Tapadh leibh airson tadhal air Nature.com. Tha taic CSS cuibhrichte aig an dreach brabhsair a tha thu a’ cleachdadh. Airson an eòlas as fheàrr, tha sinn a’ moladh gun cleachd thu brabhsair ùraichte (no gun cuir thu dheth Modh Co-chòrdalachd ann an Internet Explorer). Aig an aon àm, gus dèanamh cinnteach à taic leantainneach, nì sinn an làrach-lìn gun stoidhlichean agus JavaScript.
Tha an stàilinn gun smal a thathas a’ cleachdadh gu farsaing agus na dreachan saothraichte aice an aghaidh creimeadh ann an suidheachaidhean àrainneachdail air sgàth an t-sreath fulangachaidh anns a bheil ocsaid cromium. Tha creimeadh agus bleith stàilinn air a cheangal gu traidiseanta ri sgrios nan sreathan sin, ach is ann ainneamh a bhios e aig an ìre mhicreascopach, a rèir tùs neo-aonghnèitheachd an uachdair. San obair seo, tha an neo-aonghnèitheachd ceimigeach uachdar nanosgèile a lorgar le maicreasgopaidh speactroscopach agus mion-sgrùdadh cemometric gu h-obann a’ faighinn làmh an uachdair air lobhadh agus creimeadh stàilinn gun smal super duplex atharraichte cerium 2507 (SDSS) a tha air a roiligeadh fuar rè a giùlan deformachaidh teth. taobh eile. Ged a sheall maicreasgopaidh photoelectron X-ghath còmhdach caran cunbhalach den t-sreath Cr2O3 nàdarrach, sheall SDSS rolaichte fuar droch thoraidhean fulangachaidh air sgàth an sgaoileadh ionadail de nano-eileanan beairteach Fe3+ air an t-sreath ocsaid Fe/Cr. Tha an t-eòlas seo aig an ìre atamach a’ toirt seachad tuigse dhomhainn air creimeadh stàilinn gun smal agus thathar an dùil gun cuidich e le bhith a’ sabaid an-aghaidh creimeadh mheatailtean àrd-aloigheachd coltach ris.
Bho chaidh stàilinn gun smal a chruthachadh, thathas air strì an aghaidh creimeadh aloidhean ferrochromium a chur às leth cromium, a bhios a’ cruthachadh ocsaid/ocsai-hiodrocsaid làidir a tha a’ nochdadh giùlan fulangach anns a’ mhòr-chuid de dh’àrainneachdan. An coimeas ri stàilinn gun smal àbhaisteach (austenitic agus ferritic), tha feartan meacanaigeach nas fheàrr aig stàilinn gun smal super duplex (SDSS) le strì an aghaidh creimeadh nas fheàrr1,2,3. Leigidh neart meacanaigeach nas motha le dealbhadh nas aotroime agus nas dlùithe. An coimeas ri sin, tha strì an aghaidh creimeadh toll is sgàineadh àrd aig an SDSS eaconamach, agus mar thoradh air sin tha beatha seirbheis nas fhaide agus tagraidhean nas fharsainge ann an smachd truailleadh, soithichean ceimigeach, agus gnìomhachas ola is gas far-oirthir4. Ach, tha an raon cumhang de theodhachd làimhseachaidh teas agus droch chruth-chruthachadh a’ cur bacadh air a chleachdadh practaigeach farsaing. Mar sin, chaidh SDSS atharrachadh gus na feartan gu h-àrd a leasachadh. Mar eisimpleir, chaidh atharrachadh Ce agus cuir-ris àrd de N 6, 7, 8 a thoirt a-steach ann an 2507 SDSS (Ce-2507). Tha buaidh mhath aig dùmhlachd iomchaidh de 0.08 wt.% eileamaid talmhainn tearc (Ce) air feartan meacanaigeach an DSS, oir bidh e a’ leasachadh mìneadachadh gràin agus neart crìochan gràin. Chaidh strì an aghaidh caitheamh is creimeadh, neart tensile agus neart toraidh, agus comas obrachaidh teth a leasachadh cuideachd9. Faodaidh meudan mòra de naitridean susbaint nicil daor a chuir an àite, a’ dèanamh SDSS nas èifeachdaiche a thaobh cosgais10.
O chionn ghoirid, chaidh SDSS a dheformachadh gu plastaigeach aig diofar theodhachdan (teòthachd ìosal, fuar is teth) gus feartan meacanaigeach sàr-mhath fhaighinn6,7,8. Ach, tha an aghaidh creimeadh sàr-mhath aig SDSS mar thoradh air làthaireachd film tana ocsaid air an uachdar, a tha fo bhuaidh mòran nithean, leithid làthaireachd mòran ìrean le crìochan gràin eadar-dhealaichte, deàlradh nach eilear ag iarraidh agus diofar ath-bheachdan. Tha meanbh-structar neo-aonghnèitheach a-staigh diofar ìrean austenitic agus ferritic air a dheformachadh7. Mar sin, tha sgrùdadh air feartan meanbh-àrainn fhilmichean mar sin aig ìre an structair dealain deatamach airson tuigse fhaighinn air creimeadh SDSS agus tha feum air dòighean deuchainneach iom-fhillte. Gu ruige seo, tha dòighean mothachail air uachdar leithid speactroscopaidh dealanach Auger11 agus speactroscopaidh foto-electron X-ghath12,13,14,15 a bharrachd air an t-siostam foto-electron cruaidh X-ghath a’ comharrachadh, ach gu tric chan eil iad a’ sgaradh, staidean ceimigeach an aon eileamaid ann an diofar phuingean san fhànais air an nanosgèile. Tha grunn sgrùdaidhean o chionn ghoirid air ceangal a dhèanamh eadar ocsaidachadh ionadail cromium agus giùlan creimeadh a chaidh fhaicinn ann an 17 stàilinn gun smal austenitic, 18 stàilinn gun smal martensitic, agus SDSS 19, 20. Ach, tha na sgrùdaidhean seo air a bhith ag amas sa mhòr-chuid air buaidh neo-aonachd Cr (me, staid ocsaidachaidh Cr3+) air strì an aghaidh creimeadh. Faodaidh neo-aonachd taobhach ann an staidean ocsaidachaidh eileamaidean a bhith air adhbhrachadh le diofar choimeasgaidhean leis na h-aon eileamaidean co-phàirteach, leithid ocsaidean iarainn. Bidh na coimeasgaidhean sin a’ sealbhachadh meud beag air a phròiseasadh gu teirmea-mheacanaigeach faisg air a chèile, ach tha iad eadar-dhealaichte ann an co-dhèanamh agus staid ocsaidachaidh 16,21. Mar sin, tha e riatanach tuigse fhaighinn air neo-aonachd uachdar aig an ìre mhicreascopach gus sgrios fhilmichean ocsaid agus an uairsin tolladh fhoillseachadh. A dh’ aindeoin nan riatanasan sin, tha measadh cainneachdail leithid neo-aonachd ocsaidachaidh taobhach, gu sònraichte iarann ​​air an sgèile nano/atamach, fhathast gann agus chan eil an cudromachd airson strì an aghaidh creimeadh air a sgrùdadh fhathast. Gus o chionn ghoirid, chaidh staid cheimigeach diofar eileamaidean, leithid Fe agus Ca, a mhìneachadh gu cainníomach air sampallan stàilinn a’ cleachdadh microscopaidh foto-electron bog X-ghath (X-PEEM) ann an goireasan rèididheachd sioncrotron nanosgèile. Còmhla ri dòighean speactroscopaidh gabhail X-ghath (XAS) a tha mothachail air ceimigean, leigidh X-PEEM le tomhas XAS le rùn àrd spàsail agus speactram, a’ toirt seachad fiosrachadh ceimigeach mu cho-dhèanamh an eileamaid agus a staid cheimigeach le rùn spàsail sìos chun sgèile nanometer 23. Bidh an amharc speactroscopach seo air làrach an tòiseachaidh fo mhiocroscop a’ comasachadh deuchainnean ceimigeach ionadail agus faodaidh e atharrachaidhean ceimigeach nach deach a sgrùdadh roimhe anns an t-sreath Fe a nochdadh gu spàsail.
