Go raibh maith agat as cuairt a thabhairt ar Nature.com. Tá leagan brabhsálaí in úsáid agat le tacaíocht theoranta CSS. Chun an taithí is fearr a fháil, molaimid duit brabhsálaí nuashonraithe a úsáid (nó Mód Comhoiriúnachta a dhíchumasú in Internet Explorer). Ina theannta sin, chun tacaíocht leanúnach a chinntiú, taispeánaimid an suíomh gan stíleanna ná JavaScript.
Taispeánann sé carúsal de thrí shleamhnán ag an am céanna. Úsáid na cnaipí Roimhe Seo agus Ar Aghaidh chun bogadh trí thrí shleamhnán ag an am céanna, nó úsáid na cnaipí sleamhnáin ag an deireadh chun bogadh trí thrí shleamhnán ag an am céanna.
Tá an cruach dhosmálta a úsáidtear go forleathan agus a leaganacha saoirsithe frithsheasmhach in aghaidh creimeadh i ndálaí comhthimpeallacha mar gheall ar an tsraith pasivithe atá comhdhéanta d'ocsaíd cróimiam. De ghnáth, bíonn creimeadh agus creimeadh cruach bainteach le scrios na sraitheanna seo, ach is annamh a bhíonn sé le teacht chun cinn neamhaonchineálacha dromchla, ag brath ar an leibhéal micreascópach. Sa saothar seo, is é an éagsúlacht cheimiceach dromchla nanoscála, a braitheadh ​​​​le micreascópacht speictreascópach agus anailís cheimiméadrach, is mó a tharlaíonn go gan choinne i mbriseadh agus i gcreimeadh cruach dhosmálta sár-dhúbailte modhnaithe ceiriam 2507 (SDSS) fuar-rollta le linn a dífhoirmithe te. Cé gur léirigh micreascópacht fhótaileictreon X-gha clúdach réasúnta aonfhoirmeach den tsraith nádúrtha Cr2O3, bhí feidhmíocht pasivithe an SDSS fuar-rollta lag mar gheall ar dháileadh áitiúil nana-oileáin shaibhir Fe3+ ar an tsraith ocsaíd Fe/Cr. Soláthraíonn an t-eolas seo ar scála adamhach tuiscint dhomhain ar chreimeadh cruach dhosmálta agus meastar go gcuideoidh sé le creimeadh miotail ard-chóimhiotail den chineál céanna a chomhrac.
Ó aireagán cruach dhosmálta, tá airíonna frith-chreimthe an fheireachróim curtha i leith cróimiam, a chruthaíonn ocsaídí/ocsahiodrocsaídí láidre agus a léiríonn iompar éighníomhach i bhformhór na dtimpeallachtaí. I gcomparáid le cruach dhosmálta traidisiúnta (austainíteach agus feiriteach)1, 2, 3, tá friotaíocht creimeadh níos fearr agus airíonna meicniúla den scoth ag cruach dhosmálta sár-dhúbailte (SDSS). Ceadaíonn neart meicniúil méadaithe dearaí níos éadroime agus níos dlúithe. I gcodarsnacht leis sin, tá friotaíocht ard ag an SDSS eacnamaíoch i gcoinne creimeadh pollta agus scoilte, rud a fhágann saolré seirbhíse níos faide, rud a leathnaíonn a fheidhmchlár i rialú truaillithe, coimeádáin cheimiceacha, agus an tionscal ola agus gáis amach ón gcósta4. Mar sin féin, cuireann an raon cúng teochtaí cóireála teasa agus an droch-fhoirmiú bac ar a n-fheidhmchlár praiticiúil leathan. Dá bhrí sin, déantar SDSS a mhodhnú chun an fheidhmíocht thuas a fheabhsú. Mar shampla, tugadh isteach an modhnú Ce in SDSS 2507 (Ce-2507) le cion ard nítrigine6,7,8. Tá éifeacht thairbheach ag an eilimint chré neamhchoitianta (Ce) ag tiúchan cuí de 0.08% de réir meáchain ar airíonna meicniúla an DSS, ós rud é go bhfeabhsaíonn sé míniú gráin agus neart teorann gráin. Feabhsaítear friotaíocht caitheamh agus creimeadh, neart teanntachta agus neart toraidh, agus inoibritheacht te freisin. Is féidir le méideanna móra nítrigine ábhar nicil costasach a athsholáthar, rud a fhágann go bhfuil SDSS níos costéifeachtaí.
Le déanaí, rinneadh SDSS a dhífhoirmiú go plaisteach ag teochtaí éagsúla (crióigineach, fuar agus te) chun airíonna meicniúla den scoth a bhaint amach6,7,8. Mar sin féin, bíonn tionchar ag go leor fachtóirí ar fhriotaíocht creimeadh den scoth SDSS mar gheall ar láithreacht scannáin tanaí ocsaíde ar an dromchla, amhail éagsúlacht dhúchasach mar gheall ar láithreacht céimeanna ilchineálacha le teorainneacha gráin éagsúla, deascáin nach dteastaíonn agus freagairt dhifriúil. Dífhoirmíochtaí céimeanna austeníteacha agus feiriteacha7. Dá bhrí sin, tá staidéar a dhéanamh ar airíonna fearainn mhicreascópacha scannán den sórt sin síos go dtí leibhéal an struchtúir leictreonaigh ríthábhachtach chun creimeadh SDSS a thuiscint agus éilíonn sé teicnící turgnamhacha casta. Go dtí seo, theip ar mhodhanna íogaire dromchla amhail speictreascópacht leictreon Auger11 agus speictreascópacht fótaileictreon X-ghathaithe12,13,14,15 agus micreascópacht fótaileictreon X-ghathaithe crua (HAX-PEEM)16 difríochtaí ceimiceacha i sraitheanna dromchla a bhrath. Tá roinnt staidéir le déanaí tar éis ocsaídiú áitiúil cróimiam a chomhghaolú leis an iompar creimeadh breathnaithe i gcás cruach dhosmálta austeníteach17, cruach mhairteinsíteach18 agus SDSS19,20. Mar sin féin, dhírigh na staidéir seo go príomha ar éifeacht éagsúlachta Cr (m.sh., staid ocsaídiúcháin Cr3+) ar fhriotaíocht creimeadh. Is féidir éagsúlacht chliathánach i staideanna ocsaídiúcháin eilimintí a bheith mar thoradh ar chomhdhúile éagsúla leis na dúile comhábhair chéanna, amhail ocsaídí iarainn. Tá na comhdhúile seo, a bhfuil méid beag oidhreachta acu mar thoradh ar chóireáil theirmimeicniúil, gar dá chéile, ach tá difríocht eatarthu i gcomhdhéanamh agus staid ocsaídiúcháin16,21. Dá bhrí sin, chun scoilteadh scannán ocsaíde agus pollta ina dhiaidh sin a bhrath, is gá éagsúlacht dromchla a thuiscint ag an leibhéal micreascópach. In ainneoin na gceanglas seo, tá easpa meastachán cainníochtúil amhail éagsúlacht chliathánach in ocsaídiú, go háirithe le haghaidh Fe ag an scála nana- agus adamhach, fós ann, agus níl a chomhghaol le friotaíocht creimeadh iniúchta fós. Go dtí le déanaí, bhíodh staid cheimiceach eilimintí éagsúla, amhail Fe agus Ca22, ar shamplaí cruach á tréithriú go cainníochtúil ag baint úsáide as micreascópacht fhótaileictreon X-gha bog (X-PEEM) in áiseanna radaíochta sioncrótrón nanoscála. I dteannta le speictreascópacht ionsúcháin X-gha íogair ó thaobh ceimice de (XAS), cumasaíonn X-PEEM tomhais XAS le réiteach spásúil agus speictreach ard, ag soláthar faisnéise ceimiceach faoi chomhdhéanamh na ndúl agus a staid cheimiceach le réiteach spásúil síos go dtí scála trí nanaiméadar is fiche. Éascaíonn an breathnóireacht speictrimhicreascópach seo ar an tús breathnóireachtaí ceimiceacha áitiúla agus is féidir leis athruithe ceimiceacha i spás an tsraithe iarainn a léiriú nár imscrúdaíodh roimhe seo.
