Tapadh leibh airson tadhal air Nature.com. Tha thu a’ cleachdadh dreach den bhrobhsair agad le taic CSS cuibhrichte. 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). A bharrachd air an sin, gus dèanamh cinnteach à taic leantainneach, tha sinn a’ sealltainn an làraich gun stoidhlichean agus JavaScript.
A’ taisbeanadh carousel de thrì sleamhnagan aig an aon àm. Cleachd na putanan Roimhe agus Air adhart gus gluasad tro thrì sleamhnagan aig an aon àm, no cleachd na putanan sleamhnag aig a’ cheann thall gus gluasad tro thrì sleamhnagan aig an aon àm.
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. Mar as trice bidh creimeadh agus bleith stàilinn co-cheangailte ri sgrios nan sreathan sin, ach is ann ainneamh a bhios e co-cheangailte ri coltas neo-aonghnèitheachd uachdar, a rèir an ìre mhicreascopach. San obair seo, tha neo-aonghnèitheachd uachdar ceimigeach nanosgèile, air a lorg le maicreasgopaidh speactroscopach agus mion-sgrùdadh cemometric, gu h-obann a’ faighinn làmh an uachdair air briseadh agus creimeadh stàilinn gun smal super duplex atharraichte cerium 2507 (SDSS) a chaidh a roiligeadh fuar rè a deformachadh teth. Ged a sheall maicreasgopaidh foto-electron X-ghath còmhdach caran cunbhalach den t-sreath Cr2O3 nàdarrach, bha coileanadh fulangachaidh an SDSS a chaidh a roiligeadh fuar bochd air sgàth sgaoileadh ionadail eileanan nano beairteach Fe3+ air an t-sreath ocsaid Fe/Cr. Tha an t-eòlas atamach seo 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, chaidh feartan an-aghaidh creimeadh ferrochrome a chur às leth cromium, a bhios a’ cruthachadh ocsaidean/ocsaid-hiodrocsaidean làidir agus a’ nochdadh giùlan fulangach anns a’ mhòr-chuid de dh’àrainneachdan. An coimeas ri stàilinn gun smal àbhaisteach (austenitic agus ferritic) 1, 2, 3, tha strì an-aghaidh creimeadh nas fheàrr agus feartan meacanaigeach sàr-mhath aig stàilinn gun smal super duplex (SDSS). Leigidh neart meacanaigeach nas motha le dealbhadh nas aotroime agus nas dlùithe. An coimeas ri sin, tha strì an-aghaidh creimeadh toll is sgàineadh aig SDSS eaconamach, agus mar thoradh air sin tha beatha seirbheis nas fhaide aige, agus mar sin a’ leudachadh a thagradh gu smachd truailleadh, soithichean ceimigeach, agus gnìomhachas ola is gas far-oirthir 4. Ach, tha an raon cumhang de theodhachd làimhseachaidh teas agus droch chumadh a’ cur bacadh air an cleachdadh practaigeach farsaing aca. Mar sin, tha SDSS air atharrachadh gus an coileanadh gu h-àrd a leasachadh. Mar eisimpleir, chaidh am modhachadh Ce a thoirt a-steach ann an SDSS 2507 (Ce-2507) le susbaint àrd naitridean 6,7,8. Tha buaidh mhath aig an eileamaid talmhainn tearc (Ce) aig dùmhlachd iomchaidh de 0.08 wt.