Tha an sgrùdadh seo a’ leudachadh buannachdan PEEM ann a bhith a’ lorg eadar-dhealachaidhean ceimigeach aig an nano-sgèile agus a’ taisbeanadh dòigh lèirsinneach airson mion-sgrùdadh uachdar aig ìre atamach airson tuigse fhaighinn air giùlan creimeadh Ce-2507. Bidh e a’ cleachdadh dàta ceimigeach cruinneachaidh K-means24 gus mapa a dhèanamh de cho-dhèanamh ceimigeach cruinneil (neo-aonachd) nan eileamaidean a tha an sàs, leis na staidean ceimigeach aca air an taisbeanadh ann an riochdachadh staitistigeil. Eu-coltach ri creimeadh àbhaisteach air adhbhrachadh le briseadh sìos film ocsaid cromium, tha an droch fhulangas làithreach agus an droch aghaidh creimeadh air an cur às leth eileanan nano beairteach Fe3+ ionadail faisg air an t-sreath ocsaid Fe/Cr, a dh’ fhaodadh a bhith na ionnsaigh leis an ocsaid dìona. Bidh e a’ cruthachadh film na àite agus ag adhbhrachadh creimeadh.
Chaidh giùlan creimneach SDSS 2507 deformaichte a mheasadh an toiseach le bhith a’ cleachdadh tomhais electroceimigeach. Air fig. Tha Figear 1 a’ sealltainn lùban Nyquist agus Bode airson sampallan taghte ann am fuasglaidhean uisgeach searbhagach (pH = 1) de FeCl3 aig teòthachd an t-seòmair. Bidh an electrolyte taghte ag obair mar àidseant oxidachaidh làidir, a’ comharrachadh claonadh an fhilm passivation briseadh sìos. Ged nach deach an stuth tro phitting seasmhach aig teòthachd an t-seòmair, thug na mion-sgrùdaidhean sin sealladh air tachartasan fàilligeadh a dh’ fhaodadh a bhith ann agus pròiseasan iar-chreimneach. Chaidh an cuairt cho-ionann (Figear 1d) a chleachdadh gus speactra speactroscopaidh impedance electroceimiceach (EIS) a shuidheachadh, agus tha na toraidhean freagarrachd co-fhreagarrach air an sealltainn ann an Clàr 1. Nochd leth-chearcaill neo-choileanta nuair a chaidh na sampallan air an làimhseachadh le fuasgladh agus air an obrachadh gu teth a dhearbhadh, agus chaidh na leth-chearcaill teannaichte co-fhreagarrach a roiligeadh fuar (Figear 1b). Anns an speactram EIS, faodar beachdachadh air radius an leth-chearcaill mar an aghaidh polarachaidh (Rp)25,26. Tha Rp SDSS air a làimhseachadh le fuasgladh ann an Clàr 1 mu 135 kΩ cm-2, ge-tà, airson SDSS air a obrachadh teth agus air a roiligeadh fuar chì sinn luachan mòran nas ìsle de 34.7 agus 2.1 kΩ cm–2 fa leth. Tha an lùghdachadh mòr seo ann an Rp a’ nochdadh droch bhuaidh deformachadh plastaig air fulangas agus strì an aghaidh creimeadh, mar a chithear ann an aithisgean roimhe 27, 28, 29, 30.
a Nyquist, b, c Diagraman impedance agus ìre Bode, agus modail cuairte co-ionann airson d, far a bheil RS an aghaidh electrolyte, Rp an aghaidh polarization, agus QCPE an ogsaid eileamaid ìre seasmhach a thathar a’ cleachdadh gus modaladh a dhèanamh den chomas neo-iomchaidh (n). Chaidh na tomhais EIS a dhèanamh aig comas gun luchd.
Tha na cunbhalachdan den chiad òrdugh air an sealltainn anns an diagram Bode agus tha an àrdchlàr tricead àrd a’ riochdachadh an aghaidh electrolyte RS26. Mar a bhios an tricead a’ lùghdachadh, bidh an impedance ag àrdachadh agus lorgar ceàrn ìre àicheil, a’ nochdadh ceannas comas. Bidh ceàrn an ìre ag àrdachadh, a’ cumail a luach as àirde ann an raon tricead an ìre mhath farsaing, agus an uairsin a’ lùghdachadh (Figear 1c). Ach, anns na trì cùisean tha an luach as àirde seo fhathast nas lugha na 90°, a’ nochdadh giùlan comasach neo-iomchaidh mar thoradh air sgaoileadh comasach. Mar sin, thathas a’ cleachdadh eileamaid ìre seasmhach QCPE (CPE) gus an sgaoileadh comas eadar-aghaidh a riochdachadh a tha a’ tighinn bho gharbhachd uachdar no neo-aonghnèitheachd, gu sònraichte a thaobh sgèile atamach, geoimeatraidh fractal, porosity electrode, comas neo-èideadh, agus sgaoileadh sruth a tha an urra ri uachdar. Geoimeatraidh electrode31,32. Impedance CPE:
far a bheil j an àireamh mac-meanmnach agus ω an tricead ceàrnach. Tha QCPE na sheasmhach neo-eisimeileach bho tricead a tha co-rèireach ris an raon fosgailte gnìomhach den electrolyte. Tha n na àireamh cumhachd gun tomhas a tha a’ toirt cunntas air an diall bhon ghiùlan comasach air leth freagarrach aig comasair, i.e. mar as fhaisge a tha n air 1, is ann as fhaisge a tha CPE air comas fìor-ghlan, agus ma tha n faisg air neoni, is e an aghaidh a th’ ann. Tha diall beag de n, faisg air 1, a’ nochdadh giùlan comasach neo-iomchaidh an uachdair às deidh deuchainn pòlarachaidh. Tha QCPE SDSS fuar-roilichte mòran nas àirde na toraidhean coltach ris, a tha a’ ciallachadh nach eil càileachd an uachdair cho cunbhalach.
A rèir a’ mhòr-chuid de fheartan an aghaidh creimeadh aig stàilinn gun smal, mar as trice bidh susbaint Cr àrd SDSS a’ leantainn gu strì an aghaidh creimeadh nas fheàrr aig SDSS air sgàth làthaireachd film ocsaid dìona fulangach air an uachdar17. Mar as trice bidh am film fulangach seo beairteach ann an ocsaidean Cr3+ agus/no hiodrocsaidean, gu h-àraidh a’ toirt a-steach ocsaidean Fe2+, Fe3+ agus/no (ocsai)hiodrocsaidean33. A dh’ aindeoin an aon èideadh uachdar, sreath ocsaid fulangach, agus gun mhilleadh follaiseach air an uachdar, mar a chaidh a dhearbhadh le ìomhaighean microscopach,6,7 tha giùlan creimeadh SDSS teth-obrachail agus fuar-roiligeadh eadar-dhealaichte agus mar sin feumar sgrùdadh domhainn a dhèanamh air microstructar deformachaidh agus feart structarail stàilinn.
Chaidh sgrùdadh cainneachdail a dhèanamh air meanbh-structar stàilinn gun smal a chaidh a mhilleadh le bhith a’ cleachdadh ghathan-X àrd-lùth a-staigh agus sioncrotron (Figearan Taiceil 1, 2). Tha mion-sgrùdadh mionaideach ri fhaighinn anns an Fhiosrachadh Taiceil. Ged a tha iad sa mhòr-chuid a’ freagairt ri seòrsa na prìomh ìre, lorgar eadar-dhealachaidhean ann am bloighean meud ìre, a tha air an liostadh ann an Clàr Taiceil 1. Faodar na h-eadar-dhealachaidhean seo a cheangal ri bloighean ìre neo-aonghnèitheach aig an uachdar, a bharrachd air bloighean ìre toirteil a chaidh a dhèanamh aig diofar dhoimhneachdan. lorg le diffraction ghathan-X. (XRD) le diofar stòran lùtha de fotonan tachartais. Tha an co-roinn nas àirde de austenite ann an sampallan fuar-roiligeadh, air a dhearbhadh le XRD bho thùs obair-lann, a’ nochdadh pasivation nas fheàrr agus mar thoradh air sin strì an aghaidh creimeadh nas fheàrr35, agus tha toraidhean nas cruinne agus nas staitistigeil a’ nochdadh gluasadan mu choinneamh ann an co-roinnean ìre. A bharrachd air an sin, tha strì an aghaidh creimeadh stàilinn cuideachd an urra ri ìre grinneachadh gràin, lùghdachadh meud gràin, àrdachadh ann am meanbh-mhilleadh agus dùmhlachd dì-àiteachaidh a thachras rè làimhseachadh teirmea-mheacanaigeach36,37,38. Tha na sampallan a chaidh obrachadh teth a’ nochdadh nàdar nas gràineile, a’ nochdadh gràinean meud micron, agus tha na fàinneachan rèidh a chithear anns na sampallan a chaidh roiligeadh fuar (Figear a bharrachd 3) a’ nochdadh mìneachaidhean gràin mòr gu nanosgèile ann an obair roimhe6, a bu chòir cur ri cruthachadh passivation film agus àrdachadh ann an strì an aghaidh creimeadh. Mar as trice bidh dùmhlachd dì-àiteachaidh nas àirde co-cheangailte ri strì nas ìsle an aghaidh pitting, a tha ag aontachadh gu math le tomhais electroceimiceach.