Leathnaíonn an staidéar seo buntáistí PEEM maidir le difríochtaí ceimiceacha a bhrath ag an nanoscála agus cuireann sé modh anailíse dromchla ar leibhéal adamhach léargasach i láthair chun iompar creimeadh Ce-2507 a thuiscint. Úsáideann sé cur chuige ceimiméadrach braislithe K-means24 chun aonchineálacht cheimiceach (heitrea-) dhomhanda na n-eilimintí atá i gceist a mhapáil, a gcuirtear a staideanna ceimiceacha i láthair i léiriú staitistiúil. I gcodarsnacht leis an gcreimeadh a thosaíonn trí scriosadh an scannáin ocsaíd cróimiam sa chás traidisiúnta, cuirtear níos lú pasivithe agus friotaíocht creimeadh níos ísle i leith nana-oileáin shaibhir Fe3+ áitiúla in aice leis an tsraith ocsaíd Fe/Cr, a d'fhéadfadh a bheith ina n-airíonna cosanta. Scriosann an ocsaíd an scannán poncaithe agus is cúis le creimeadh é.
Rinneadh meastóireacht ar dtús ar iompar creimneach SDSS 2507 dífhoirmithe ag baint úsáide as tomhais leictriceimiceacha. Ar Fíor 1, taispeánann Fíor 1 cuar Nyquist agus Bode do shamplaí roghnaithe i dtuaslagán uiscí aigéadach (pH = 1) de FeCl3 ag teocht an tseomra. Feidhmíonn an leictrilít roghnaithe mar ghníomhaire ocsaídiúcháin láidir, rud a léiríonn claonadh an scannáin pasivithe briseadh síos. Cé nár tharla polltóireacht chobhsaí san ábhar ag teocht an tseomra, thug an anailís léargas ar imeachtaí teipe féideartha agus ar chreimeadh ina dhiaidh sin. Baineadh úsáid as an gciorcad coibhéiseach (Fíor 1d) chun an speictream speictreascópachta impedance leictriceimiceach (EIS) a fheistiú, agus taispeántar na torthaí feistithe comhfhreagracha i dTábla 1. Feictear leathchiorcail neamhiomlána in eiseamail chóireáilte le tuaslagán agus te-oibrithe, agus feictear leathchiorcail chomhbhrúite in eiseamail rollta fuar (Fíor .1b). I speictreascópacht EIS, is féidir ga an leathchiorcail a mheas mar an fhriotaíocht pholaraithe (Rp)25,26. Is é Rp an rúidbhealaigh atá cóireáilte le tuaslagán i dTábla 1 ná thart ar 135 kΩ cm–2, ach tá luachanna an rúidbhealaigh te-oibrithe agus fuar-rollta i bhfad níos ísle, 34.7 agus 2.1 kΩ cm–2, faoi seach. Léiríonn an laghdú suntasach seo i Rp an drochthionchar atá ag dífhoirmiú plaisteach ar fhriotaíocht pasivithe agus creimeadh, mar a thaispeántar i dtuarascálacha roimhe seo27,28,29,30.
a Nyquist, b, c léaráidí impedance agus céime Bode, agus d samhlacha ciorcaid choibhéiseacha comhfhreagracha, áit a seasann RS don fhriotaíocht leictrilít, seasann Rp don fhriotaíocht pholaraithe, agus seasann QCPE d’ocsaíd an eilimint chéime tairisigh a úsáidtear chun an toilleas neamh-idéalach (n) a shamhaltú. Déantar tomhais EIS ag poitéinseal ciorcaid oscailte.
Taispeántar na tairiseacha comhuaineacha i bplota Bode, le hardchlár sa raon ardmhinicíochta a léiríonn friotaíocht an leictrilít RS26. De réir mar a laghdaíonn an mhinicíocht, méadaíonn an impedance agus aimsítear uillinn chéime dhiúltach, rud a léiríonn ceannas toilleas. Méadaíonn an uillinn chéime, ag coinneáil uasmhéid thar raon minicíochta réasúnta leathan, agus ansin laghdaíonn sí (Fíor 1c). Mar sin féin, sna trí chás, tá an t-uasmhéid seo fós níos lú ná 90°, rud a léiríonn iompar toilleas neamh-idéalach mar gheall ar scaipeadh toilleas. Dá bhrí sin, úsáidtear an eilimint chéime tairiseach (CPE) QCPE chun dáiltí toilleas comhéadain a léiriú a eascraíonn as garbhúlacht nó neamhaonchineálacht dromchla, go háirithe ag an scála adamhach, geoiméadracht fractal, tréscaoilteacht leictreoid, poitéinseal neamh-aonfhoirmeach, agus geoiméadracht le cruth na leictreoidí31,32. Impedance CPE:
áit a seasann j don uimhir shamhailteach agus ω don mhinicíocht uilleach. Is tairiseach neamhspleách ar mhinicíocht é QCPE atá comhréireach le limistéar oscailte éifeachtach an leictrilít. Is uimhir chumhachta gan toise é n a chuireann síos ar an diall toilleora ón toilleas idéalach, i.e. dá gaire atá n do 1, is gaire atá an CPE do thoilleas amháin, agus má tá n gar do náid, is cosúil go bhfuil sé frithsheasmhach. Léiríonn dialltaí beaga ó n, gar do 1, iompar toilleasach neamh-idéalach an dromchla tar éis tástálacha polaraithe. Tá QCPE SDSS rollta fuar i bhfad níos airde ná a chomhghleacaithe, rud a chiallaíonn nach bhfuil cáilíocht an dromchla chomh haonfhoirmeach céanna.
Ag teacht le formhór airíonna friotaíochta creimeadh cruach dhosmálta, is gnách go mbíonn friotaíocht creimeadh den scoth ag SDSS mar gheall ar láithreacht scannáin ocsaíde cosanta pasivithe ar an dromchla17. De ghnáth bíonn scannáin pasivithe den sórt sin saibhir in ocsaídí agus/nó hiodrocsaídí Cr3+, go príomha i gcomhar le Fe2+, ocsaídí Fe3+ agus/nó (ocsa)hiodrocsaídí33. In ainneoin an aonfhoirmeachta dromchla chéanna, an tsraith ocsaíde pasivithe, agus gan aon scoilteadh dromchla breathnaithe de réir tomhais mhicreascópacha6,7, tá iompar creimeadh SDSS te-oibrithe agus fuar-rollta difriúil, mar sin tá gá le staidéar domhain ar na tréithe micreastruchtúracha le haghaidh dífhoirmiú cruach.
Rinneadh staidéar cainníochtúil ar mhicreastruchtúr cruach dhosmálta dífhoirmithe ag baint úsáide as X-ghathanna ardfhuinnimh intreach agus sioncrótrónach (Fíoracha Forlíontacha 1, 2). Cuirtear anailís mhionsonraithe ar fáil san Fhaisnéis Fhorlíontach. Cé go bhfuil comhthuiscint ghinearálta ann maidir leis an gcineál céime móire, fuarthas difríochtaí i gcodáin chéime mórchóir, atá liostaithe i dTábla Forlíontach 1. D’fhéadfadh na difríochtaí seo a bheith mar gheall ar chodáin chéime neamhaonchineálacha ag an dromchla agus sa toirt, a mbíonn tionchar ag doimhneachtaí braite difreactadh X-ghathanna (XRD) éagsúla orthu. ) le foinsí fuinnimh éagsúla fótóin teagmhais34. Léiríonn codáin austenite réasúnta arda in eiseamail rollta fuar arna gcinneadh ag XRD ó fhoinse saotharlainne pasiviú níos fearr agus ansin friotaíocht creimeadh níos fearr35, agus tugann torthaí níos cruinne agus níos staitistiúla le fios treochtaí os coinne i gcodáin chéime. Ina theannta sin, braitheann friotaíocht creimeadh cruach freisin ar an méid scagtha gráin, laghdú ar mhéid gráin, méadú ar mhicreasdhífhoirmíochtaí agus dlús díláithrithe a tharlaíonn le linn cóireála teirmimeicniúil36,37,38. Léirigh na heiseamail a ndearnadh obair the a shaothrú nádúr níos gráinní, rud a léiríonn gráinní micrónmhéide, agus léirigh na fáinní réidh a breathnaíodh sna heiseamail rollta fuar (Fíor Fhorlíontach 3) míniú suntasach gráinní go nanamhéid in obair roimhe seo. Ba cheart go mbeadh sé seo fabhrach don fhoirmiú scannáin éighníomhaigh agus don mhéadú ar fhriotaíocht creimeadh. De ghnáth, bíonn dlús díláithrithe níos airde bainteach le friotaíocht níos ísle in aghaidh poill, rud a aontaíonn go maith le tomhais leictriceimiceacha.