% air feartan meacanaigeach an DSS, leis gu bheil e a’ leasachadh mìneadachadh gràin agus neart crìochan gràin. Tha strì an aghaidh caitheamh is creimeadh, neart tensile agus neart toraidh, agus comas obrachaidh teth air an 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 dhì-dhealbhadh gu plastaigeach aig diofar theodhachdan (criogenach, fuar is teth) gus feartan meacanaigeach sàr-mhath fhaighinn6,7,8. Ach, tha an aghaidh creimeadh sàr-mhath aig SDSS air sgàth làthaireachd film tana ocsaid air an uachdar air a bhuaidh le mòran nithean leithid neo-chunbhalachd nàdarrach air sgàth làthaireachd ìrean neo-chunbhalach le crìochan gràin eadar-dhealaichte, deformachaidhean nach eilear ag iarraidh agus freagairtean eadar-dhealaichte. Mar sin, tha sgrùdadh air feartan fearainn microscopach fhilmichean mar sin sìos gu ìre an structair dealain deatamach airson tuigse fhaighinn air creimeadh SDSS agus tha feum air dòighean deuchainneach iom-fhillte. Gu ruige seo, chan eil dòighean mothachail air uachdar leithid speactroscopaidh dealanach Auger11 agus speactroscopaidh foto-electron X-ghath12,13,14,15 agus microscopaidh foto-sgaoilidh X-ghath cruaidh (HAX-PEEM)16 air fàiligeadh ann a bhith a’ lorg eadar-dhealachaidhean ceimigeach ann an sreathan uachdar. staidean ceimigeach an aon eileamaid ann an diofar àiteachan den àite nanosgèile. Tha grunn sgrùdaidhean o chionn ghoirid air ceangal a dhèanamh eadar oxidation ionadail cromium agus giùlan creimeadh a chaidh fhaicinn ann an stàilinn gun smal austenitic17, stàilinn martensitic18 agus SDSS19,20. Ach, tha na sgrùdaidhean seo air a bhith ag amas sa mhòr-chuid air buaidh neo-aonachd Cr (me, staid oxidation Cr3+) air strì an aghaidh creimeadh. Faodaidh neo-aonachd taobhach ann an staidean oxidation eileamaidean a bhith air adhbhrachadh le diofar choimeasgaidhean leis na h-aon eileamaidean co-phàirteach, leithid ocsaidean iarainn. Tha na coimeasgaidhean seo, a tha air meud beag a shealbhachadh mar thoradh air làimhseachadh teirmea-mheacanaigeach, faisg air a chèile, ach tha iad eadar-dhealaichte ann an co-dhèanamh agus staid oxidation16,21. Mar sin, gus sgàineadh fhilmichean ocsaid agus pitting às deidh sin a lorg, tha e riatanach neo-aonachd uachdar a thuigsinn aig an ìre mhicreascopach. A dh’ aindeoin nan riatanasan sin, tha tuairmsean cainníomach leithid neo-aonachd taobhach ann an oxidation, gu sònraichte airson Fe aig sgèile nano- agus atamach, fhathast a dhìth, agus chan eil a cheangal ri strì an aghaidh creimeadh fhathast air a sgrùdadh. Gus o chionn ghoirid, bhathar a’ comharrachadh staid cheimigeach diofar eileamaidean, leithid Fe agus Ca22, air sampallan stàilinn gu cainníomach le bhith a’ cleachdadh microscopaidh foto-electron bog X-ghath (X-PEEM) ann an goireasan rèididheachd sioncrotron nanosgèile. Còmhla ri speactroscopaidh gabhail X-ghath mothachail air ceimigean (XAS), leigidh X-PEEM le tomhasan XAS le rùn àrd spàsail agus speactram, a’ toirt seachad fiosrachadh ceimigeach mu cho-dhèanamh eileamaidean agus an staid cheimigeach le rùn spàsail sìos gu sgèile trì fichead ’s a trì nanometer. . Bidh an amharc speactro-mhicrosgopach seo air an toiseach tòiseachaidh a’ comasachadh amharc ceimigeach ionadail agus faodaidh e atharrachaidhean ceimigeach a nochdadh ann an àite an t-sreath iarainn nach deach a sgrùdadh roimhe.
