a lleihad trwch pob llwybr yw 0.2 m·s-1 a 5%, yn y drefn honno.
Defnyddiwyd gweithfan electrocemegol Autolab PGSTAT128N ar gyfer mesuriadau electrocemegol SDSS ar ôl rholio oer i ostyngiad o 90% mewn trwch (1.0 gwir straen cyfatebol) ac ar ôl gwasgu'n boeth ar 1050 ° C am 10 s-1 i wir straen o 0.7.Mae gan y gweithfan gell tair electrod gydag electrod calomel dirlawn fel yr electrod cyfeirio, electrod cownter graffit, a sampl SDSS fel yr electrod gweithio.Torrwyd y samplau yn silindrau â diamedr o 11.3 mm, y cafodd gwifrau copr eu sodro i'w hochrau.Yna gosodwyd y samplau ag epocsi, gan adael ardal agored weithredol o 1 cm2 fel yr electrod gweithio (ochr waelod y sampl silindrog).Byddwch yn ofalus wrth halltu'r epocsi a'r sandio a'r sgleinio dilynol er mwyn osgoi cracio.Roedd yr arwynebau gweithio yn ddaear ac wedi'u sgleinio gydag ataliad caboli diemwnt gyda maint gronynnau o 1 μm, wedi'i olchi â dŵr distyll ac ethanol, a'i sychu mewn aer oer.Cyn mesuriadau electrocemegol, roedd y samplau caboledig yn agored i aer am sawl diwrnod i ffurfio ffilm ocsid naturiol.Defnyddir hydoddiant dyfrllyd o FeCl3 (6.0 wt%), wedi'i sefydlogi i pH = 1.0 ± 0.01 gyda HCl yn unol ag argymhellion ASTM, i gyflymu cyrydiad dur di-staen55 oherwydd ei fod yn gyrydol ym mhresenoldeb ïonau clorid gyda chynhwysedd ocsideiddio cryf a pH isel Safonau amgylcheddol G48 ac A923.Trochwch y sampl yn y toddiant prawf am 1 awr i gyrraedd cyflwr cyson agos cyn gwneud unrhyw fesuriadau.Ar gyfer samplau hydoddiant solet, poeth a rholio oer, cynhaliwyd mesuriadau rhwystriant ar botensial cylched agored (OPC) o 0.39, 0.33, a 0.25 V, yn y drefn honno, yn yr ystod amledd o 1 105 i 0.1 Hz gydag osgled o 5 mV.Ailadroddwyd yr holl brofion cemegol o leiaf 3 gwaith o dan yr un amodau i sicrhau atgynhyrchu data.
Ar gyfer mesuriadau HE-SXRD, mesurwyd blociau dur deublyg hirsgwar yn mesur 1 × 1 × 1.5 mm3 i fesur cyfansoddiad cyfnod trawst wiggler ynni uchel Brockhouse yn CLS, Canada56.Casglwyd data mewn geometreg Debye-Scherrer neu geometreg trawsyrru ar dymheredd ystafell.Y donfedd pelydr-X sydd wedi'i galibro â chalibrator LaB6 yw 0.212561 Å, sy'n cyfateb i 58 keV, sy'n llawer uwch na Cu Kα (8 keV) a ddefnyddir yn gyffredin fel ffynhonnell pelydr-X labordy.Roedd y sampl wedi'i leoli bellter o 740 mm o'r synhwyrydd.Cyfaint canfod pob sampl yw 0.2 × 0.3 × 1.5 mm3, sy'n cael ei bennu gan faint y trawst a thrwch y sampl.Casglwyd yr holl ddata gan ddefnyddio synhwyrydd ardal Perkin Elmer, synhwyrydd pelydr-X panel gwastad, 200 µm picsel, 40 × 40 cm2 gan ddefnyddio amser datguddio o 0.3 s a 120 ffrâm.