Rinneadh staidéar córasach ar athruithe i staid cheimiceach mhicrea-fhearainn na bpríomh-eilimintí ag baint úsáide as X-PEEM. Cé go bhfuil níos mó eilimintí cóimhiotail ann, roghnaítear Cr, Fe, Ni agus Ce39 anseo, ós rud é gurb é Cr an príomh-eilimint chun an scannán éighníomhach a fhoirmiú, gurb é Fe an phríomh-eilimint le haghaidh cruach, agus feabhsaíonn Ni an pasiviú agus cothromaíonn sé an chéim ferrite-austenite. Is é struchtúr agus modhnú cuspóir Ce. Trí fhuinneamh bhíoma an tsincrotróin a choigeartú, ghabh XAS príomhthréithe Cr (imeall L2.3), Fe (imeall L2.3), Ni (imeall L2.3), agus Ce (imeall M4.5) ón dromchla. -2507 SDSS. Rinneadh anailís sonraí cuí trí chalabrú fuinnimh a áireamh le sonraí foilsithe (m.sh. XAS ar Fe L2, 3 easnacha40,41).
Ar Fíor 2, taispeánann Fíor 2 íomhánna X-PEEM de SDSS Ce-2507 te-oibrithe (Fíor 2a) agus fuar-rollta (Fíor 2d) agus imill XAS Cr agus Fe L2,3 comhfhreagracha ag suíomhanna marcáilte ina n-aonar. Scrúdaíonn imeall XAS L2,3 na stáit 3d neamháitithe leictreon tar éis fóta-spreagadh ag leibhéil scoilteadh sníomh-fhithis 2p3/2 (imeall L3) agus 2p1/2 (imeall L2). Fuarthas faisnéis faoi staid vaileins Cr ó anailís difreactaithe X-ghathaithe ar imeall L2,3 i bhFíor 2b,d. Léirigh comparáid nasc. 42, 43 gur breathnaíodh ceithre bhuaic A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV), agus D (582.2 eV) in aice le himill L3, rud a léiríonn iain ochtaihéadracha Cr3+, a chomhfhreagraíonn do Cr2O3. Tá na speictrim turgnamhacha i gcomhréir leis na ríomhanna teoiriciúla, mar a thaispeántar i bpainéil b agus e, a fuarthas ó ríomhanna réimse criostail iolracha ag an gcomhéadan Cr L2.3 ag baint úsáide as réimse criostail de 2.0 eV44. Tá an dá dhromchla de SDSS te-oibrithe agus fuar-rollta brataithe le ciseal réasúnta aonfhoirmeach de Cr2O3.
Íomhá theirmeach de SDSS te-fhoirmithe X-PEEM a fhreagraíonn d'imeall b Cr L2.3 agus imeall c Fe L2.3, d Íomhá theirmeach X-PEEM de SDSS fuar-rollta a fhreagraíonn d'imeall e Cr L2.3 agus f Fe L2.3 den taobh (e). Léiríonn na speictrim XAS atá plotaithe ag suíomhanna spásúla éagsúla atá marcáilte ar na híomhánna teirmeacha (a, d) leis na línte poncaithe flannbhuí i (b) agus (e) speictrim XAS insamhalta de Cr3+ le luach réimse criostail de 2.0 eV. I gcás íomhánna X-PEEM, úsáidtear pailéad teirmeach chun inléiteacht íomhá a fheabhsú, áit a bhfuil dathanna ó ghorm go dearg comhréireach le déine ionsúcháin X-ghathanna (ó íseal go hard).
Beag beann ar thimpeallacht cheimiceach na n-eilimintí miotalacha seo, d'fhan staid cheimiceach na n-eilimintí cóimhiotalacha Ni agus Ce mar a chéile don dá shampla. Líníocht bhreise. Ar fhigiúr 5-9 taispeántar íomhánna X-PEEM agus speictrim XAS comhfhreagracha do Ni agus Ce ag suíomhanna éagsúla ar dhromchla eiseamal te-oibrithe agus fuar-rollta. Taispeánann Ni XAS staid ocsaídiúcháin Ni2+ thar dhromchla iomlán tomhaiste eiseamal te-oibrithe agus fuar-rollta (Plé Forlíontach). Is suntasach an rud é, i gcás eiseamal te-oibrithe, nach bhfeictear comhartha XAS Ce, agus go bhfeictear speictream Ce3+ eiseamal fuar-rollta ag pointe amháin. Léirigh breathnóireacht ar spotaí Ce i samplaí fuar-rollta go bhfuil Ce i láthair den chuid is mó i bhfoirm deascán.
In SDSS a ndearnadh dífhoirmiú teirmeach air, níor breathnaíodh aon athrú struchtúrach áitiúil in XAS ag imeall Fe L2.3 (Fíor 2c). Mar sin féin, mar a thaispeántar i bhfíor 2f, athraíonn maitrís Fe a staid cheimiceach go micreascópach ag seacht bpointe a roghnaíodh go randamach san SDSS fuar-rollta. Ina theannta sin, chun tuiscint chruinn a fháil ar na hathruithe i staid Fe ag na suíomhanna roghnaithe i bhFíor 2f, rinneadh staidéir dhromchla áitiúla (Fíor 3 agus Fíor Fhorlíontach 10) inar roghnaíodh réigiúin chiorclacha níos lú. Rinneadh samhaltú ar speictrim XAS imeall Fe L2,3 córas α-Fe2O3 agus ocsaídí ochtaihéadracha Fe2+ ag baint úsáide as ríomhanna réimse criostail ilphléid ag baint úsáide as réimsí criostail de 1.0 (Fe2+) agus 1.0 (Fe3+)44. Tugaimid faoi deara go bhfuil siméadrachtaí áitiúla difriúla ag α-Fe2O3 agus γ-Fe2O345,46, go bhfuil meascán de Fe2+ & Fe3+ ag Fe3O4,47, agus go bhfuil FeO45 mar ocsaíd Fe2+ dévalent foirmiúil (3d6). Tugaimid faoi deara go bhfuil siméadrachtaí áitiúla difriúla ag α-Fe2O3 agus γ-Fe2O345,46, go bhfuil meascán de Fe2+ & Fe3+ ag Fe3O4,47, agus go bhfuil FeO45 mar ocsaíd Fe2+ dévalent foirmiúil (3d6).Tabhair faoi deara go bhfuil siméadrachtaí áitiúla difriúla ag α-Fe2O3 agus γ-Fe2O345,46, comhcheanglaíonn Fe3O4 Fe2+ agus Fe3+ araon,47 agus FeO45 i bhfoirm ocsaíd dévalent foirmiúil Fe2+ (3d6).Tabhair faoi deara go bhfuil siméadrachtaí áitiúla difriúla ag α-Fe2O3 agus γ-Fe2O345,46, go bhfuil teaglamaí de Fe2+ agus Fe3+ ag Fe3O4,47 agus go bhfeidhmíonn FeO45 mar ocsaíd dévalent foirmiúil Fe2+ (3d6). Níl ach suíomhanna Oh ag na hiain Fe3+ go léir in α-Fe2O3, agus is gnách go léirítear γ-Fe2O3 mar Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 spinel le folúntais i suíomhanna eg. Dá bhrí sin, tá suíomhanna Td agus Oh araon ag na hiain Fe3+ i γ-Fe2O3. Mar a luadh san obair roimhe seo, cé go bhfuil cóimheasa déine an dá cheann difriúil, is é ≈1 a gcóimheas déine eg/t2g, agus sa chás seo tá an cóimheas déine breathnaithe eg/t2g thart ar 1. Cuireann sé seo as an áireamh an fhéidearthacht nach bhfuil ach Fe3+ i láthair sa chás seo. Agus cás Fe3O4 le teaglaim de Fe2+ agus Fe3+ á bhreithniú, is eol go léiríonn céadghné níos laige (láidir) in imeall L3 Fe neamháitíocht níos lú (níos mó) sa stát t2g. Baineann sé seo le Fe2+ (Fe3+), rud a léiríonn méadú ar an gcéad chomhartha a léiríonn méadú ar ábhar Fe2+47. Léiríonn na torthaí seo go bhfuil Fe2+ agus γ-Fe2O3, α-Fe2O3 agus/nó Fe3O4 i réim ar dhromchlaí fuar-rollta na gcomhchodach.