Tha an sgrùdadh seo a’ leudachadh buannachdan PEEM ann a bhith a’ lorg eadar-dhealachaidhean ceimigeach aig an nano-sgèile agus a’ taisbeanadh dòigh-obrach lèirsinneach airson mion-sgrùdadh uachdar aig ìre atamach airson tuigse fhaighinn air giùlan creimeadh Ce-2507. Bidh e a’ cleachdadh dòigh-obrach cheimigeach cruinneil K-means24 gus mapa a dhèanamh de cho-ionannachd cheimigeach (hetero) cruinneil nan eileamaidean a tha an sàs, agus tha na staidean ceimigeach aca air an taisbeanadh ann an riochdachadh staitistigeil. An coimeas ri creimeadh air a thòiseachadh le sgrios film ocsaid cròmium anns a’ chùis thraidiseanta, thathas an-dràsta a’ cur nas lugha de dh’fhulangas agus strì an aghaidh creimeadh nas ìsle air na nano-eileanan beairteach Fe3+ ionadail faisg air an t-sreath ocsaid Fe/Cr, a dh’ fhaodadh a bhith nan togalaichean dìona. Bidh an ocsaid a’ sgrios am film dotaichte 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 fuasgladh 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 an anailis sealladh air tachartasan fàilligeadh a dh’ fhaodadh a bhith ann agus creimeadh às deidh sin. Chaidh an cuairt cho-ionann (Figear 1d) a chleachdadh gus an speactram speactroscopaidh impedance electroceimiceach (EIS) a fhreagairt, agus tha na toraidhean iomchaidh co-fhreagarrach air an sealltainn ann an Clàr 1. Nochdaidh leth-chearcaill neo-choileanta ann an sampallan air an làimhseachadh le fuasgladh agus air an obrachadh teth, agus nochdaidh leth-chearcaill teannaichte ann an co-aoisean fuar-roiligeadh (Figear .1b). Ann an speactroscopaidh EIS, faodar radius an leth-chearcaill a mheas mar an aghaidh polarachaidh (Rp)25,26. Tha Rp raon-laighe air a làimhseachadh le fuasgladh ann an Clàr 1 mu 135 kΩ cm–2, ge-tà, tha luachan raon-laighe teth-obrachail agus fuar-roilte mòran nas ìsle, 34.7 agus 2.1 kΩ cm–2, fa leth. Tha an lùghdachadh mòr seo ann an Rp a’ sealltainn droch bhuaidh deformachadh plastaig air fulangas agus strì an aghaidh creimeadh, mar a chithear ann an aithisgean roimhe27,28,29,30.
a Nyquist, b, c diagraman impedance agus ìre Bode, agus d modalan cuairte co-ionann co-fhreagarrach, far a bheil RS an aghaidh electrolyte, Rp an aghaidh polarization, agus QCPE an ogsaid den eileamaid ìre seasmhach a thathar a’ cleachdadh gus modaladh a dhèanamh air a’ chomas neo-iomchaidh (n). Tha tomhais EIS air an dèanamh aig comas cuairte fosgailte.
Tha na cunbhalachdan co-aimsireil air an sealltainn ann am plota Bode, le àrdchlàr anns an raon 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 an ceàrn ìre ag àrdachadh, a’ cumail uasmhéid thairis air raon tricead an ìre mhath farsaing, agus an uairsin a’ lùghdachadh (Figear 1c). Ach, anns na trì cùisean, tha an uasmhéid 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 riochdachadh a dhèanamh air sgaoilidhean comas eadar-aghaidh a tha ag èirigh bho gharbhachd uachdar no neo-aonghnèitheachd, gu sònraichte aig sgèile atamach, geoimeatraidh fractal, porosity electrode, comas neo-èideadh, agus geoimeatraidh le cumadh electrodes31,32. 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 èifeachdach den electrolyte. Tha n na àireamh cumhachd gun tomhas a tha a’ toirt cunntas air gluasad comasair bho chomas air leth, i.e. mar as fhaisge a tha n air 1, is ann as fhaisge a tha an CPE air comas gu tur, agus ma tha n faisg air neoni, tha e coltach gu bheil e an aghaidh strì. Tha gluasadan beaga de n, faisg air 1, a’ nochdadh giùlan comasach neo-air leth an uachdair às deidh deuchainnean pòlarachaidh. Tha QCPE SDSS fuar-roilichte gu math nas àirde na a cho-aoisean, 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 sàr-mhath SDSS air sgàth làthaireachd film ocsaid dìon fulangach air an uachdar17. Mar as trice bidh filmichean fulangach mar sin beairteach ann an ocsaidean Cr3+ agus/no hiodrocsaidean, gu h-àraidh ann an co-bhonn ri Fe2+, ocsaidean Fe3+ agus/no (ocsai)hiodrocsaidean33. A dh’ aindeoin an aon èideadh uachdar, sreath ocsaid fulangach, agus gun sgàineadh uachdar air fhaicinn a rèir tomhais microscopach6,7, tha giùlan creimeadh SDSS teth-obrachail agus fuar-roiligeadh eadar-dhealaichte, agus mar sin tha feum air sgrùdadh domhainn air na feartan meanbh-structarail airson deformachadh stàilinn.