Chaidh atharrachaidhean ann an staidean ceimigeach microdomains nan eileamaidean bunaiteach a sgrùdadh gu siostamach le bhith a’ cleachdadh X-PEEM. A dh’ aindeoin pailteas eileamaidean aloidh, chaidh Cr, Fe, Ni agus Ce39 a thaghadh an seo, leis gur e Cr prìomh eileamaid airson film fulangachaidh a chruthachadh, is e Fe am prìomh eileamaid ann an stàilinn, agus bidh Ni a’ neartachadh fulangachaidh agus a’ cothromachadh structar ìre ferrite-austenitic agus adhbhar atharrachadh Ce. Le bhith ag atharrachadh lùth rèididheachd synchrotron, chaidh an RAS a chòmhdach bhon uachdar le prìomh fheartan Cr (oir L2.3), Fe (oir L2.3), Ni (oir L2.3) agus Ce (oir M4.5). cruthachadh teth agus roiligeadh fuar Ce-2507 SDSS. Chaidh mion-sgrùdadh dàta iomchaidh a dhèanamh le bhith a’ toirt a-steach calabrachadh lùtha le dàta foillsichte (me XAS 40, 41 air Fe L2, 3 oirean).
Air fig. 2, tha Figear 2 a’ sealltainn ìomhaighean X-PEEM de SDSS Ce-2507 air a obrachadh teth (Figear 2a) agus air a roiligeadh fuar (Figear 2d) agus oirean XAS co-fhreagarrach de Cr agus Fe L2,3 aig àiteachan air an comharrachadh leotha fhèin. Bidh oir L2,3 an XAS a’ sgrùdadh nan staidean 3d neo-chòmhnaidh às deidh foto-bhrosnachadh electron aig na h-ìrean sgoltadh snìomh-orbit 2p3/2 (oir L3) agus 2p1/2 (oir L2). Fhuaireadh fiosrachadh mu staid valens Cr bho XAS aig oir L2,3 ann am Fig. 2b, e. Sheall coimeas le britheamhan. 42,43 gun deach ceithir stùcan fhaicinn faisg air oir L3, air an ainmeachadh A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV) agus D (582.2 eV), a’ nochdadh Cr3+ ochd-cheàrnach, a tha a’ freagairt ris an ian Cr2O3. Tha na speactraman deuchainneach a’ co-chòrdadh ris na h-àireamhachaidhean teòiridheach a chithear ann am pannalan b agus e, a fhuaireadh bho iomadh àireamhachadh den raon criostail aig eadar-aghaidh Cr L2.3 a’ cleachdadh raon criostail de 2.0 eV44. Tha an dà uachdar de SDSS teth-obraichte agus fuar-roilichte còmhdaichte le sreath caran èideadh de Cr2O3.
ìomhaigh theirmeach X-PEEM de SDSS air a dhì-fhoirmeachadh gu teirmeach a tha co-ionnan ri oir b Cr L2.3 agus oir c Fe L2.3, ìomhaigh theirmeach d X-PEEM de SDSS air a roiligeadh fuar a tha co-ionnan ri oir e Cr L2.3 agus taobh oir f Fe L2 .3 (f). Tha na speactraman XAS air an plotadh aig diofar shuidheachaidhean fànais air an comharrachadh air na h-ìomhaighean teirmeach (a, d), tha na loidhnichean dotaichte orains ann an (b) agus (e) a’ riochdachadh na speactraman XAS samhlaichte de Cr3+ le luach achaidh criostail de 2.0 eV. Airson ìomhaighean X-PEEM, cleachd paileid theirmeach gus so-leughaidh ìomhaigh a leasachadh, far a bheil dathan bho ghorm gu dearg co-rèireach ri dian gabhail a-steach X-ghathan (bho ìosal gu àrd).
Ge bith dè an àrainneachd cheimigeach a th’ anns na h-eileamaidean meatailteach seo, cha do dh’atharraich staid cheimigeach nan eileamaidean aloidh Ni agus Ce a chaidh a chur ris an dà shampall. Dealbh a bharrachd. Tha figearan 5-9 a’ sealltainn ìomhaighean X-PEEM agus speactra XAS co-fhreagarrach airson Ni agus Ce aig diofar shuidheachaidhean air uachdar shampaill teth-obraichte agus fuar-roiligeadh. Tha Ni XAS a’ sealltainn staidean oxidation Ni2+ thairis air an uachdar iomlan a chaidh a thomhas de shampaill teth-obraichte agus fuar-roiligeadh (Deasbad a Bharrachd). Bu chòir a thoirt fa-near, a thaobh shampaill teth-obraichte, nach deach comharra XAS Ce fhaicinn, agus a thaobh shampaill fuar-roiligeadh, chaidh speactram Ce3+ fhaicinn. Sheall amharc air spotan Ce ann an sampallan fuar-roiligeadh gu bheil Ce a’ nochdadh sa mhòr-chuid ann an cruth sileadh.
Anns an SDSS le deformachadh teirmeach, cha deach atharrachadh structarail ionadail sam bith fhaicinn ann an XAS aig oir Fe L2,3 (Figear 2c). Ach, bidh maitrís Fe ag atharrachadh a staid cheimigeach gu meanbh-roinneil aig seachd puingean air an taghadh air thuaiream den SDSS fuar-roiligeadh, mar a chithear ann am Figear 2f. A bharrachd air an sin, gus beachd ceart fhaighinn air na h-atharrachaidhean ann an staid Fe aig na h-àiteachan taghte ann am Figear 2f, chaidh sgrùdaidhean uachdar ionadail a dhèanamh (Figear 3 agus Figear a bharrachd 10) anns an deach roinnean cruinn nas lugha a thaghadh. Chaidh speactraman XAS oir Fe L2,3 siostaman α-Fe2O3 agus ocsaidean ochd-cheàrnach Fe2+ a mhodaladh le iomadh àireamhachadh raon criostail a’ cleachdadh raointean criostail de 1.0 (Fe2+) agus 1.0 (Fe3+)44. Tha sinn a’ mothachadh gu bheil co-chothromachd ionadail eadar-dhealaichte aig α-Fe2O3 agus γ-Fe2O345,46, gu bheil measgachadh de Fe2+ & Fe3+ aig Fe3O4,47, agus gu bheil FeO45 na ocsaid Fe2+ dà-bhailteach foirmeil (3d6). Tha sinn a’ mothachadh gu bheil co-chothromachd ionadail eadar-dhealaichte aig α-Fe2O3 agus γ-Fe2O345,46, gu bheil measgachadh de Fe2+ & Fe3+ aig Fe3O4,47, agus gu bheil FeO45 na ocsaid Fe2+ dà-bhailteach foirmeil (3d6).Thoir an aire gu bheil co-chothromachd ionadail eadar-dhealaichte aig α-Fe2O3 agus γ-Fe2O345,46, tha Fe3O4 a’ cothlamadh Fe2+ agus Fe3+,47 agus FeO45 ann an cruth ocsaid dà-bhailteach foirmeil Fe2+ (3d6).Thoir an aire gu bheil co-chothromachd ionadail eadar-dhealaichte aig α-Fe2O3 agus γ-Fe2O345,46, gu bheil measgachadh de Fe2+ agus Fe3+ aig Fe3O4,47 agus gu bheil FeO45 ag obair mar ocsaid Fe2+ dà-bhailteach foirmeil (3d6). Chan eil ach suidheachaidhean Oh aig na h-ianan Fe3+ uile ann an α-Fe2O3, agus mar as trice bidh γ-Fe2O3 air a riochdachadh le spinel Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 le beàrnan ann an suidheachaidhean eg. Mar sin, tha suidheachaidhean Td agus Oh aig na h-ianan Fe3+ ann an γ-Fe2O3. Mar a chaidh ainmeachadh ann am pàipear roimhe,45 ged a tha an co-mheas dian eadar-dhealaichte eadar an dà rud, tha an co-mheas dian eg/t2g aca ≈1, agus sa chùis seo tha an co-mheas dian a chaidh fhaicinn eg/t2g timcheall air 1. Tha seo a’ cur às don chothrom nach eil ach Fe3+ an làthair anns an t-suidheachadh làithreach. A’ beachdachadh air cùis Fe3O4 le Fe2+ agus Fe3+ le chèile, tha a’ chiad fheart a tha aithnichte le oir L3 nas laige (nas làidire) airson Fe a’ nochdadh staid neo-àiteachaidh nas lugha (nas motha) t2g. Tha seo a’ buntainn ri Fe2+ (Fe3+), a tha a’ sealltainn gu bheil a’ chiad fheart den àrdachadh a’ nochdadh àrdachadh ann an susbaint Fe2+47. Tha na toraidhean seo a’ sealltainn gu bheil co-sheasmhachd Fe2+ agus γ-Fe2O3, α-Fe2O3 agus/no Fe3O4 a’ faighinn làmh an uachdair air uachdar fuar-roiligeadh nan co-dhèanamhan.