Íomhánna teirmeacha leictreon fóta-astaithe méadaithe de na speictrim XAS (a, c) agus (b, d) trasna imeall FeL2,3 ag suíomhanna spásúla éagsúla laistigh de réigiúin roghnaithe 2 agus E i bhFíor 2d.
Plotáladh na sonraí turgnamhacha a fuarthas (Fíor 4a agus Fíor Fhorlíontach 11) agus rinneadh comparáid idir iad agus sonraí na gcomhdhúl íona 40, 41, 48. Go bunúsach, breathnaíodh trí chineál éagsúla speictream XAS imeall Fe L a breathnaíodh go turgnamhach (XAS-1, XAS-2 agus XAS-3: Fíor 4a) ag suíomhanna spásúla difriúla. Go háirithe, breathnaíodh speictream cosúil le 2-a (ar a dtugtar XAS-1) i bhFíor 3b thar an réigiún spéise ar fad, agus ina dhiaidh sin speictream 2-b (lipéadaithe XAS-2), agus breathnaíodh speictream cosúil le E-3 i bhFíor 3d (dá ngairtear XAS-3) i suíomhanna áirithe logánta. De ghnáth, úsáidtear ceithre pharaiméadar chun na stáit vaileins atá i láthair i sampla tóireadóir a aithint: (1) gnéithe speictreacha L3 agus L2, (2) suíomhanna fuinnimh ghnéithe L3 agus L2, (3) difríocht fuinnimh L3-L2, (4) cóimheas déine L2 /L3. De réir breathnuithe amhairc (Fíor 4a), tá na trí chomhpháirt Fe, eadhon Fe0, Fe2+, agus Fe3+, i láthair ar dhromchla an SDSS a ndearnadh staidéar air. Léirigh an cóimheas déine ríofa L2/L3 láithreacht na dtrí chomhpháirt freisin.
a Breathnaíodh trí shonraí turgnamhacha éagsúla (comhfhreagraíonn na línte soladacha XAS-1, XAS-2 agus XAS-3 do 2-a, 2-b agus E-3 i bhFíor 2 agus Fíor 3) i gcomparáid le speictrim Chomparáide XAS insamhalta, ochtaihéadráin Fe2+, Fe3+, luachanna réimse criostail de 1.0 eV agus 1.5 eV, faoi seach, b–d Sonraí turgnamhacha tomhaiste (XAS-1, XAS-2, XAS-3) agus sonraí LCF optamaithe comhfhreagracha (líne dhubh sholadach), agus speictrim XAS-3 comparáide le caighdeáin Fe3O4 (staid mheasctha Fe) agus Fe2O3 (íon Fe3+).
Baineadh úsáid as feistiú teaglaim líneach (LCF) de na trí chaighdeán40,41,48 chun comhdhéanamh ocsaíd iarainn a chainníochtú. Cuireadh LCF i bhfeidhm do thrí speictream XAS imeall-FeL roghnaithe a léirigh an codarsnacht is airde, eadhon XAS-1, XAS-2 agus XAS-3, mar a thaispeántar i bhFíor 4b–d. I gcás feistis LCF, breithníodh 10% Fe0 i ngach cás mar gheall ar an imeall beag a breathnaíodh againn sna sonraí uile agus an bhfíric gurb é miotal feiriúil príomh-chomhpháirt cruach. Go deimhin, tá doimhneacht phromhaidh X-PEEM le haghaidh Fe (~6 nm)49 níos mó ná tiús measta an chiseal ocsaídiúcháin (beagán > 4 nm), rud a ligeann do bhrath comhartha ón maitrís iarainn (Fe0) faoin gciseal pasivithe. Go deimhin, tá doimhneacht phromhaidh X-PEEM le haghaidh Fe (~6 nm)49 níos mó ná tiús measta an chiseal ocsaídiúcháin (beagán > 4 nm), rud a ligeann do bhrath comhartha ón maitrís iarainn (Fe0) faoin gciseal pasivithe. Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм)49 больше, чем предполагаемая толщина слоя оконе 49 больше, чем предполагаемая толщина слоя окине > 49 что позволяет обнаружить сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. Go deimhin, tá doimhneacht X-PEEM an tóireadóra le haghaidh Fe (~6 nm)49 níos mó ná tiús glactha an chiseal ocsaídiúcháin (beagán >4 nm), rud a fhágann gur féidir an comhartha ón maitrís iarainn (Fe0) a bhrath faoin gciseal pasivithe.Déanta na fírinne, braitheann X-PEEM Fe (~6 nm)49 níos doimhne ná an tiús ionchais atá sa chiseal ocsaíde (díreach os cionn 4 nm), rud a ligeann do chomharthaí ón maitrís iarainn (Fe0) faoin gciseal pasivithe a bhrath. Rinneadh teaglaim éagsúla de Fe2+ agus Fe3+ chun an réiteach is fearr is féidir a fháil do na sonraí turgnamhacha a breathnaíodh. Ar fhigiúr 4b, taispeánann Fíor 4b an teaglaim de Fe2+ agus Fe3+ i speictream XAS-1, áit a bhfuil na comhréireanna de Fe2+ agus Fe3+ gar dá chéile, thart ar 45%, rud a léiríonn staid ocsaídiúcháin mheasctha de Fe. I gcás speictream XAS-2, áfach, bíonn céatadán Fe2+ agus Fe3+ ~30% agus 60%, faoi seach. Tá cion Fe2+ níos ísle ná cion Fe3+. Ciallaíonn an cóimheas Fe2+ go Fe3 de 1:2 gur féidir Fe3O4 a fhoirmiú ag an gcóimheas céanna d'ian Fe. Ina theannta sin, i gcás speictream XAS-3, d'athraigh céatadáin Fe2+ agus Fe3+ go ~10% agus 80%, rud a léiríonn comhshó níos airde de Fe2+ go Fe3+. Mar a luadh thuas, is féidir le Fe3+ teacht ó α-Fe2O3, γ-Fe2O3 nó Fe3O4. Chun an fhoinse is dóichí de Fe3+ a thuiscint, tá speictrim XAS-3 plotaithe mar aon le caighdeáin éagsúla Fe3+ i bhFíor 4e, rud a léiríonn cosúlacht leis an dá chaighdeán nuair a chuirtear Buaic B san áireamh. Mar sin féin, léiríonn déine na gualainne (A: ó Fe2+) agus an cóimheas déine B/A go bhfuil speictream XAS-3 gar do speictream γ-Fe2O3 ach nach ionann é. I gcomparáid le γ-Fe2O3 mórchóir, tá déine Fe2p XAS bhuaic SDSS A beagán níos airde (Fíor 4e), rud a léiríonn déine Fe2+ níos airde. Cé go bhfuil speictream XAS-3 cosúil le speictream γ-Fe2O3, áit a bhfuil Fe3+ i láthair i suíomhanna Oh agus Td araon, is fadhb í fós sainaithint staideanna vaileins éagsúla agus comhordú de réir imeall L2,3 nó an chóimheas déine L2/L3 amháin. Ábhar plé athfhillteach mar gheall ar chastacht na bhfachtóirí éagsúla atá i gceist sa speictream deiridh41.