Chaidh meanbh-structar stàilinn gun smal deformaichte a sgrùdadh gu cainníomach le bhith a’ cleachdadh ghathan-X àrd-lùtha intreach agus sioncrotron (Figearan Taiceil 1, 2). Tha mion-sgrùdadh mionaideach ri fhaighinn anns an Fhiosrachadh Taiceil. Ged a tha co-aontachd choitcheann ann air an t-seòrsa ìre mhòr, chaidh eadar-dhealachaidhean a lorg ann am bloighean ìre mòr, a tha air an liostadh ann an Clàr Taiceil 1. Is dòcha gu bheil na h-eadar-dhealachaidhean seo mar thoradh air bloighean ìre neo-aonghnèitheach aig an uachdar agus anns an tomhas-lìonaidh, a tha fo bhuaidh diofar dhoimhneachdan lorg diffraction ghathan-X (XRD). ) le diofar stòran lùtha de fotonan tachartais34. Tha bloighean austenite an ìre mhath àrd ann an sampallan rolaichte fuar air an dearbhadh le XRD bho thùs obair-lann a’ nochdadh pasivation nas fheàrr agus an uairsin strì an aghaidh creimeadh nas fheàrr35, agus tha toraidhean nas cruinne agus nas staitistigeil a’ moladh gluasadan mu choinneamh ann am bloighean ìre. A bharrachd air an sin, tha strì an aghaidh creimeadh stàilinn cuideachd an urra ri ìre grinneachadh gràin, lughdachadh meud gràin, àrdachadh ann am meanbh-dheformachaidhean agus dùmhlachd dì-àiteachaidh a thachras rè làimhseachadh teirmea-mheacanaigeach36,37,38. Sheall na sampallan a chaidh obrachadh le teas nàdar nas graineile, a’ nochdadh gràinean meud micron, agus bha na fàinneachan rèidh a chithear anns na sampallan a chaidh roiligeadh fuar (Figear a bharrachd 3) a’ nochdadh mìneachaidhean gràin mòr gu meud nano ann an obair roimhe. Bu chòir seo a bhith a’ fàbharachadh cruthachadh film fulangach 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 tolladh, a tha ag aontachadh gu math le tomhais dealan-cheimiceach.
Chaidh atharrachaidhean ann an staid cheimigeach nam microdomains de na prìomh eileamaidean a sgrùdadh gu siostamach le bhith a’ cleachdadh X-PEEM. Ged a tha barrachd eileamaidean aloidh ann, tha Cr, Fe, Ni agus Ce39 air an taghadh an seo, leis gur e Cr am prìomh eileamaid airson am film fulangach a chruthachadh, is e Fe am prìomh eileamaid airson stàilinn, agus tha Ni a’ neartachadh fulangas agus a’ cothromachadh ìre ferrite-austenitic. Is e structar agus atharrachadh adhbhar Ce. Le bhith a’ gleusadh lùth beam an t-sioncrotron, ghlac XAS prìomh fheartan Cr (oir L2.3), Fe (oir L2.3), Ni (oir L2.3), agus Ce (oir M4.5) bhon uachdar. -2507 SDSS. Chaidh mion-sgrùdadh dàta iomchaidh a dhèanamh le bhith a’ toirt a-steach calabrachadh lùtha le dàta foillsichte (me XAS air Fe L2, 3 ribs40,41).