Dealbhan teirmeach foto-eileagtronach meudaichte de na speactraman XAS (a, c) agus (b, d) a’ dol tarsainn oir Fe L2,3 aig diofar shuidheachaidhean fànais taobh a-staigh roinnean taghte 2 agus E ann am Figearan 2d.
Tha an dàta deuchainneach a fhuaireadh (Figear 4a agus Figear a bharrachd 11) air a phlòtadh agus air a choimeas ris an dàta airson todhar fìor-ghlan 40, 41, 48. Trì seòrsaichean eadar-dhealaichte de speactraman XAS oir FeL a chaidh fhaicinn gu deuchainneach (XAS-1, XAS-2 agus XAS-3: Figear 4a). Gu sònraichte, chaidh speactram 2-a (air a chomharrachadh mar XAS-1) ann am Figear 3b agus an uairsin speactram 2-b (air a chomharrachadh mar XAS-2) fhaicinn thairis air an raon lorg gu lèir, agus chaidh speactraman mar E-3 fhaicinn ann am figear 3d (air a chomharrachadh mar XAS-3) aig àiteachan sònraichte. Mar riaghailt, chaidh ceithir paramadairean a chleachdadh gus na staidean valens a bha ann anns an sampall fo sgrùdadh a chomharrachadh: (1) feartan speactram L3 agus L2, (2) suidheachaidhean lùtha nan feartan L3 agus L2, (3) eadar-dhealachadh lùtha L3-L2. , (4) co-mheas dian L2/L3. A rèir beachdan lèirsinneach (Figear 4a), tha na trì pàirtean Fe, is iad sin, Fe0, Fe2+, agus Fe3+, an làthair air uachdar an SDSS fo sgrùdadh. Chomharraich an co-mheas dian obraichte L2/L3 cuideachd gu robh na trì pàirtean an làthair.
Speactram XAS air a shamhlachadh de Fe le trì dàta deuchainneach eadar-dhealaichte a chaidh fhaicinn (tha na loidhnichean soladach XAS-1, XAS-2 agus XAS-3 a’ freagairt ri 2-a, 2-b agus E-3 ann am Fig. 2 agus 3) Coimeas, Ochda-cheàrnan Fe2+, Fe3+ le luachan achaidh criostail de 1.0 eV agus 1.5 eV, fa leth, an dàta deuchainneach air a thomhas le bd (XAS-1, XAS-2, XAS-3) agus an dàta LCF leasaichte co-fhreagarrach (loidhne dhubh sholadach), agus cuideachd ann an cruth speactram XAS-3 le inbhean Fe3O4 (staid measgaichte de Fe) agus Fe2O3 (Fe3+ fìor-ghlan).
Chaidh freagarrachd measgachadh loidhneach (LCF) de na trì inbhean 40, 41, 48 a chleachdadh gus co-dhèanamh an ocsaid iarainn a thomhas. Chaidh LCF a chur an gnìomh airson trì speactraman XAS oir-FeL taghte a sheallas an eadar-dhealachadh as àirde, is iad sin XAS-1, XAS-2 agus XAS-3, mar a chithear ann am Figear 4b–d. Airson freagarrachdan LCF, chaidh 10% Fe0 a ghabhail a-steach anns a h-uile cùis air sgàth 's gun do chunnaic sinn oir bheag anns a h-uile dàta, agus cuideachd air sgàth 's gur e iarann ​​meatailteach am prìomh phàirt de stàilinn. Gu dearbh, tha doimhneachd dearbhaidh X-PEEM airson Fe (~6 nm)49 nas motha na tighead measta an t-sreath ocsaididh (beagan > 4 nm), a’ leigeil le comharra bhon mhaitriceas iarainn (Fe0) a bhith air a lorg fon t-sreath fulangachaidh. Gu dearbh, tha doimhneachd dearbhaidh X-PEEM airson Fe (~6 nm)49 nas motha na tighead measta an t-sreath ocsaididh (beagan > 4 nm), a’ leigeil le comharra bhon mhaitriceas iarainn (Fe0) a bhith air a lorg fon t-sreath fulangachaidh. Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм) 49 больше, чем предполагаемая толщина слоя оконе, 49 bliadhna что позволяет обнаружить сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. Gu dearbh, tha doimhneachd X-PEEM a’ phròba airson Fe (~6 nm)49 nas motha na an tighead ris a bheil dùil den shreath ocsaididh (beagan >4 nm), a tha ga dhèanamh comasach an comharra bhon mhaitriceas iarainn (Fe0) a lorg fon shreath fulangachaidh.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）, 允许检测来自钝化层下方的铁基体 (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）钝化层 下方 铁基体 (fe0) 的。 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号信号mar a tha eФатически, глубина обнаружения Fe (~ 6 нм) 49 с помощью X-PEEM больше, чем предполагаемая толшеди (немного > 4 нм), что позволяет обнаруживать сигнал от железной матрицы (Fe0) ниже пассивоюсу. Gu dearbh, tha doimhneachd lorg Fe (~6 nm) 49 le X-PEEM nas motha na an tighead ris a bheil dùil den shreath ocsaid (beagan > 4 nm), a leigeas le lorg a dhèanamh air a’ chomharra bhon mhaitris iarainn (Fe0) fon shreath fulangachaidh. .Chaidh diofar choimeasgaidhean de Fe2+ agus Fe3+ a dhèanamh gus an fhuasgladh as fheàrr a lorg airson an dàta deuchainneach a chaidh fhaicinn. Air figear 4b, chithear speactram XAS-1 airson measgachadh de Fe2+ agus Fe3+, far an robh na co-mheasan de Fe2+ agus Fe3+ coltach ri chèile mu 45%, a’ nochdadh staidean oxidation measgaichte de Fe. Airson speactram XAS-2, tha ceudad Fe2+ agus Fe3+ timcheall air ~30% agus 60%, fa leth. Tha Fe2+ nas lugha na Fe3+. Tha an co-mheas de Fe2+ ri Fe3, co-ionann ri 1:2, a’ ciallachadh gum faodar Fe3O4 a chruthachadh aig an aon cho-mheas eadar ianan Fe. A bharrachd air an sin, airson speactram XAS-3, tha ceudad Fe2+ agus Fe3+ timcheall air ~10% agus 80%, a tha a’ nochdadh tionndadh nas àirde de Fe2+ gu Fe3+. Mar a chaidh ainmeachadh gu h-àrd, faodaidh Fe3+ tighinn bho α-Fe2O3, γ-Fe2O3 no Fe3O4. Gus tuigse fhaighinn air an stòr as coltaiche de Fe3+, chaidh speactram XAS-3 a phlòtadh le diofar inbhean Fe3+ ann am Figear 4e, a’ sealltainn cho coltach ‘s a bha e ris an dà inbhe nuair a thathar a’ beachdachadh air bàrr B. Ach, tha dian nam bàrr gualainn (A: bho Fe2+) agus co-mheas dian B/A a’ nochdadh gu bheil speactram XAS-3 faisg air a chèile, ach nach eil e a’ freagairt ri speactram γ-Fe2O3. An coimeas ri γ-Fe2O3 mòr-chuid, tha dian beagan nas àirde aig bàrr Fe2p XAS de A SDSS (Figear 4e), a tha a’ nochdadh dian nas àirde de Fe2+. Ged a tha speactram XAS-3 coltach ri speactram γ-Fe2O3, far a bheil Fe3+ an làthair aig na suidheachaidhean Oh agus Td, tha comharrachadh diofar staidean vaileins agus co-òrdanachadh dìreach air oir L2,3 no co-mheas dian L2/L3 fhathast na chuspair rannsachaidh leantainneach. deasbaid air sgàth iom-fhillteachd nan diofar nithean a bheir buaidh air an speactram mu dheireadh41.