Chomh maith leis an idirdhealú speictreach ar staideanna ceimiceacha na réigiún roghnaithe spéise a thuairiscítear thuas, rinneadh measúnú ar éagsúlacht cheimiceach dhomhanda na bpríomheilimintí Cr agus Fe trí na speictrim XAS uile a fuarthas ar dhromchla an tsampla a aicmiú ag baint úsáide as an modh braislithe K-meán. Socraíodh na próifílí imeall Cr L sa chaoi is go bhfoirmíodh dhá bhraisle optamacha atá dáilte go spásúil sna heiseamail te-oibrithe agus fuar-rollta a thaispeántar i bhFíor 5. Is léir nár breathnaíodh aon athruithe struchtúracha áitiúla, ós rud é go bhfuil an dá lárphointe de na speictrim XAS Cr an-chosúil. Tá na cruthanna speictreacha seo den dá bhraisle beagnach mar an gcéanna leo siúd a fhreagraíonn do Cr2O342, rud a chiallaíonn go bhfuil na sraitheanna Cr2O3 dáilte go réasúnta aonfhoirmeach thar an SDSS.
braisle de réigiúin imeall K-means L de Cr, b lárphointí XAS comhfhreagracha. Torthaí comparáide X-PEEM K-means de SDSS fuar-rollta: c braislí de réigiúin imeall K-means de Cr L2,3 agus d lárphointí XAS comhfhreagracha.
Chun léarscáil imeall FeL níos casta a léiriú, úsáidtear ceithre agus cúig chnuasach optamaithe agus a gcuid lárphointí gaolmhara (dáiltí speictreacha) le haghaidh eiseamail te-oibrithe agus fuar-rollta, faoi seach. Dá bhrí sin, is féidir céatadán (%) Fe2+ agus Fe3+ a fháil tríd an LCF a thaispeántar i bhFíor 4 a choigeartú. Baineadh úsáid as an acmhainneacht súdaileictreach Epseudo mar fheidhm de Fe0 chun neamhaonchineálacht mhicriceimiceach an scannáin ocsaíde dromchla a nochtadh. Meastar Epseudo go garbh leis an riail mheascáin,
áit a bhfuil \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) cothrom le \(\rm{Fe} + 2e^ – \to\rm {Fe}^{2 + (3 + )}\), arb ionann é agus 0.440 agus 0.036 V, faoi seach. Bíonn cion níos airde de chomhdhúile Fe3+ ag limistéir a bhfuil poitéinseal níos ísle acu. Tá carachtar srathach ag an dáileadh poitéinsil i sampla atá dífhoirmithe go teirmeach le huasathrú de thart ar 0.119 V (Fíor 6a,b). Tá an dáileadh poitéinsil seo gaolmhar go dlúth le topagrafaíocht an dromchla (Fíor 6a). Níor breathnaíodh aon athruithe eile a bhaineann le suíomh san taobh istigh lamellach bunúsach (Fíor 6b). Os a choinne sin, i gcás teaglaim d'ocsaídí éagsúla le cion difriúil Fe2+ agus Fe3+ in SDSS fuar-rollta, is féidir nádúr neamh-aonfhoirmeach an bhreáphoitéinsil a fheiceáil (Fíor 6c, d). Is iad ocsaídí Fe3+ agus/nó (ocsa)hiodrocsaídí príomh-chomhpháirteanna creimeadh i cruach agus tá siad tréscaoilteach d’ocsaigin agus d’uisce50. Sa chás seo, is féidir a fheiceáil go bhfuil na hoileáin atá saibhir i Fe3+ dáilte go háitiúil agus gur féidir iad a mheas mar limistéir creimeadh. Sa chás seo, is féidir an grádán sa réimse poitéinsil, seachas luach absalóideach an phoitéinsil, a mheas mar tháscaire ar shuíomh réigiún creimeadh gníomhach51. Is féidir leis an dáileadh neamhaonchineálach seo de Fe2+ agus Fe3+ ar dhromchla an SDSS fuar-rollta na hairíonna ceimiceacha áitiúla a athrú agus achar dromchla níos éifeachtaí a sholáthar i scoilteadh scannáin ocsaíde agus imoibrithe creimeadh, rud a ligeann don mhaitrís miotail bhunúsach creimeadh go leanúnach, rud a fhágann neamhaonchineálacht inmheánach agus a laghdaíonn tréithe cosanta an tsraithe éighníomhaithe.
Braislí K-mheán de réigiúin imeall Fe L2,3 agus meánphointí XAS comhfhreagracha le haghaidh X-PEEM te-oibrithe a–c agus SDSS fuar-rollta d–f. Plota braisle K-mheán a, d forleagtha ar íomhá X-PEEM. Luaitear poitéinsil shúdaleictreoid mheasta (epseudo) mar aon le léaráidí braisle K-mheán. Tá gile íomhá X-PEEM amhail an dath i bhFíor 2 comhréireach go díreach le déine ionsúcháin X-ghathanna.
Mar gheall ar Cr atá sách aonfhoirmeach ach staid cheimiceach difriúil Fe, bíonn bunús scoilteadh scannáin ocsaíde agus patrúin creimeadh difriúil i Ce-2507 atá rollta te agus rollta fuar. Tá an airí seo de Ce-2507 atá rollta fuar aitheanta go maith. Maidir le foirmiú ocsaídí agus hiodrocsaídí Fe san aer atmaisféarach, dúradh na frithghníomhartha seo a leanas sa saothar seo mar imoibrithe neodracha:
Bunaithe ar thomhas X-PEEM, tharla an t-imoibriú thuas sna cásanna seo a leanas. Tá gualainn bheag a fhreagraíonn do Fe0 bainteach leis an iarann ​​miotalach atá faoina bhun. Mar thoradh ar imoibriú Fe miotalach leis an timpeallacht, cruthaítear ciseal Fe(OH)2 (cothromóid (5)), rud a aimplíonn an comhartha Fe2+ i XAS imeall L Fe. Mar thoradh ar nochtadh fada d'aer, foirmítear ocsaídí Fe3O4 agus/nó Fe2O3 i ndiaidh Fe(OH)252,53. Is féidir dhá chineál Fe cobhsaí, Fe3O4 agus Fe2O3, a fhoirmiú i gciseal cosanta saibhir Cr3+ freisin, áit a mbíonn struchtúr aonfhoirmeach agus comhtháite ag Fe3O4. Mar thoradh ar láithreacht an dá cheann, bíonn stáit ocsaídiúcháin mheasctha ann (speictream XAS-1). Freagraíonn speictream XAS-2 den chuid is mó do Fe3O4. Ach léirigh na speictrim XAS-3 a breathnaíodh ag roinnt suíomhanna tiontú iomlán go γ-Fe2O3. Ós rud é go mbíonn doimhneacht treá de thart ar 50 nm ag X-ghathanna neamhfhillte, bíonn déine níos airde ag buaic A mar thoradh ar an gcomhartha ón tsraith bhunúsach.