Air fig. 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 Cr agus Fe L2,3 co-fhreagarrach aig suidheachaidhean comharraichte fa leth. Bidh oir L2,3 XAS a’ sgrùdadh nan staidean 3d neo-chòmhnaidh de dealanan às deidh foto-bhrosnachadh aig ìrean sgoltadh snìomh-orbit 2p3/2 (oir L3) agus 2p1/2 (oir L2). Fhuaireadh fiosrachadh mu staid valens Cr bho mhion-sgrùdadh diffraction X-ghath den oir L2,3 ann am Fig. 2b,d. Sheall coimeas ceangail. 42, 43 gun deach ceithir stùcan A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV), agus D (582.2 eV) fhaicinn faisg air oir L3, a’ nochdadh ianan ochd-thaobhach Cr3+, a tha co-fhreagarrach ri Cr2O3. Tha na speactraman deuchainneach a rèir nan àireamhachadh teòiridheach, mar a chithear ann am pannalan b agus e, a fhuaireadh bho iomadh àireamhachadh 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 aonfhoirmeil de Cr2O3.
a Ìomhaigh theirmeach de SDSS teth-chruthaichte X-PEEM a tha a’ freagairt ri oir b Cr L2.3 agus oir c Fe L2.3, d Ìomhaigh theirmeach X-PEEM de SDSS fuar-roiligeadh a tha a’ freagairt ri oir e Cr L2.3 agus f Fe L2.3 de thaobh (e). Tha na speactraman XAS a tha air an dealbhachadh aig diofar shuidheachaidhean fànais air an comharrachadh air na h-ìomhaighean teirmeach (a, d) leis na loidhnichean dotaichte orains ann an (b) agus (e) a’ riochdachadh speactraman XAS samhlaichte de Cr3+ le luach achaidh criostail de 2.0 eV. Airson ìomhaighean X-PEEM, thathas a’ cleachdadh 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 bh’ anns na h-eileamaidean meatailteach seo, dh’fhan an staid cheimigeach de na h-eileamaidean aloidh Ni agus Ce a chaidh a chur ris airson an dà shampall mar a bha iad. Dealbh a bharrachd. Air fig. 5-9 chithear 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 staid oxidation Ni2+ thairis air an uachdar iomlan a chaidh a thomhas de shampaill teth-obraichte agus fuar-roiligeadh (Deasbad a Bharrachd). Is fhiach a thoirt fa-near, a thaobh shampaill teth-obraichte, nach fhaicear comharra XAS Ce, agus chithear speactram Ce3+ de shampaill fuar-roiligeadh aig aon àm. Sheall amharc air spotan Ce ann an sampallan fuar-roiligeadh gu bheil Ce ann sa mhòr-chuid ann an cruth sileadh.
Ann an SDSS le deformachadh teirmeach, cha deach atharrachadh structarail ionadail sam bith fhaicinn ann an XAS aig oir Fe L2.3 (Figear 2c). Ach, mar a chithear ann am figear 2f, bidh maitrís Fe ag atharrachadh a staid cheimigeach gu microscopach aig seachd puingean air an taghadh air thuaiream anns an SDSS fuar-roiligeadh. 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 de shiostaman α-Fe2O3 agus ocsaidean ochd-cheàrnach Fe2+ a mhodaladh a’ cleachdadh àireamhachadh raon criostail ioma-fhillte 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 chur an cèill mar Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 spinel 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 san obair roimhe, ged a tha co-mheasan dian an dà rud eadar-dhealaichte, 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 sa chùis seo. A’ beachdachadh air cùis Fe3O4 le measgachadh de Fe2+ agus Fe3+, tha fios gu bheil feart nas laige (làidir) anns a’ chiad oir L3 de Fe a’ comharrachadh neo-àiteachadh nas lugha (nas motha) anns an staid t2g. Tha seo a’ buntainn ri Fe2+ (Fe3+), a tha a’ comharrachadh àrdachadh anns a’ chiad shoidhne a’ nochdadh àrdachadh ann an susbaint Fe2+47. Tha na toraidhean seo a’ sealltainn gu bheil Fe2+ agus γ-Fe2O3, α-Fe2O3 agus/no Fe3O4 a’ faighinn làmh an uachdair air uachdaran fuar-roiligeadh nan co-dhèanamhan.