A bharrachd air na h-eadar-dhealachaidhean speactram ann an staid cheimigeach nan roinnean taghte de dh’ ùidh a chaidh a mhìneachadh gu h-àrd, chaidh neo-chunbhalachd cheimigeach chruinneil nam prìomh eileamaidean Cr agus Fe a mheasadh cuideachd le bhith a’ seòrsachadh a h-uile speactram XAS a fhuaireadh air uachdar an t-sampall a’ cleachdadh dòigh cruinneachadh K-means. Bidh pròifilean oir Cr L a’ cruthachadh dà chruinneachadh as fheàrr a tha air an sgaoileadh gu spàsail anns na sampallan teth-obrachail agus fuar-roiligeadh a chithear ann am Figearan 5. Tha e soilleir nach eilear a’ faicinn atharrachaidhean structarail ionadail mar rud coltach ris, leis gu bheil an dà mheadhan-loidhne de na speactra XAS Cr co-ionann. Tha na cumaidhean speactram seo den dà chruinneachadh cha mhòr co-ionann ris an fheadhainn a tha a’ freagairt ri Cr2O342, a tha a’ ciallachadh gu bheil na sreathan Cr2O3 air an sgaradh gu cothromach air an SDSS.
Tha Cr L K a’ ciallachadh cruinneachaidhean roinn oir, agus is e b na meadhain-phuingean XAS co-fhreagarrach. Toraidhean coimeas K-means X-PEEM de SDSS fuar-roiligeadh: c Cr L2.3 roinn oir de chruinneachaidhean K-means agus d na meadhain-phuingean XAS co-fhreagarrach.
Gus mapaichean oir FeL nas iom-fhillte a mhìneachadh, chaidh ceithir is còig cruinneachaidhean leasaichte agus na meadhain-phuingean co-cheangailte riutha (pròifilean speactram) a chleachdadh airson sampallan teth-obraichte agus fuar-roiligeadh, fa leth. Mar sin, gheibhear an ceudad (%) de Fe2+ agus Fe3+ le bhith a’ freagairt air an LCF a chithear ann am Fig.4. Chaidh comas an t-seudo-electrode Epseudo mar ghnìomh de Fe0 a chleachdadh gus neo-aonghnèitheachd meanbh-cheimigeach film ocsaid an uachdair fhoillseachadh. Tha Epseudo air a thomhas gu garbh leis an riaghailt measgachaidh,
far a bheil \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) co-ionann ri \(\rm{Fe} + 2e^ – \ gu \rm {Fe}^{2 + (3 + )}\), 0.440 agus 0.036 V, fa leth. Tha susbaint nas àirde den cho-thàth Fe3+ aig roinnean le comas nas ìsle. ​​Tha caractar sreathanach aig an sgaoileadh comas ann an sampallan air an deformachadh gu teirmeach le atharrachadh as motha de mu 0.119 V (Figear 6a, b). Tha an sgaoileadh comas seo ceangailte gu dlùth ri cruth-tìre an uachdair (Figear 6a). Cha deach atharrachaidhean eile a tha an urra ri suidheachadh fhaicinn anns an taobh a-staigh laminar bunaiteach (Figear 6b). Air an làimh eile, airson ceangal ocsaidean eadar-dhealaichte le susbaint eadar-dhealaichte de Fe2+ agus Fe3+ ann an SDSS fuar-roilichte, chì thu nàdar neo-èideadh a’ pseudo-chomais (Figear 6c, d). ’S e ocsaidean Fe3+ agus/no (ocsaid)hiodrocsaidean na prìomh phàirtean de mheirg ann an stàilinn agus tha iad a’ dol tro ocsaidean agus uisge50. Anns a’ chùis seo, thathas den bheachd gu bheil na h-eileanan a tha beairteach ann am Fe3+ air an sgaoileadh gu h-ionadail agus faodar beachdachadh orra mar raointean creimichte. Aig an aon àm, faodar an claonadh anns an raon comas, seach luach iomlan a’ chomas, a chleachdadh mar chomharradh airson suidheachadh làraichean creimeadh gnìomhach. Faodaidh an sgaoileadh neo-chothromach seo de Fe2+ agus Fe3+ air uachdar SDSS fuar-roilichte an ceimigeachd ionadail atharrachadh agus raon uachdar gnìomhach nas practaigeach a thoirt seachad rè briseadh sìos film ocsaid agus ath-bhualaidhean creimeadh, a’ leigeil leis a’ mhaitrís meatailt bunaiteach cumail a’ creimeadh, agus mar thoradh air sin bidh neo-chunbhalachd a-staigh ann an feartan agus a’ lughdachadh feartan dìon an t-sreath fulangach.
Tha K-means cruinneachaidhean agus meadhan-loidhnichean XAS co-fhreagarrach ann an roinn oir Fe L2.3 de X-PEEM ac agus df teth-dheformaichte de SDSS fuar-roiligeadh. a, d Plotaichean cruinneachaidh K-means air an cur thairis air ìomhaighean X-PEEM. Tha comas pseudo-electrode obraichte (Epseudo) air ainmeachadh còmhla ri plota cruinneachaidh K-means. Tha soilleireachd ìomhaigh X-PEEM, mar an dath ann am Figear 2, co-rèireach ri dian gabhail a-steach X-ghathan.
Bidh Cr caran aonfhoirmeil ach staid cheimigeach eadar-dhealaichte aig Fe ag adhbhrachadh milleadh film ocsaid eadar-dhealaichte agus pàtrain creimeadh ann an Ce-2507 teth-obraichte agus fuar-roiligeadh. Chaidh sgrùdadh math a dhèanamh air an fheart seo de Ce-2507 fuar-roiligeadh. A thaobh cruthachadh ocsaid agus hydroxides Fe san adhar mun cuairt san obair cha mhòr neodrach seo, tha na freagairtean mar a leanas:
Bidh na freagairtean gu h-àrd a’ tachairt anns na suidheachaidhean a leanas stèidhichte air mion-sgrùdadh X-PEEM. Tha gualainn bheag a tha co-cheangailte ri Fe0 co-cheangailte ris an iarann ​​meatailteach fon talamh. Bidh freagairt Fe meatailteach leis an àrainneachd ag adhbhrachadh cruthachadh sreath Fe(OH)2 (co-aontar (5)), a neartaicheas an comharra Fe2+ ann an XAS oir-FeL. Dh’ fhaodadh nochdadh fada do dh’èadhar leantainn gu cruthachadh ocsaidean Fe3O4 agus/no Fe2O3 às deidh Fe(OH)252,53. Faodaidh dà chruth sheasmhach de Fe, Fe3O4 agus Fe2O3, cruthachadh cuideachd anns an t-sreath dìon beairteach Cr3+, agus is fheàrr le Fe3O4 structar aonfhoirmeil agus steigeach. Bidh làthaireachd an dà chuid ag adhbhrachadh staidean ocsaididh measgaichte (speactram XAS-1). Tha speactram XAS-2 a’ freagairt sa mhòr-chuid ri Fe3O4. Ged a chomharraich amharc air speactraman XAS-3 ann an grunn àiteachan tionndadh iomlan gu γ-Fe2O3. Leis gu bheil doimhneachd treòrachaidh nan X-ghathan gun fhosgladh mu 50 nm, bidh an comharra bhon t-sreath as ìsle ag adhbhrachadh dian nas àirde den mhullach A.
Tha an speactram XPA a’ sealltainn gu bheil structar sreathanach aig a’ phàirt Fe anns an fhilm ocsaid còmhla ri sreath ocsaid Cr. An coimeas ri comharran fulangais mar thoradh air neo-aonghnèitheachd ionadail Cr2O3 rè creimeadh, a dh’ aindeoin an t-sreath èideadh de Cr2O3 san obair seo, thathas a’ faicinn strì an aghaidh creimeadh ìosal sa chùis seo, gu sònraichte airson sampallan fuar-roilichte. Faodar an giùlan a chaidh fhaicinn a thuigsinn mar neo-aonghnèitheachd an staid ocsaididh ceimigeach anns an t-sreath àrd (Fe), a bheir buaidh air coileanadh a’ chreimeadh. Air sgàth an aon stoichiometry den t-sreath àrd (ocsaid iarainn) agus an t-sreath ìosal (ocsaid cròmium)52,53, bidh eadar-obrachadh nas fheàrr (greamachadh) eatorra a’ leantainn gu còmhdhail slaodach de ianan meatailt no ocsaid anns a’ chliath-chrios, a tha, an uair sin, a’ leantainn gu àrdachadh ann an strì an aghaidh creimeadh. Mar sin, tha co-mheas stoichiometrach leantainneach, ie aon staid ocsaididh de Fe, nas fheàrr na atharrachaidhean stoichiometrach obann. Tha uachdar nas èideadh, sreath dìon nas dùmhail, agus strì an aghaidh creimeadh nas fheàrr aig an SDSS a tha air a dhì-dhealbhadh le teas. Ach airson SDSS fuar-roilichte, bidh làthaireachd eileanan beairteach ann am Fe3+ fon t-sreath dìona a’ briseadh ionracas an uachdair agus ag adhbhrachadh creimeadh ghalbhanach leis an t-substrate faisg air làimh, a tha ag adhbhrachadh tuiteam geur ann an Rp (Clàr 1). Tha speactram EIS agus a strì an aghaidh creimeadh air an lughdachadh. Chithear gu bheil sgaoileadh ionadail eileanan beairteach ann am Fe3+ mar thoradh air deformachadh plastaig a’ toirt buaidh mhòr air an strì an aghaidh creimeadh, agus is e sin adhartas mòr san obair seo. Mar sin, tha an sgrùdadh seo a’ taisbeanadh ìomhaighean microscopach speactroscopach den lùghdachadh ann an strì an aghaidh creimeadh ann an sampallan SDSS a chaidh a sgrùdadh leis an dòigh deformachaidh plastaig.