Léiríonn an speictream XRD go bhfuil struchtúr srathach ag an gcomhpháirt Fe sa scannán ocsaíde, atá comhcheangailte leis an tsraith ocsaíde Cr. I gcodarsnacht leis an tréith pasivithe creimeadh mar gheall ar neamhchoibhneas áitiúil Cr2O317, in ainneoin an tsraith aonfhoirmeach de Cr2O3 sa staidéar seo, breathnaíodh friotaíocht íseal creimeadh sa chás seo, go háirithe i gcás samplaí fuar-rollta. Is féidir an t-iompar breathnaithe a thuiscint mar éagsúlacht staid ocsaídiúcháin cheimiceach an tsraithe barr (Fe) a théann i bhfeidhm ar fheidhmíocht creimeadh. Mar thoradh ar an aistriú mall ian miotail nó ocsaigine sa laitís mar gheall ar an stoicheiméadracht chéanna de na sraitheanna uachtaracha (ocsaíd Fe) agus íochtaracha (ocsaíd Cr)52,53, bíonn idirghníomhaíocht (greamaitheacht) níos fearr eatarthu. Feabhsaíonn sé seo, ar a seal, friotaíocht creimeadh. Dá bhrí sin, is fearr stoicheiméadracht leanúnach, i.e. staid ocsaídiúcháin amháin de Fe, ná athruithe stoicheiméadracha tobann. Tá dromchla níos aonfhoirmí agus sraith chosanta níos dlúithe ag SDSS atá dífhoirmithe go teirmeach, rud a sholáthraíonn friotaíocht creimeadh níos fearr. Mar sin féin, i gcás SDSS fuar-rollta, scriosann láithreacht oileáin shaibhir i Fe3+ faoin tsraith chosanta sláine an dromchla agus is cúis le creimeadh galbhánach an tsubstráit in aice láimhe, rud a fhágann laghdú ar Rp (Tábla 1) sna speictrim EIS agus a fhriotaíocht creimeadh. Dá bhrí sin, bíonn tionchar ag oileáin atá scaipthe go háitiúil agus atá saibhir i Fe3+ mar gheall ar dhífhoirmiú plaisteach ar fheidhmíocht fhriotaíochta creimeadh, rud atá ina chéim mhór chun cinn sa saothar seo. Dá bhrí sin, cuireann an staidéar seo speictrea-mhicreagraif i láthair den laghdú ar fhriotaíocht creimeadh mar gheall ar dhífhoirmiú plaisteach na samplaí SDSS a ndearnadh staidéar orthu.
Ina theannta sin, cé go bhfeidhmíonn cóimhiotalú cré-annamh i gcruach déchéime níos fearr, tá idirghníomhaíocht an eilimint bhreise seo leis an maitrís cruach aonair i dtéarmaí iompair creimeadh fós doiléir bunaithe ar bhreathnuithe micreascópachta speictreascópacha. Ní fheictear an comhartha Ce (feadh imeall M XAS) ach ag cúpla suíomh le linn rolladh fuar, ach imíonn sé le linn dífhoirmiú te an SDSS, rud a léiríonn taisceadh áitiúil Ce sa mhaitrís cruach seachas cóimhiotalú aonchineálach. Cé nach bhfeabhsaítear airíonna meicniúla SDSS6,7, laghdaíonn láithreacht REE méid na n-inclúduithe agus meastar go gcuireann sé cosc ​​​​ar phitting ag an mbunús54.
Mar fhocal scoir, nochtar san obair seo tionchar éagsúlachta dromchla ar chreimeadh 2507 SDSS atá modhnaithe le ceiriam trí chainníochtú a dhéanamh ar ábhar ceimiceach comhpháirteanna nanoscála. D’fhreagair muid an cheist maidir le cén fáth a gcreimeann cruach dhosmálta fiú nuair a bhíonn sé brataithe le ciseal ocsaíde cosanta trí staidéar cainníochtúil a dhéanamh ar an micreastruchtúr, ar staid cheimiceach ghnéithe dromchla agus ar phróiseáil comharthaí ag baint úsáide as braisliú K-meán. Tá sé bunaithe gur foinse scriosta scannáin ocsaíde agus foinse creimeadh SDSS fuar-rollta iad oileáin shaibhir i Fe3+, lena n-áirítear a gcomhordú ochtahéadrach agus teitreahéadrach ar fud struchtúr Fe2+/Fe3+ measctha. Bíonn drochfhriotaíocht creimeadh mar thoradh ar nano-oileáin atá faoi cheannas Fe3+ fiú amháin i láthair ciseal éighníomhach stoicheiméadrach Cr2O3 leordhóthanach. Chomh maith leis na dul chun cinn modheolaíocha a rinneadh maidir le tionchar éagsúlachta ceimiceach nanoscála ar chreimeadh a chinneadh, meastar go spreagfaidh an obair seo próisis innealtóireachta chun friotaíocht creimeadh cruach dhosmálta a fheabhsú le linn déanta cruach.
Chun na tinní Ce-2507 SDSS a úsáideadh sa staidéar seo a ullmhú, leádh na comhpháirteanna measctha, lena n-áirítear an cóimhiotal máistir Fe-Ce séalaithe le feadáin iarainn íon, i bhfoirnéis ionduchtaithe meánmhinicíochta 150 kg chun cruach leáite a tháirgeadh agus doirteadh i múnlaí réitigh iad. Tá na comhdhéanamh ceimiceach tomhaiste (wt %) liostaithe i dTábla Forlíontach 2. Déantar an tinne a mhúnlú te i mbloic ar dtús. Ansin rinneadh an cruach a ainéalú ag 1050°C ar feadh 60 nóiméad go dtí tuaslagán soladach, agus ansin múchadh in uisce í go teocht an tseomra. Rinneadh staidéar mionsonraithe ar na samplaí a ndearnadh staidéar orthu ag baint úsáide as TEM agus DOE chun na céimeanna, méid an ghráin agus moirfeolaíocht a staidéar. Is féidir tuilleadh eolais mhionsonraithe faoi na samplaí agus faoin bpróiseas táirgthe a fháil i bhfoinsí eile6,7.
Próiseáil samplaí sorcóireacha (φ10 mm × 15 mm) le haghaidh brú te agus ais an tsorcóra comhthreomhar le treo dífhoirmithe an bhloic. Rinneadh comhbhrú ardteochta ag ráta brú tairiseach sa raon 0.01-10 s-1 ag teochtaí éagsúla sa raon 1000-1150°C ag baint úsáide as insamhlóir teirmeach Gleeble-3800. Roimh an dífhoirmiú, téadh na samplaí ag an teocht roghnaithe ag ráta 10 °C s-1 ar feadh 2 nóiméad chun an grádán teochta a dhíchur. Tar éis aonfhoirmeacht teochta a bhaint amach, dífhoirmíodh na samplaí go luach fíor-bhrú de 0.7. Tar éis an dífhoirmithe, múchtar láithreach é le huisce chun an struchtúr dífhoirmithe a choinneáil. Ansin gearradh na samplaí cruaite comhthreomhar le treo an chomhbhrú. Don staidéar seo, roghnaíomar sampla a dífhoirmíodh go teirmeach ag 1050°C, 10 s-1 mar gheall ar mhicreachruas breathnaithe níos airde ná samplaí eile7.
Rinneadh tástáil ar shamplaí mórchóir (80 × 10 × 17 mm3) den tuaslagán soladach Ce-2507 ar mheaisín dífhoirmithe dhá-rolla asincrónach trí chéim LG-300, a sholáthair na hairíonna meicniúla is fearr i measc na n-aicmí dífhoirmithe eile go léir6. Ba é 0.2 m·s-1 agus 5% an ráta brú agus an laghdú tiús do gach conair, faoi seach.
Baineadh úsáid as stáisiún oibre leictriceimiceach Autolab PGSTAT128N chun SDSS a thomhas go leictriceimiceach tar éis rolladh fuar go laghdú tiús 90% (1.0 coibhéiseach le fíor-strus) agus brú te go 0.7 fíor-strus ag 1050 oC agus 10 s-1. Tá cill trí leictreoid ag an stáisiún oibre le leictreoid calomeil sháithithe mar an leictreoid tagartha, leictreoid frithghrafaí, agus sampla SDSS mar an leictreoid oibre. Gearradh na samplaí i sorcóirí le trastomhas 11.3 mm, agus sreanga copair sádraithe ar a dtaobhanna. Ansin doirteadh roisín eapocsa ar an sampla, ag fágáil achar oscailte oibre de 1 cm2 mar leictreoid oibre (an dromchla íochtarach den sampla sorcóireach). Bí cúramach le linn leigheas an eapocsa agus le linn gaineamh agus snasú ina dhiaidh sin chun scoilteadh a sheachaint. Déantar an dromchla oibre a lapáil agus a snasú le fionraí snasta diamant le méid cáithníní de 1 micrón, a ghlanadh le huisce driogtha agus eatánól agus a thriomú in aer fuar. Roimh na tomhais leictriceimiceacha, nochtadh na samplaí snasta don aer ar feadh roinnt laethanta chun scannán ocsaíde nádúrtha a fhoirmiú. Úsáideadh tuaslagán uiscí de FeCl3 (6.0% de mheáchan), cobhsaithe le HCl go pH = 1.0 ± 0.01, chun creimeadh cruach dhosmálta a bhrostú55, ós rud é go bhfaightear é i dtimpeallachtaí ionsaitheacha ina bhfuil iain chlóiríde i láthair le cumhacht ocsaídiúcháin láidir agus pH íseal mar atá sonraithe ag ASTM. Is iad na caighdeáin atá beartaithe ná G48 agus A923. Tumadh na samplaí sa tuaslagán tástála ar feadh 1 uair an chloig sula ndearnadh aon thomhais chun staid gar do stáiseanóireacht a bhaint amach. Maidir le samplaí tuaslagáin sholadaigh, te-oibrithe agus fuar-rollta, ba é 1 × 105 ~ 0.1 Hz an raon minicíochta tomhais impedance, agus ba é 5 mV an poitéinseal ciorcaid oscailte (OPS), a bhí 0.39, 0.33, agus 0.25 VSCE, faoi seach. Rinneadh gach tástáil leictriceimiceach ar aon sampla a athdhéanamh trí huaire ar a laghad faoi na coinníollacha céanna chun in-atáirgtheacht sonraí a chinntiú.