Cynhaliwyd mesuriadau X-PEEM o ddwy system fodel dethol yng ngorsaf derfyn Beamline MAXPEEM PEEM yn labordy MAX IV (Lund, Sweden).Paratowyd samplau yn yr un modd ag ar gyfer mesuriadau electrocemegol.Cadwyd y samplau a baratowyd yn yr awyr am sawl diwrnod a'u dad-nwyo mewn siambr gwactod tra uchel cyn cael eu harbelydru â ffotonau synchrotron.Cafwyd cydraniad egni'r llinell trawst trwy fesur y sbectrwm cynnyrch ïon yn y rhanbarth excitation o N 1 s i 1\(\pi _g^ \ast\) ger hv = 401 eV yn N2 gyda dibyniaeth egni'r ffoton ar E3/2 , 57. Rhoddodd sbectra brasamcan ΔE (lled sbectra) yr amrediad egni a fesurwyd tua 03 eV. Felly, amcangyfrifwyd bod cydraniad ynni'r beamline yn E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 a fflwcs ≈1012 ph/s trwy ddefnyddio monochromator SX-700 wedi'i addasu gyda gratio Si 1200-llinell mm−1 ar gyfer ymyl Fe 2p L2, C23, ymyl Fe 2p L2, C23, Crp, Crp, C23, ymyl Fe 2p L2, C23 a ymyl 4,5 ymyl. Felly, amcangyfrifwyd mai cydraniad ynni'r beamline oedd E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 a fflwcs ≈1012 ph/s trwy ddefnyddio unlliw SX-700 wedi'i addasu gyda gratio Si 1200-llinell mm−1 ar gyfer ymyl Fe 2p L2.23, ymyl Crp, L2.23 ac ymyl Fe 2p L23. 4.5 ymyl. Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка было оцено как E/∆E = 700 эВ/0,3 канала пучка было оцено как E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ/0,3 по1 эо 0 0 0 0 0 0 0 0 с при использовании модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 штрихов/ммодифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 штрихов/мм для Fe кром, L2, L2, L2, L2, 2, 3, 3, 200 ромка Ni 2c L2,3 и кромка Ce M4,5. Felly, amcangyfrifwyd cydraniad egni'r sianel trawst fel E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 a fflwcs ≈1012 f/s gan ddefnyddio unlliw SX-700 wedi'i addasu gyda gratio Si o 1200 llinell/mm ar gyfer ymyl Fe 2p L2 ,3, ymyl C23p L2 ,3, C23p ac ymyl 2p L2 ,3, C2p.因此，光束线能量分辨率估计为E/ΔE = 700 eV/0.3 tV > 2000 和通量≈1012 ph/s，通过佦牨 在 在 在 在 在 在 在 和 牨 在 在 在 在 在栅的改进的SX-700单色器用于Fe 2c L2,3边缘、Cr 2c L2,3边缘、Ni 2c L2,3边色和Ce M4、因此，光束线能量 分辨率为为为为 δe = 700 EV/0.3 EV> 2000 和 ≈1012 PH/S ， 为 为 δe = 700 EV/0.3 EV > 2000 和 ≈1012 PH/S ， 东 圦濦扦朦期线 mm-1 光栅改进的 SX-700 单色器于于于用用用Fe 2c L2.3边缘、Cr 2p L2.3 㾌瘹 用 用 用 2c L2.3 边缘、 Cr 2p L2.3 㾌瘼 Ni 瘹 用 Ni 用边缘。Felly, wrth ddefnyddio monochromator SX-700 wedi'i addasu gyda gratio Si 1200 llinell.3, Cr ymyl 2c L2.3, Ni ymyl 2c L2.3 a Ce ymyl M4.5.Sganiwch ynni ffoton mewn 0.2 cam eV.Ar bob egni, cofnodwyd delweddau PEEM gan ddefnyddio synhwyrydd CMOS cyplu ffibr TVIPS F-216 gyda biniau 2 x 2, sy'n darparu datrysiad o 1024 × 1024 picsel mewn maes golygfa 20 µm.Amser datguddio'r delweddau oedd 0.2 s, sef 16 ffrâm ar gyfartaledd.Mae egni delwedd ffotoelectron yn cael ei ddewis yn y fath fodd ag i ddarparu'r signal electron eilaidd mwyaf.Cyflawnwyd yr holl fesuriadau ar amlder arferol