A bharrachd air sin, ged a tha coileanadh nas fheàrr aig aloidhean talmhainn tearc ann an stàilinnean dà-ìre, tha eadar-obrachadh an eileamaid cur-ris seo leis a’ mhaitris stàilinn fa leth a thaobh giùlan creimeadh a rèir maicreasgopaidh speactroscopach fhathast duilich a thuigsinn. Chan eil coltas comharran Ce (tro oirean M XAS) a’ nochdadh ach ann am beagan àiteachan rè roiligeadh fuar, ach falbhaidh e rè deformachadh teth an SDSS, a’ nochdadh sileadh ionadail Ce ann am maitrís na stàilinn, seach aloidhean aonghnèitheach. Ged nach eil e a’ leasachadh feartan meacanaigeach SDSS6,7 gu mòr, tha làthaireachd eileamaidean talmhainn tearc a’ lughdachadh meud nan in-ghabhail agus thathas den bheachd gu bheil e a’ cur casg air pitting anns an roinn thùsail54.
Mar cho-dhùnadh, tha an obair seo a’ nochdadh buaidh neo-chunbhalachd uachdar air creimeadh 2507 SDSS air a mhodachadh le cerium le bhith a’ tomhas susbaint cheimigeach phàirtean nanosgèile. Bidh sinn a’ freagairt a’ cheist carson a bhios stàilinn gun smal a’ creimeadh eadhon fo shreath ogsaid dìona le bhith a’ tomhas a mhicro-structar, ceimigeachd uachdar, agus giullachd chomharran a’ cleachdadh cruinneachadh K-means. Chaidh a stèidheachadh gur e eileanan beairteach ann am Fe3+, a’ gabhail a-steach an co-òrdanachadh ochd-cheàrnach agus tetrahedral air feadh feart iomlan Fe2+/Fe3+ measgaichte, stòr milleadh agus creimeadh an fhilm ogsaid fuar-roiligeadh SDSS. Bidh eileanan nano air a bheil Fe3+ a’ leantainn gu droch sheasamh an aghaidh creimeadh eadhon nuair a tha sreath fulangach stoichiometric Cr2O3 gu leòr ann. A bharrachd air adhartasan modh-obrach ann a bhith a’ dearbhadh buaidh neo-chunbhalachd cheimigeach nanosgèile air creimeadh, thathar an dùil gun toir obair leantainneach brosnachadh do phròiseasan innleadaireachd gus strì an aghaidh creimeadh stàilinn gun smal a leasachadh rè dèanamh stàilinn.
Gus an ingot Ce-2507 SDSS a chaidh a chleachdadh san sgrùdadh seo ullachadh, chaidh measgachadh de cho-dhèanamh anns an robh aloidh mhaighstir Fe-Ce air a sheulachadh le tiùb iarainn fìor-ghlan a leaghadh ann an àmhainn inntrigidh tricead meadhanach 150 kg gus stàilinn leaghte a dhèanamh agus a dhòrtadh a-steach do mhullaich. Tha na co-dhèanamh ceimigeach a chaidh a thomhas (wt%) air an liostadh ann an Clàr-taice 2. Tha ingotan air an dèanamh teth an toiseach ann am blocaichean. An uairsin chaidh an losgadh aig 1050 ° C airson 60 mionaid gus stàilinn fhaighinn ann an staid fuasglaidh chruaidh, agus an uairsin chaidh an cur às ann an uisge gu teòthachd an t-seòmair. Chaidh na sampallan a chaidh a sgrùdadh a sgrùdadh gu mionaideach a’ cleachdadh TEM agus DOE gus na h-ìrean, meud a’ ghràin agus morf-eòlas a sgrùdadh. Gheibhear fiosrachadh nas mionaidiche mu shampaill agus am pròiseas cinneasachaidh ann an stòran eile6,7.
Chaidh sampallan siolandair (φ10 mm × 15 mm) airson teannachadh teth a phròiseasadh gus am biodh ais an t-siolandair co-shìnte ri stiùireadh deformachaidh a’ bhloca. Chaidh teannachadh àrd-teòthachd a dhèanamh aig diofar theodhachdan anns an raon 1000-1150 ° C a’ cleachdadh inneal-samhlachaidh teirmeach Gleeble-3800 aig ìre deformachaidh seasmhach anns an raon 0.01-10 s-1. Mus deach an deformachadh, chaidh na sampallan a theasachadh aig ìre 10 °C s-1 airson 2 mhionaid aig teòthachd taghte gus an claonadh teòthachd a thoirt air falbh. Às deidh dhaibh cunbhalachd teòthachd a choileanadh, chaidh an sampall a dheformachadh gu luach fìor deformachaidh de 0.7. Às deidh an deformachadh, chaidh na sampallan a mhùchadh sa bhad le uisge gus an structar deformaichte a ghleidheadh. Tha an sampall cruaidhte an uairsin air a ghearradh co-shìnte ris an stiùireadh teannachaidh. Airson an sgrùdaidh shònraichte seo, thagh sinn sampall le suidheachadh deformachaidh teth de 1050 ° C, 10 s-1 leis gu robh am microhardness a chaidh fhaicinn nas àirde na sampallan eile7.
Chaidh sampallan mòra (80 × 10 × 17 mm3) den fhuasgladh chruaidh Ce-2507 a chleachdadh ann am muileann dà-rolla neo-shioncronach trì-ìrean LG-300 leis na feartan meacanaigeach as fheàrr am measg nan ìrean deformachaidh eile6. Tha an ìre deformachaidh agus an lùghdachadh tighead airson gach slighe 0.2 m·s-1 agus 5%, fa leth.
Chaidh stèisean-obrach electroceimigeach Autolab PGSTAT128N a chleachdadh airson tomhais electroceimigeach SDSS an dèidh roiligeadh fuar gu lùghdachadh 90% ann an tighead (1.0 co-ionann ri fìor shìneadh) agus an dèidh brùthadh teth aig 1050°C airson 10 s-1 gu fìor shìneadh de 0.7. Tha cealla trì-electrode aig an stèisean-obrach le electrode calomel shàthaichte mar an electrode iomraidh, electrode cunntair grafait, agus sampall SDSS mar an electrode obrach. Chaidh na sampallan a ghearradh ann an siolandairean le trast-thomhas de 11.3 mm, agus chaidh uèirichean copair a thàthadh ri taobhan nan sampallan. An uairsin chaidh na sampallan a dhaingneachadh le epoxy, a’ fàgail raon obrach fosgailte de 1 cm2 mar an electrode obrach (taobh ìosal an t-sampall siolandair). Bi faiceallach nuair a bhios an epoxy ga leigheas agus an uairsin ga ghainmheachadh agus ga lìomhadh gus casg a chuir air sgàineadh. Chaidh na h-uachdaran obrach a mhuileann agus a lìomhadh le crochadh lìomhaidh daoimean le meud gràin de 1 μm, air an nighe le uisge grùide agus ethanol, agus air an tiormachadh ann an èadhar fuar. Mus deach na tomhais electroceimigeach a dhèanamh, chaidh na sampallan lìomhaichte a nochdadh don èadhar airson grunn làithean gus film ocsaid nàdarra a chruthachadh. Tha fuasgladh uisgeach de FeCl3 (6.0 wt%), air a dhaingneachadh gu pH = 1.0 ± 0.01 le HCl a rèir molaidhean ASTM, air a chleachdadh gus creimeadh stàilinn gun smal a luathachadh55 leis gu bheil e creimneach an làthair ianan clòraid le comas ocsaideachaidh làidir agus pH ìosal. Inbhean àrainneachdail G48 agus A923. Bog an sampall anns an fhuasgladh deuchainn airson 1 uair a thìde gus ruighinn air staid faisg air seasmhach mus dèan thu tomhasan sam bith. Airson sampallan fuasglaidh chruaidh, teth-chruthaichte, agus fuar-roiligeadh, chaidh tomhasan impedance a dhèanamh aig comasan cuairte fosgailte (OPC) de 0.39, 0.33, agus 0.25 V, fa leth, anns an raon tricead bho 1 105 gu 0.1 Hz le leud de 5 mV. Chaidh a h-uile deuchainn cheimigeach ath-aithris co-dhiù 3 tursan fo na h-aon chumhachan gus dèanamh cinnteach à ath-riochdachadh dàta.