I gcás tomhais HE-SXRD, tomhaiseadh bloic chruach dhúbailte dronuilleogacha 1 × 1 × 1.5 mm3 ar líne wiggler ard-fhuinnimh Brockhouse ag CLS, Ceanada chun comhdhéanamh na céime a chainníochtú56. Rinneadh bailiú sonraí ag teocht an tseomra i ngeoiméadracht Debye-Scherrer nó i ngeoiméadracht iompair. Is é 0.212561 Å tonnfhad na X-ghathanna atá calabraithe don chalabrán LaB6, rud a fhreagraíonn do 58 keV, atá i bhfad níos airde ná tonnfhad Cu Kα (8 keV) a úsáidtear go coitianta mar fhoinse X-ghathanna saotharlainne. Cuirtear an sampla ag achar 740 mm ón brathadóir. Is é 0.2 × 0.3 × 1.5 mm3 toirt bhrath gach sampla, rud a chinntear de réir mhéid an bhíoma agus tiús an tsampla. Bailíodh gach ceann de na sonraí seo ag baint úsáide as brathadóir achair Perkin Elmer, brathadóir X-ghathanna painéil chomhréidh, picteilíní 200 µm, 40 × 40 cm2, ag baint úsáide as am nochta de 0.3 soicind agus 120 fráma.
Rinneadh tomhais X-PEEM ar dhá chóras samhail roghnaithe ag stáisiún deiridh PEEM líne MAXPEEM Beamline i saotharlann MAX IV (Lund, an tSualainn). Ullmhaíodh na samplaí ar an mbealach céanna agus a dhéantar le haghaidh tomhais leictriceimiceacha. Coinníodh na samplaí ullmhaithe san aer ar feadh roinnt laethanta agus díghásáladh iad i seomra folúis ultra-ard sula ndearnadh iad a ionradaíocht le fótóin sioncrótrón. Faightear taifeach fuinnimh an bhíoma trí speictream aschuir ian a thomhas ó N1s go 1\(τ_g^ \ast\) den réigiún spreagtha le hv = 401 eV in N2 agus spleáchas fhuinneamh an fhótóin ar E3/2.57. Thug an fheistiú speictreach ΔE (leithead líne speictreach) ~0.3 eV thar an raon fuinnimh tomhaiste. Dá bhrí sin, meastar gurbh é E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 agus flosc ≈1012 ph/s taifeach fuinnimh an bhíoma trí úsáid a bhaint as monacrómatóir SX-700 modhnaithe le gríl mm−1 Si 1200-líne don imeall Fe 2p L2,3, imeall Cr 2p L2,3, imeall Ni 2p L2,3, agus imeall Ce M4,5. Dá bhrí sin, meastar gurbh é E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 agus flosc ≈1012 ph/s taifeach fuinnimh an bhíoma trí úsáid a bhaint as monacrómatóir SX-700 modhnaithe le gríl Si 1200-líne mm−1 don imeall Fe 2p L2.3, imeall Cr 2p L2.3, imeall Ni 2p L2.3, agus imeall Ce M4.5. Таким образом, энергетическое разрешение разрешение канала пучка было оценено как E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ/0,3 эо 0 эо 0 эо 0 эо 0 эо 0 0 0 0 0 ≈1012 ф/с при использовании модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 штримании модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 штримом/м 2 кромка Cr 2p L2,3, кромка Ni 2p L2,3 agus кромка Ce M4,5. Dá bhrí sin, meastar gurbh é E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 agus gurbh é flosc ≈1012 f/s a bhí ann, ag baint úsáide as monacrómatóir SX-700 modhnaithe le grátáil Si de 1200 líne/mm d'imeall Fe 2p L2,3, imeall Cr 2p L2.3, imeall Ni 2p L2.3, agus imeall Ce M4.5.因此，光束线能量分辨率估计为E/ΔE = 700 EV/0.3 eV > 2000 和通量≈1012 ph/s 通迚盿盿单色器和Si 1200 线mm−1 光栅用于Fe 2p L2,3边缘、Cr 2p L2,3边缘、 Ni 2p L2,3边缘,5、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 隿 愿 700 PH/S 隿单色器和 SI 1200 线 mm-1 光栅于 Fe 2P 2P 2P L2.3 边缘、Cr 2p L2.3 边缘、 Ni 2p L2.3 辌 瘀 、Dá bhrí sin, agus monacrómatóir modhnaithe SX-700 agus gríl Si 1200 líne á n-úsáid. 3, imeall Cr 2p L2.3, imeall Ni 2p L2.3 agus imeall Ce M4.5.Leathnaigh fuinneamh an fhótóin i gcéimeanna 0.2 eV. Ag gach fuinneamh, taifeadadh íomhánna PEEM ag baint úsáide as brathadóir CMOS TVIPS F-216 le nasc snáithíneach binning 2 x 2 a sholáthraíonn 1024 × 1024 picteilín i réimse radhairc 20 µm. Is é 0.2 soicind am nochta na n-íomhánna, le meán de 16 fráma. Roghnaítear fuinneamh íomhá an fhótaileictreoin sa chaoi is go soláthraítear an comhartha leictreon tánaisteach uasta. Déantar na tomhais go léir ag gnáth-mhinicíocht bhíoma fótóin polaraithe go líneach. Le haghaidh tuilleadh eolais ar thomhais, féach staidéar roimhe seo58. Tar éis staidéar a dhéanamh ar an modh braite toradh iomlán leictreon (TEY)59 agus a chur i bhfeidhm in X-PEEM, meastar go bhfuil doimhneacht braite an mhodha seo ~4–5 nm don chomhartha Cr agus ~6 nm don chomhartha Fe. Tá an doimhneacht Cr an-ghar do thiús an scannáin ocsaíde (~4 nm)60,61 agus tá an doimhneacht Fe níos mó ná tiús an scannáin ocsaíde. Is meascán d'ocsaíd iarainn XAS agus FeO ón maitrís an XAS a bhailítear gar d'imeall FeL. Sa chéad chás, is mar gheall ar gach cineál leictreon is féidir a chuireann le TEY atá déine na leictreon a astaítear. Mar sin féin, éilíonn comhartha iarainn íon fuinneamh cinéiteach níos airde chun go dtéann na leictreoin tríd an tsraith ocsaíde, go sroichfidh siad an dromchla, agus go mbaileoidh an anailíseoir iad. Sa chás seo, is mar gheall ar leictreoin LVV Auger agus leictreoin thánaisteacha a astaítear uathu is mó atá an comhartha Fe0. Ina theannta sin, meathlaíonn déine TEY na leictreoin seo le linn chonair éalaithe na leictreon49 rud a laghdaíonn síniú speictreach Fe0 sa léarscáil XAS iarainn tuilleadh.