gan ddefnyddio pelydr ffoton wedi'i begynu'n llinol.Ceir rhagor o wybodaeth am fesuriadau mewn astudiaeth flaenorol.Ar ôl astudio modd canfod cyfanswm y cynnyrch electron (TEY) a'i gymhwysiad yn X-PEEM49, amcangyfrifir bod dyfnder prawf y dull hwn tua 4-5 nm ar gyfer y signal Cr a thua 6 nm ar gyfer Fe.Mae dyfnder Cr yn agos iawn at drwch y ffilm ocsid (~ 4 nm) 60,61 tra bod dyfnder Fe yn fwy na'r trwch.Mae XRD a gasglwyd ar ymyl Fe L yn gymysgedd o XRD o ocsidau haearn a Fe0 o'r matrics.Yn yr achos cyntaf, mae dwyster yr electronau a allyrrir yn dod o bob math posibl o electronau sy'n cyfrannu at TEY.Fodd bynnag, mae signal haearn pur yn gofyn am egni cinetig uwch i'r electronau basio trwy'r haen ocsid i'r wyneb a chael eu casglu gan y dadansoddwr.Yn yr achos hwn, mae'r signal Fe0 yn bennaf oherwydd electronau LVV Auger, yn ogystal ag electronau eilaidd a allyrrir ganddynt.Yn ogystal, mae'r dwyster TEY a gyfrannir gan yr electronau hyn yn dadfeilio yn ystod y llwybr dianc electronau, gan leihau ymhellach yr ymateb sbectrol Fe0 yn y map haearn XAS.
Mae integreiddio cloddio data i mewn i giwb data (data X-PEEM) yn gam allweddol wrth echdynnu gwybodaeth berthnasol (priodweddau cemegol neu ffisegol) mewn dull amlddimensiwn.Defnyddir clystyru K-moddion yn eang mewn sawl maes, gan gynnwys gweledigaeth peiriant, prosesu delweddau, adnabod patrwm heb oruchwyliaeth, deallusrwydd artiffisial, a dadansoddiad dosbarthiadol.Er enghraifft, mae clystyru K-moddau wedi perfformio'n dda wrth glystyru data delwedd hyperspectral.Mewn egwyddor, ar gyfer data aml-nodwedd, gall yr algorithm K-modd eu grwpio'n hawdd yn seiliedig ar wybodaeth am eu priodoleddau (priodweddau ynni ffoton).Mae clystyru K-moddion yn algorithm ailadroddol ar gyfer rhannu data yn grwpiau nad ydynt yn gorgyffwrdd (clystyrau), lle mae pob picsel yn perthyn i glwstwr penodol yn dibynnu ar ddosbarthiad gofodol anhomogenedd cemegol yn y cyfansoddiad microstrwythurol dur.Mae'r algorithm K-moddion yn cynnwys dau gam: yn y cam cyntaf, cyfrifir centroids K, ac yn yr ail gam, rhoddir clwstwr â centroidau cyfagos i bob pwynt.Diffinnir canol disgyrchiant clwstwr fel cymedr rhifyddol y pwyntiau data (sbectrwm XAS) ar gyfer y clwstwr hwnnw.Mae pellteroedd amrywiol i ddiffinio centroidau cyfagos fel pellter Ewclidaidd.Ar gyfer delwedd mewnbwn o px,y (lle mae x ac y yn gydraniad mewn picseli), CK yw canol disgyrchiant y clwstwr;yna gellir rhannu'r ddelwedd hon (clwstwr) yn glystyrau K gan ddefnyddio K-modds63.Camau olaf yr algorithm clystyru K-moddau yw:
Cam 2. Cyfrifwch aelodaeth yr holl picsel yn ôl y centroid presennol.Er enghraifft, mae'n cael ei gyfrifo o'r pellter Ewclidaidd d rhwng y canol a phob picsel:
Cam 3 Neilltuo pob picsel i'r centroid agosaf.Yna ailgyfrifwch y safleoedd K centroid fel a ganlyn:
Cam 4. Ailadroddwch y broses (hafaliadau (7) a (8)) nes bod y centroids yn cydgyfeirio.Mae canlyniadau ansawdd clystyru terfynol yn cydberthyn yn gryf â'r dewis gorau o centroids cychwynnol.Ar gyfer strwythur data PEEM delweddau dur, yn nodweddiadol mae X (x × y × λ) yn giwb o ddata arae 3D, tra bod yr echelinau x ac y yn cynrychioli gwybodaeth ofodol (cydraniad picsel) ac mae'r echelin λ yn cyfateb i ffoton.llun sbectrol ynni.Defnyddir yr algorithm K-modd i archwilio rhanbarthau o ddiddordeb mewn data X-PEEM trwy wahanu picsel (clystyrau neu is-flociau) yn ôl eu nodweddion sbectrol a thynnu'r centroidau gorau (proffiliau sbectrol XAS) ar gyfer pob dadansoddiad.clwstwr).Fe'i defnyddir i astudio dosbarthiad gofodol, newidiadau sbectrol lleol, ymddygiad ocsideiddio, a chyflyrau cemegol.Er enghraifft, defnyddiwyd yr algorithm clystyru K-modd ar gyfer rhanbarthau Fe L-edge a Cr L-ymyl mewn X-PEEM sy'n gweithio'n boeth ac wedi'i rolio'n oer.Profwyd nifer amrywiol o glystyrau K (rhanbarthau o ficrostrwythur) i ddod o hyd i'r clystyrau a'r centroidau gorau posibl.Pan fydd y niferoedd hyn yn cael eu harddangos, mae'r picseli'n cael eu hailbennu i'r centroids clwstwr cyfatebol.Mae pob dosbarthiad lliw yn cyfateb i ganol y clwstwr, gan ddangos trefniant gofodol gwrthrychau cemegol neu ffisegol.Mae'r centroidau a echdynnwyd yn gyfuniadau llinol o sbectra pur.
Mae data sy'n cefnogi canlyniadau'r astudiaeth hon ar gael ar gais rhesymol gan awdur y toiledau priodol.
Sieurin, H. & Sandström, R. Cadernid torasgwrn dur gwrthstaen deublyg wedi'i weldio. Sieurin, H. & Sandström, R. Cadernid torasgwrn dur gwrthstaen deublyg wedi'i weldio. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Cadernid torri asgwrn o ddur di-staen deublyg wedi'i weldio. Sieurin, H. & Sandström, R. 焊接双相不锈钢的断裂韧性。 Sieurin, H. & Sandstrom, R. 焊接双相不锈钢的断裂韧性。. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварных дуплексных нержавеющих сталей. Sieurin, H. & Sandström, R. Gwydnwch torri asgwrn o ddur di-staen deublyg wedi'i weldio.Britannia.Rhan ffracsiynol.ffwr.73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH a Van Der Merwe, J. Gwrthsefyll cyrydiad duroedd di-staen deublyg mewn asidau organig dethol ac amgylcheddau asid / clorid organig. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH a Van Der Merwe, J. Gwrthsefyll cyrydiad duroedd di-staen deublyg mewn asidau organig dethol ac amgylcheddau asid / clorid organig.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh.a Van Der Merwe, J. Gwrthsefyll cyrydiad duroedd di-staen deublyg mewn amgylcheddau gyda rhai asidau organig ac asidau / cloridau organig. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH a Van Der Merwe, J.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh.a Van Der Merwe, J. Gwrthsefyll cyrydiad duroedd di-staen deublyg mewn amgylcheddau dethol o asidau organig ac asidau organig / cloridau.cadwolyn.Dulliau Deunyddiau 57, 107–117 (2010).