Dealbhan teirmeach dealanach foto-sgaoilidh leudaichte de speactraman XAS (a, c) agus (b, d) thar oir Fe L2,3 aig diofar shuidheachaidhean fànais taobh a-staigh roinnean taghte 2 agus E ann am Figearan 2d.
Chaidh an dàta deuchainneach a fhuaireadh (Figear 4a agus Figear a bharrachd 11) a phlòtadh agus a choimeas ri dàta nan todhar fìor-ghlan 40, 41, 48. Gu bunaiteach, chaidh trì seòrsaichean eadar-dhealaichte de speactraman Fe L-edge XAS (XAS-1, XAS-2 agus XAS-3: Figear 4a) fhaicinn ann an àiteachan eadar-dhealaichte gu spàsail. Gu sònraichte, chaidh speactram coltach ri 2-a (air a chomharrachadh mar XAS-1) ann am Figear 3b fhaicinn thairis air an roinn gu lèir a bha fo cheist, agus an uairsin speactram 2-b (air a chomharrachadh mar XAS-2), agus chaidh speactram coltach ri E-3 fhaicinn ann am figear 3d (air ainmeachadh mar XAS-3) ann an àiteachan ionadail sònraichte. Mar as trice, thèid ceithir paramadairean a chleachdadh gus na staidean valens a tha an làthair ann an sampall probe a chomharrachadh: (1) feartan speactraman L3 agus L2, (2) suidheachaidhean lùtha de fheartan 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 a chaidh a sgrùdadh. Chomharraich an co-mheas dian obraichte L2/L3 cuideachd gu robh na trì pàirtean an làthair.
a Chaidh trì dàta deuchainneach eadar-dhealaichte fhaicinn (tha na loidhnichean soladach XAS-1, XAS-2 agus XAS-3 a’ freagairt ri 2-a, 2-b agus E-3 ann am Figear 2 agus Figear 3) an coimeas ri speactraman coimeas XAS samhlaichte, ochda-cheàrnan Fe2+, Fe3+, luachan achaidh criostail de 1.0 eV agus 1.5 eV, fa leth, b–d Dàta deuchainneach tomhaiste (XAS-1, XAS-2, XAS-3) agus dàta LCF leasaichte co-fhreagarrach (loidhne dhubh sholadach), agus speactraman XAS-3 coimeasach le inbhean Fe3O4 (staid measgaichte de Fe) agus Fe2O3 (fìor-ghlan Fe3+).
Chaidh freagarrachd measgachadh loidhneach (LCF) de na trì inbhean40,41,48 a chleachdadh gus co-dhèanamh 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 feartan LCF, chaidh 10% Fe0 a mheas anns a h-uile cùis air sgàth an oir bhig a chunnaic sinn anns a h-uile dàta agus an fhìrinn gur e meatailt iarainn 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.Gu dearbh, bidh X-PEEM a’ lorg Fe (~6 nm)49 nas doimhne na an tighead ris a bheil dùil den t-sreath ocsaid (dìreach os cionn 4 nm), a’ leigeil le comharran bhon mhaitriceas iarainn (Fe0) a bhith air an lorg fon t-sreath 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 fig. Tha Figear 4b a’ sealltainn measgachadh Fe2+ agus Fe3+ ann an speactram XAS-1, far a bheil na co-mheasan de Fe2+ agus Fe3+ faisg air a chèile, timcheall air 45%, a tha a’ nochdadh staid ocsaididh measgaichte de Fe. Ach airson speactram XAS-2, bidh ceudad Fe2+ agus Fe3+ ~30% agus 60%, fa leth. Tha susbaint Fe2+ nas ìsle na susbaint Fe3+. Tha an co-mheas Fe2+ gu Fe3 de 1:2 a’ ciallachadh gum faodar Fe3O4 a chruthachadh aig an aon cho-mheas de ianan Fe. A bharrachd air sin, airson speactram XAS-3, dh’atharraich ceudadan Fe2+ agus Fe3+ gu ~10% agus 80%, 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+, tha speactraman XAS-3 air an dealbh còmhla ri diofar inbhean Fe3+ ann am Figear 4e a’ sealltainn coltachd ris an dà inbhe nuair a thathar a’ beachdachadh air Mullach B. Ach, tha dian na gualainn (A: bho Fe2+) agus an co-mheas dian B/A a’ nochdadh gu bheil speactram XAS-3 faisg air ach chan eil e an aon rud ri speactram γ-Fe2O3. An coimeas ri γ-Fe2O3 mòr-chuid, tha dian Fe 2p XAS aig mullach SDSS A beagan nas àirde (Figear 4e), a tha a’ nochdadh dian Fe2+ nas àirde. Ged a tha speactram XAS-3 coltach ri speactram γ-Fe2O3, far a bheil Fe3+ an làthair anns na suidheachaidhean Oh agus Td, tha e fhathast na dhuilgheadas diofar staidean vaileins agus co-òrdanachadh aithneachadh leis an oir L2,3 no an co-mheas dian L2/L3 a-mhàin. Cuspair deasbaid a tha a’ nochdadh a-rithist is a-rithist air sgàth iom-fhillteachd nan diofar nithean a tha an sàs anns an speactram mu dheireadh41.