Airson tomhais HE-SXRD, chaidh blocaichean stàilinn dà-fhillte ceart-cheàrnach a’ tomhas 1 × 1 × 1.5 mm3 a thomhas gus co-dhèanamh ìre a’ ghatha de wiggler àrd-lùth Brockhouse aig CLS, Canada56 a thomhas. Chaidh cruinneachadh dàta a dhèanamh ann an geoimeatraidh Debye-Scherrer no geoimeatraidh tar-chuir aig teòthachd an t-seòmair. Tha tonn-fhaid ghathan-X air a chalabrachadh leis a’ chalabradair LaB6 0.212561 Å, a tha a’ freagairt ri 58 keV, a tha mòran nas àirde na tonn-fhaid Cu Kα (8 keV) a thathas a’ cleachdadh gu cumanta mar thùs ghathan-X obair-lann. Bha an sampall suidhichte aig astar 740 mm bhon lorgaire. Tha meud lorg gach sampall 0.2 × 0.3 × 1.5 mm3, a tha air a dhearbhadh le meud a’ ghatha agus tiugh an t-sampall. Chaidh an dàta gu lèir a chruinneachadh a’ cleachdadh lorgaire sgìre Perkin Elmer, lorgaire ghathan-X pannal còmhnard, 200 µm piogsail, 40 × 40 cm2 a’ cleachdadh ùine nochdaidh de 0.3 s agus 120 frèam.
Chaidh tomhais X-PEEM de dhà shiostam modail taghte a dhèanamh aig stèisean crìochnachaidh Beamline MAXPEEM PEEM ann an obair-lann MAX IV (Lund, an t-Suain). Chaidh sampallan ullachadh san aon dòigh ri tomhais dealan-cheimigeach. Chaidh na sampallan ullaichte a chumail san adhar airson grunn làithean agus chaidh an dì-ghasachadh ann an seòmar falamh ultra-àrd mus deach an rèididheachd le fotonan sioncrotron. Fhuaireadh rùn lùtha loidhne a’ ghatha le bhith a’ tomhas speactram toradh ian anns an roinn brosnachaidh bho N1s gu 1\(τ_g^ \ast\) faisg air hv = 401 eV ann an N2 leis an eisimeileachd a tha aig lùth nam foton air E3/2, 57. Thug speactraman tuairmseachaidh ΔE (leud na loidhne speactramach) de mu 0.3 eV anns an raon lùtha a chaidh a thomhas. Mar sin, chaidh rùn lùtha loidhne-bhìoma a mheas mar E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 agus sruth ≈1012 ph/s le bhith a’ cleachdadh monochromator SX-700 atharraichte le grèata mm−1 Si 1200-loidhne airson oir Fe 2p L2,3, oir Cr 2p L2,3, oir Ni 2p L2,3, agus oir Ce M4,5. Mar sin, chaidh rùn lùtha loidhne-bhìoma a mheas mar E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 agus sruth ≈1012 ph/s le bhith a’ cleachdadh monochromator SX-700 atharraichte le grèata Si 1200-loidhne mm−1 airson oir Fe 2p L2.3, oir Cr 2p L2.3, oir Ni 2p L2.3, agus oir Ce M4.5. Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка было оценено как E/∆E = 700 эВ/0,3 эо 0 0 0 0 0 0 ≈1012 ф/с при использовании модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 штримом, 2 штримок, 2 штримоЅ, 2 штримом/мка кромка Cr 2p L2,3, кромка Ni 2p L2,3 и кромка Ce M4,5. Mar sin, chaidh rùn lùtha seanail a’ ghatha a mheasadh mar E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 agus sruth ≈1012 f/s a’ cleachdadh monochromator SX-700 atharraichte le grèata Si de 1200 loidhne/mm airson oir Fe 2p L2,3, oir Cr 2p L2.3, oir Ni 2p L2.3, agus oir 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, 通过 佦 木 在线mm-1 光栅的改进的SX-700 单色器用于Fe 2p L2,3 边缘, Cr 2p L2,3 边 缘 、 Ni 2p L2,3 辌 缼e ugh.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, 佸朦朦朦朦 圦朦朦期1200 线 mm-1 光栅 改进的 SX-700 单色器 于于 于 用 用 用Fe 2p L2.3 边缘、Cr 2p L23P.边 缘 和 Ce M4.5 ugh.Mar sin, nuair a thathar a’ cleachdadh monochromator SX-700 atharraichte le grèata Si loidhne 1200. 3, oir Cr 2p L2.3, oir Ni 2p L2.3 agus oir Ce M4.5.Sgan lùth foton ann an ceumannan 0.2 eV. Aig gach lùth, chaidh ìomhaighean PEEM a chlàradh le bhith a’ cleachdadh lorgaire CMOS ceangailte ri snàithleach TVIPS F-216 le 2 x 2 bin, a bheir seachad rùn de 1024 × 1024 piogsail ann an raon seallaidh 20 µm. B’ e 0.2 s an ùine nochdaidh airson nan ìomhaighean, le cuibheasachd de 16 frèamaichean. Tha lùth ìomhaigh an foto-eileagtron air a thaghadh ann an dòigh gus an comharra electron àrd-sgoile as àirde a thoirt seachad. Chaidh a h-uile tomhas a dhèanamh aig tachartas àbhaisteach a’ cleachdadh beam foton polarichte gu loidhneach. Gheibhear barrachd fiosrachaidh mu thomhasan ann an sgrùdadh roimhe. Às deidh sgrùdadh a dhèanamh air modh lorg toradh electron iomlan (TEY) agus a chur an sàs ann an X-PEEM49, thathas a’ meas gu bheil doimhneachd deuchainn na dòigh seo timcheall air 4-5 nm airson a’ chomharra Cr agus timcheall air 6 nm airson Fe. Tha doimhneachd Cr glè fhaisg air tiugh an fhilm ocsaid (~4 nm)60,61 agus tha doimhneachd Fe nas motha na an tiugh. Is e measgachadh de XRD de ocsaidean iarainn agus Fe0 bhon mhaitrics a th’ ann an XRD a chaidh a chruinneachadh aig oir FeL. Anns a’ chiad chùis, tha dian nan dealanan a thèid a leigeil a-mach a’ tighinn bho gach seòrsa dealan a tha a’ cur ri TEY. Ach, feumaidh comharra iarainn fìor-ghlan lùth cineatach nas àirde airson na dealanan a dhol tron ​​​​​​fhilleadh ocsaid chun uachdar agus an cruinneachadh leis an anailisiche. Anns a’ chùis seo, tha an comharra Fe0 mar thoradh air dealanan LVV Auger sa mhòr-chuid, a bharrachd air dealanan àrd-sgoile a thèid a leigeil a-mach leotha. A bharrachd air an sin, bidh dian TEY a chuireas na dealanan sin ris a’ crìonadh rè slighe teicheadh ​​​​​​an dealan, a’ lughdachadh tuilleadh freagairt speactram Fe0 ann am mapa XAS an iarainn.