Barrera, S. et al.Ymddygiad cyrydiad-ocsidiol aloion deublyg Fe-Al-Mn-C.Deunyddiau 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Cenhedlaeth newydd o ddur deublyg super ar gyfer offer cynhyrchu nwy ac olew. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Cenhedlaeth newydd o ddur deublyg super ar gyfer offer cynhyrchu nwy ac olew.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Cenhedlaeth newydd o ddur deublyg super ar gyfer offer cynhyrchu olew a nwy.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Cenhedlaeth newydd o ddur deublyg super ar gyfer offer cynhyrchu nwy ac olew.Gweminar E3S 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Ymchwiliad i ymddygiad dadffurfiad poeth o ddur di-staen dwplecs gradd 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Ymchwiliad i ymddygiad dadffurfiad poeth o ddur di-staen dwplecs gradd 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 250. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Astudiaeth o Ymddygiad Anffurfio Poeth o Ddur Di-staen Duplex 2507 Math.Metel. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 双相不锈钢2507 级热变形行为的研究。 Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 级热变形行为的研究。Kingklang, S. ac Utaisansuk, V. Ymchwiliad i Ymddygiad Anffurfio Poeth o Ddur Di-staen Duplex 2507 Math.Metel.ALMA Mater.trans.48, 95–108 (2017).
Mae Zhou, T. et al.Effaith rholio oer rheoledig ar ficrostrwythur a phriodweddau mecanyddol dur di-staen SAF 2507 super-dwplecs wedi'i addasu â cerium.ALMA Mater.y wyddoniaeth.Britannia.A 766, 138352 (2019).
Mae Zhou, T. et al.Priodweddau strwythurol a mecanyddol a achosir gan ddadffurfiad thermol o ddur di-staen SAF 2507 super-dwplecs wedi'i addasu â cerium.J. Alma mater.tanc storio.technoleg.9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Effaith elfennau daear prin ar ymddygiad ocsideiddio tymheredd uchel o ddur austenitig. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Effaith elfennau daear prin ar ymddygiad ocsideiddio tymheredd uchel o ddur austenitig.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. a Zheng K. Dylanwad elfennau daear prin ar ymddygiad dur austenitig o dan ocsidiad tymheredd uchel. Zheng, Z., Wang, S., hir, J., Wang, J. & Zheng, K. 稀土元素对奥氏体钢高温氧化行为的影响。 Zheng, Z., Wang, S., Hir, J., Wang, J. & Zheng, K.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. a Zheng K. Dylanwad elfennau daear prin ar ymddygiad duroedd austenitig ar ocsidiad tymheredd uchel.koros.y wyddoniaeth.164, 108359 (2020).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Effeithiau Ce ar y microstrwythur a phriodweddau duroedd di-staen 27Cr-3.8Mo-2Ni super-ferritig. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Effeithiau Ce ar y microstrwythur a phriodweddau duroedd di-staen 27Cr-3.8Mo-2Ni super-ferritig.Li Y., Yang G., Jiang Z., Chen K. a Sun S. Dylanwad Se ar y microstrwythur a phriodweddau duroedd di-staen superferritig 27Cr-3,8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. a Sun, S. Ce对27Cr-3.8Mo-2Ni Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Effaith Ce ar y microstrwythur a phriodweddau 27Cr-3.8Mo-2Ni uwch-ddur di-staen dur. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Влияние Ce на микроструктуру и свойства суперферритной нержавеющей стали 27C-27C. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Effaith Ce ar ficrostrwythur a phriodweddau dur di-staen superferritic 27Cr-3,8Mo-2Ni.Arwydd haearn.Dur 47, 67–76 (2020).