A bharrachd air an eadar-dhealachadh speactram de staidean ceimigeach 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 le bhith a’ seòrsachadh a h-uile speactram XAS a fhuaireadh air uachdar an t-sampall a’ cleachdadh dòigh cruinneachadh K-means. Chaidh na pròifilean oir Cr L a shuidheachadh ann an dòigh gus dà chruinneachadh as fheàrr a chruthachadh air an sgaoileadh gu spàsail anns na sampallan teth-obrachail agus fuar-roiligeadh a chithear ann am Figearan 5. Tha e soilleir nach deach atharrachaidhean structarail ionadail fhaicinn, leis gu bheil an dà mheadhan de na speactra XAS Cr glè choltach. 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 sgaoileadh gu ìre mhath cothromach thairis air an SDSS.
cruinneachadh de roinnean Cr le oir K-means L, b meuran-tomhais XAS co-fhreagarrach. Toraidhean coimeas X-PEEM K-means de SDSS fuar-roilichte: c cruinneachaidhean de roinnean oir K-means de Cr L2,3 agus d meuran-tomhais XAS co-fhreagarrach.
Gus mapa oir FeL nas iom-fhillte a mhìneachadh, thathas a’ cleachdadh ceithir is còig cruinneachaidhean leasaichte agus na meadhain-phuingean co-cheangailte riutha (sgaoilidhean speactram) airson sampallan teth-obraichte agus fuar-roiligeadh, fa leth. Mar sin, gheibhear an ceudad (%) de Fe2+ agus Fe3+ le bhith ag atharrachadh 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 measgachadh,
far a bheil \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) co-ionann ri \(\rm{Fe} + 2e^ – \to\rm {Fe}^{2 + (3 + )}\), is e sin 0.440 agus 0.036 V, fa leth. Tha susbaint nas àirde de choimeasgaidhean Fe3+ aig raointean le comas nas ìsle. ​​Tha caractar sreathanach aig an sgaoileadh comas ann an sampall air a dhì-fhoirmeachadh 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 sam bith eile co-cheangailte ri suidheachadh fhaicinn anns an taobh a-staigh lamellar fon uachdar (Figear 6b). Air an làimh eile, airson measgachadh de dhiofar ocsaidean le diofar shusbaintean de Fe2+ agus Fe3+ ann an SDSS fuar-roilichte, chithear nàdar neo-èideadh a’ pseudo-chomais (Figear 6c, d). ’S e ocsaidean Fe3+ agus/no (ocsaid)hiodrocsaidean na prìomh phàirtean de chreimeadh ann an stàilinn agus tha iad a’ dol tro ocsaidean agus uisge50. Anns a’ chùis seo, chithear gu bheil na h-eileanan a tha beairteach ann am Fe3+ air an sgaoileadh gu h-ionadail agus faodar beachdachadh orra mar raointean creimeadh. Anns a’ chùis seo, faodar beachdachadh air a’ chlaonadh anns an raon comas, seach luach iomlan a’ chomas, mar chomharradh air suidheachadh raointean creimeadh gnìomhach51. Faodaidh an sgaoileadh neo-aonghnèitheach seo de Fe2+ agus Fe3+ air uachdar an SDSS fuar-roilichte na feartan ceimigeach ionadail atharrachadh agus farsaingeachd uachdar nas èifeachdaiche a thoirt seachad ann an sgàineadh film ocsaid agus ath-bhualaidhean creimeadh, agus mar sin a’ leigeil leis a’ mhaitrice meatailt fon talamh creimeadh gu leantainneach, agus mar thoradh air sin bidh neo-aonghnèitheachd a-staigh ann. agus a’ lughdachadh feartan dìon an t-sreath fulangach.