Tha amalachadh mèinneadh dàta ann an ciùb dàta (dàta X-PEEM) na cheum cudromach ann a bhith a’ toirt a-mach fiosrachadh buntainneach (feartan ceimigeach no corporra) ann an dòigh-obrach ioma-thaobhach. Tha cruinneachadh K-means air a chleachdadh gu farsaing ann an grunn raointean, a’ gabhail a-steach lèirsinn innealan, giullachd ìomhaighean, aithneachadh phàtran gun stiùireadh, inntleachd fuadain, agus mion-sgrùdadh seòrsachaidh. Mar eisimpleir, tha cruinneachadh K-means air soirbheachadh gu math ann a bhith a’ cruinneachadh dàta ìomhaigh hyperspectral. Ann am prionnsapal, airson dàta ioma-fheart, faodaidh an algairim K-means an cruinneachadh gu furasta stèidhichte air fiosrachadh mu na feartan aca (feartan lùth foton). Tha cruinneachadh K-means na algairim ath-aithriseach airson dàta a roinn ann an K buidhnean neo-tharraingeach (cruinnearan), far a bheil gach piogsail a’ buntainn ri cruinneachadh sònraichte a rèir sgaoileadh fànais neo-aonghnèitheachd cheimigeach ann an co-dhèanamh meanbh-structarail stàilinn. Tha dà ìre anns an algairim K-means: anns a’ chiad ìre, thèid K meadhan-phuingean obrachadh a-mach, agus anns an dàrna ìre, thèid cruinneachadh le meadhan-phuingean faisg air làimh a shònrachadh do gach puing. Tha meadhan grabhataidh cruinneachadh air a mhìneachadh mar chuibheasachd àireamhachd nam puingean dàta (spectrum XAS) airson a’ chruinneachadh sin. Tha diofar astaran ann airson meadhain-phuingean faisg air làimh a mhìneachadh mar astar Euclidean. Airson ìomhaigh cuir-a-steach de px,y (far a bheil x agus y nan rùn ann am piogsail), is e CK meadhan grabhataidh a’ chnuasaich; faodar an ìomhaigh seo an uairsin a roinn (a chnuasachadh) ann an K cruinneachaidhean a’ cleachdadh K-means63. Is iad na ceumannan mu dheireadh den algairim cnuasachaidh K-means:
Ceum 2. Obraich a-mach ballrachd nan uile piogsail a rèir an ionaid làithreach. Mar eisimpleir, thèid a thomhas bhon astar Euclidean d eadar an t-ionad agus gach piogsail:
Ceum 3 Sònraich gach piogsail don mheadroid as fhaisge. An uairsin ath-obraich a-mach suidheachaidhean nam meadroid K mar a leanas:
Ceum 4. Dèan a-rithist am pròiseas (co-aontaran (7) agus (8)) gus am bi na meadhain-phuingean a’ tighinn còmhla. Tha na toraidhean càileachd cruinneachaidh deireannach gu math co-cheangailte ris an roghainn as fheàrr de mheadhain-phuingean tùsail. Airson structar dàta PEEM ìomhaighean stàilinn, mar as trice is e ciùb de dhàta sreath 3D a th’ ann an X (x × y × λ), agus tha na h-aisealan x agus y a’ riochdachadh fiosrachadh fànais (rùn piogsail) agus tha an ais λ a’ freagairt ri dealbh speactram lùth foton. Tha an algairim K-means air a chleachdadh gus roinnean inntinneach ann an dàta X-PEEM a sgrùdadh le bhith a’ sgaradh piogsail (cruinnearan no fo-bhlocaichean) a rèir an cuid fheartan speactram agus a’ toirt a-mach na meadhain-phuingean as fheàrr (pròifilean speactram XAS) airson gach cruinneachadh anailisichte. Tha e air a chleachdadh gus sgrùdadh a dhèanamh air sgaoileadh fànais, atharrachaidhean speactram ionadail, giùlan oxidation, agus staidean ceimigeach. Mar eisimpleir, chaidh an algairim cruinneachaidh K-means a chleachdadh airson roinnean oir FeL agus oir CrL ann an X-PEEM teth-obraichte agus fuar-roiligeadh. Chaidh diofar àireamhan de K chruinneachaidhean (roinnean de mhicro-structar) a dhearbhadh gus na cruinneachaidhean agus na meanbh-phuingean as fheàrr a lorg. Nuair a thèid na h-àireamhan seo a thaisbeanadh, thèid na piogsail ath-shònrachadh do na meanbh-phuingean cruinneachaidh co-fhreagarrach. Tha gach sgaoileadh dath a’ freagairt ri meadhan a’ chruinneachaidh, a’ sealltainn rèiteachadh fànais nithean ceimigeach no corporra. Tha na meanbh-phuingean a chaidh a thoirt a-mach nan measgachaidhean loidhneach de speactra fìor-ghlan.
Tha dàta a tha a’ toirt taic do thoraidhean an sgrùdaidh seo ri fhaighinn air iarrtas reusanta bhon ùghdar WC iomchaidh.
Sieurin, H. & Sandström, R. Cruaidh-sheasmhachd brisidh stàilinn gun smal dà-fhillte tàthaichte. Sieurin, H. & Sandström, R. Cruaidh-sheasmhachd brisidh stàilinn gun smal dà-fhillte tàthaichte. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Cruaidh-sheasmhachd brisidh stàilinn gun smal dà-fhillte tàthaichte. 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. Cruaidh-sheasmhachd brisidh stàilinn gun smal dà-fhillte tàthaichte.Breatainn. Pàirt briste. bian. 73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Frith-sheasmhachd an aghaidh creimeadh stàilinn gun smal dà-fhillte ann an searbhagan organach taghte agus àrainneachdan searbhag organach/clòraid. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Frith-sheasmhachd an aghaidh creimeadh stàilinn gun smal dà-fhillte ann an searbhagan organach taghte agus àrainneachdan searbhag organach/clòraid.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. agus Van Der Merwe, J. Frith-aghaidh creimeadh stàilinn gun smal dà-fhillte ann an àrainneachdan le cuid de dh’ aigéid organach agus aigéid/clòraidean organach. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双 相 stàilinn gun staoin 在特定的organic 酸和organic 酸/àrainneachd chlorinated 的耐过性性。Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. agus Van Der Merwe, J. Frith-aghaidh creimeadh stàilinn gun smal dà-fhillte ann an àrainneachdan taghte de dh’ aigéid organach agus aigéid/clòraidean organach.stuth-gleidhidh. Modhan Stuthan 57, 107–117 (2010).
Barrera, S. et al. Giùlan creimeadh-ocsaididh aloidhean dà-fhillte Fe-Al-Mn-C. Stuthan 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Ginealach ùr de stàilinnean dà-fhillte airson cinneasachadh gas is ola uidheamachd. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Ginealach ùr de stàilinnean dà-fhillte airson cinneasachadh gas is ola uidheamachd.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Ginealach ùr de stàilichean dà-fhillte sàr-mhath airson uidheamachd cinneasachaidh ola is gas.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Ginealach ùr de stàilichean dà-fhillte airson uidheam cinneasachaidh gas is ola. Co-labhairt-lìn E3S 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Rannsachadh air giùlan deformachaidh teth stàilinn gun smal dà-fhillte ìre 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Rannsachadh air giùlan deformachaidh teth stàilinn gun smal dà-fhillte ìre 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 250. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Sgrùdadh air Giùlan Deformachaidh Teth Stàilinn gun Mheirg Dhùbailte Seòrsa 2507. Meatailt. 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. agus Utaisansuk, V. Rannsachadh air Giùlan Deformachaidh Teth Stàilinn gun Mheirg Dhùbailte Seòrsa 2507. Meatailt.alma mater. trance. 48, 95–108 (2017).
Zhou, T. et al. Buaidh roiligeadh fuar fo smachd air meanbh-structar agus feartan meacanaigeach stàilinn gun smal SAF 2507 super-duplex atharraichte le cerium. alma mater. an saidheans. Britannia. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. et al. Feartan structarail is meacanaigeach air an adhbhrachadh le deformachadh teirmeach stàilinn gun smal SAF 2507 super-duplex atharraichte le cerium. J. Alma mater. tanca stòraidh. teicneòlas. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Buaidh eileamaidean talmhainn tearc air giùlan ocsaididh àrd-teòthachd stàilinn austenitic. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Buaidh eileamaidean talmhainn tearc air giùlan ocsaididh àrd-teòthachd stàilinn austenitic.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. agus Zheng K. Buaidh eileamaidean talmhainn tearc air giùlan stàilinn austenitic fo oxidation aig teòthachd àrd. Zheng, Z., Wang, S., Long, 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., Long, J., Wang, J. & Zheng, K.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. agus Zheng K. Buaidh eileamaidean talmhainn tearc air giùlan stàilnean austenitic aig oxidation aig teòthachd àrd.koros. an saidheans. 164, 108359 (2020).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Buaidhean Ce air meanbh-structar agus feartan stàilinn gun smal super-ferritic 27Cr-3.8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Buaidhean Ce air meanbh-structar agus feartan stàilinn gun smal super-ferritic 27Cr-3.8Mo-2Ni.Li Y., Yang G., Jiang Z., Chen K. agus Sun S. Buaidh Se air meanbh-structar agus feartan stàilinn gun smal superferritic 27Cr-3,8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ce 对 27Cr-3.8Mo-2Ni Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Buaidh Ce air meanbh-structar agus feartan stàilinn gun smal 27Cr-3.8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Влияние Ce на микроструктуру agus свойства суперферритной нержавеющей стали-2 Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Buaidh Ce air meanbh-structar agus feartan stàilinn gun smal superferritic 27Cr-3,8Mo-2Ni.Soidhne iarainn. Steelmak 47, 67–76 (2020).