Is céim ríthábhachtach í mianadóireacht sonraí a chomhtháthú i gciúbanna sonraí (sonraí X-PEEM) chun faisnéis ábhartha (airíonna ceimiceacha nó fisiceacha) a bhaint amach ar bhealach iltoiseach. Úsáidtear braisliú K-means go forleathan i roinnt réimsí, lena n-áirítear fís meaisín, próiseáil íomhá, aithint patrún neamh-mhaoirseachta, intleacht shaorga, agus anailís aicmithe24. Mar shampla, cuirtear braisliú K-means i bhfeidhm go maith chun sonraí íomhá hipirspeictrim a bhraisliú62. I bprionsabal, i gcás sonraí ilréada, is féidir leis an algartam K-means iad a ghrúpáil go héasca de réir faisnéise faoina dtréithe (tréithe fuinnimh fótóin). Is algartam athchleachtach é braisliú K-means chun sonraí a dheighilt i K ghrúpa neamh-fhorluiteach (braislí), áit a mbaineann gach picteilín le braisle ar leith ag brath ar dháileadh spásúil na neamhaonchineálachta ceimiceach i gcomhdhéanamh micreastruchtúrach an chruach. Tá dhá chéim san algartam K-means: ríomhann an chéad chéim na K lárphointí, agus sannann an dara céim gach pointe do bhraisle le lárphointí comharsanacha. Sainmhínítear lár domhantarraingthe braisle mar mheán uimhríochtúil na bpointí sonraí (speictrim XAS) den bhraisle sin. Tá achair éagsúla ann chun meánphointí comharsanacha a shainiú mar achair Eoiclídeacha. I gcás íomhá ionchuir de px,y (is é x agus y an taifeach i bpicteilíní), is é CK lár domhantarraingthe an bhraisle; is féidir an íomhá seo a dheighilt (a bhraisleáil) ansin i K bhraisle ag baint úsáide as K-means63. Is iad na céimeanna deiridh den algartam braisleála K-means:
Céim 2. Ríomh céim bhallraíochta na bpicteilíní uile de réir an mheánphointe reatha. Mar shampla, ríomhtar é ón achar Eoiclídeach d idir an lár agus gach picteilín:
Céim 3 Sannadh gach picteilín don lárphointe is gaire. Ansin athríomh suíomhanna na gceathrún K mar seo a leanas:
Céim 4. Déan an próiseas arís (cothromóidí (7) agus (8)) go dtí go dtagann na meánphointí le chéile. Tá na torthaí deiridh maidir le cáilíocht na gcnuasach comhghaolmhar go mór leis an rogha is fearr de na meánphointí tosaigh63. Maidir le struchtúr sonraí PEEM íomhánna cruach, is ciúb de shonraí eagar 3T é X (x × y × λ) de ghnáth, agus léiríonn na haiseanna x agus y faisnéis spásúil (taifeach picteilín) agus comhfhreagraíonn an ais λ don mhodh speictreach fuinnimh de fhótón. Baineadh úsáid as an algartam K-means chun réigiúin spéise i sonraí X-PEEM a iniúchadh trí phicteilíní (cnuasaigh nó fo-bhloic) a dheighilt de réir a dtréithe speictreacha agus an meánphoint is fearr (cuar speictreach XAS) a bhaint amach do gach anailít (cnuasach). Úsáidtear é chun dáileadh spásúil, athruithe speictreacha áitiúla, iompar ocsaídiúcháin agus staid cheimiceach a staidéar. Mar shampla, baineadh úsáid as an algartam cnuasaigh K-means do réigiúin imeall FeL agus imeall CrL i X-PEEM te-oibrithe agus fuar-rollta. Rinneadh tástáil ar líon éagsúil de K-chlaistéir (réigiúin mhicreastruchtúracha) chun na claistéir agus na meánphointí is fearr a aimsiú. Nuair a thaispeántar an graf, déantar na picteilíní a athshannadh do na meánphointí cearta sa chlaistéar. Freagraíonn gach dáileadh datha do lár an chlaistéir, rud a thaispeánann socrú spásúil réad ceimiceach nó fisiceach. Is teaglaim líneacha de speictrim íona iad na meánphointí a bhaintear amach.
Tá sonraí a thacaíonn le torthaí an staidéir seo ar fáil ón údar WC faoi seach ar iarratas réasúnta.
Sieurin, H. & Sandström, R. Dianacht briste cruach dhosmálta déphléacsach táthaithe. Sieurin, H. & Sandström, R. Dianacht briste cruach dhosmálta déphléacsach táthaithe. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Dianacht briste cruach dhosmálta déphléacsach táthaithe. 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. Dianacht briste cruach dhosmálta déphléacsach táthaithe.tionscadal. fractal. fionnadh. 73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Friotaíocht creimeadh cruach dhosmálta déphléacsach in aigéid orgánacha roghnaithe agus timpeallachtaí aigéid orgánacha/clóiríde. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Friotaíocht creimeadh cruach dhosmálta déphléacsach in aigéid orgánacha roghnaithe agus timpeallachtaí aigéid orgánacha/clóiríde.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. agus Van Der Merwe, J. Friotaíocht creimeadh cruach dhosmálta déphléacsach i dtimpeallachtaí le roinnt aigéid orgánacha agus aigéid/clóirídí orgánacha. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双 相 cruach dhosmálta 在特定organic酸和comhshaol orgánach/clóirínithe.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. agus Van Der Merwe, J. Friotaíocht creimeadh cruach dhosmálta déphléacsach i dtimpeallachtaí le roinnt aigéid orgánacha agus aigéid/clóirídí orgánacha.frithchreimneach. Method Mater 57, 107–117 (2010).
Barella S. et al. Airíonna ocsaídiúcháin creimeadh cóimhiotail dhúbailte Fe-Al-Mn-C. Ábhair 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Glúin nua cruach sár-dhúbailte le haghaidh táirgeadh gáis agus ola trealaimh. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Glúin nua cruach sár-dhúbailte le haghaidh táirgeadh gáis agus ola trealaimh.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Glúin nua cruach sár-dhúbailte le haghaidh trealamh táirgthe ola agus gáis.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Glúin nua cruach sár-dhúbailte le haghaidh trealamh táirgthe gáis agus ola. Seimineár gréasáin E3S. 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Imscrúdú ar iompar dífhoirmithe te cruach dhosmálta déphléacsach grád 2507. Miotal. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Imscrúdú ar iompar dífhoirmithe te cruach dhosmálta déphléacsach grád 2507. Miotal. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 250. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Staidéar ar Iompar Dífhoirmithe Te Cruach Dhosmálta Déphléacsach Cineál 2507. Miotal. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 级双相不锈钢的热变形行为研究。 Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507Kingklang, S. agus Utaisansuk, V. Imscrúdú ar Iompar Dífhoirmithe Te Cruach Dhosmálta Déphléacsach Cineál 2507. Miotal.alma mater. trance. A 48, 95–108 (2017).
Zhou, T. et al. Éifeacht rollta fuar rialaithe ar mhicreastruchtúr agus airíonna meicniúla cruach dhosmálta sár-dhúbailte SAF 2507 modhnaithe le ceiriam. alma mater. an eolaíocht. tionscadal. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. et al. Struchtúr de bharr dífhoirmíochta teasa agus airíonna meicniúla cruach dhosmálta sár-dhúbailte SAF 2507 modhnaithe le ceiriam. J. Alma mater. umar stórála. teicneolaíocht. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Éifeacht dúile cré neamhchoitianta ar iompar ocsaídiúcháin ardteochta cruach austeníteach. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Éifeacht dúile cré neamhchoitianta ar iompar ocsaídiúcháin ardteochta cruach austeníteach.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. agus Zheng K. Tionchar na n-eilimintí cré-annamh ar iompar cruach austeníteach faoi ocsaídiú ag teocht ard. Zheng, Z., Wang, S., Fada, 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., Fada, J., Wang, J. & Zheng, K.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. agus Zheng K. Tionchar na n-eilimintí cré neamhchoitianta ar iompar cruach austeníteach ag ocsaídiú ardteochta.creimeadh. an eolaíocht. 164, 108359 (2020).