Cruinneachaidhean K-mean de roinnean oir Fe L2,3 agus meadhan-loidhnichean XAS co-fhreagarrach airson X-PEEM teth-obrachail a–c agus SDSS fuar-roiligeadh d–f. Plota cruinneachaidh K-mean a, d air a chuir thairis air ìomhaigh X-PEEM. Tha comasan pseudo-electrode measta (epseudo) air an ainmeachadh còmhla ri diagraman cruinneachaidh K-mean. Tha soilleireachd ìomhaigh X-PEEM leithid an dath ann am Figear 2 dìreach co-rèireach ri dian gabhail a-steach X-ghathan.
Tha Cr caran co-ionnan ach staid cheimigeach eadar-dhealaichte aig Fe ag adhbhrachadh diofar thùsan sgàineadh film ocsaid agus pàtrain creimeadh ann an Ce-2507 teth-roilichte agus fuar-roilichte. Tha an togalach seo de Ce-2507 fuar-roilichte ainmeil. A thaobh cruthachadh ocsaid agus hydroxides Fe ann an èadhar àileach, tha na h-ath-bheachdan a leanas dùinte san obair seo mar ath-bheachdan neodrach:
Stèidhichte air tomhas X-PEEM, thachair an ath-bhualadh gu h-àrd anns na cùisean a leanas. Tha gualainn bheag a tha co-cheangailte ri Fe0 co-cheangailte ris an iarann ​​meatailteach fon talamh. Bidh ath-bhualadh Fe meatailteach leis an àrainneachd ag adhbhrachadh cruthachadh sreath Fe(OH)2 (co-aontar (5)), a bhios ag àrdachadh comharra Fe2+ ann an XAS oir L Fe. Bidh nochdadh fada do dh’èadhar ag adhbhrachadh cruthachadh ocsaidean Fe3O4 agus/no Fe2O3 às deidh Fe(OH)252,53. Faodaidh dà sheòrsa de Fe seasmhach, Fe3O4 agus Fe2O3, cruthachadh cuideachd ann an sreath dìon beairteach Cr3+, far a bheil Fe3O4 a’ còrdadh ri structar aonfhoirmeil agus co-leanailteach. Bidh làthaireachd an dà chuid ag adhbhrachadh staidean ocsaididh measgaichte (speactram XAS-1). Tha speactram XAS-2 a’ freagairt sa mhòr-chuid ri Fe3O4. Ach nochd na speactraman XAS-3 a chaidh fhaicinn aig grunn shuidheachaidhean tionndadh iomlan gu γ-Fe2O3. Leis gu bheil doimhneachd treòrachaidh de mu 50 nm aig ghathan-X gun phasgadh, bidh an comharra bhon t-sreath fon uachdar ag adhbhrachadh dian nas àirde den mhullach A.
Tha an speactram XRD a’ sealltainn gu bheil structar sreathanach aig a’ phàirt Fe anns an fhilm ogsaid, a tha air a chur còmhla ris an t-sreath Cr ogsaid. An coimeas ris a’ fheart fulangachaidh a tha an lùib creimeadh air sgàth neo-aonghnèitheachd ionadail Cr2O317, a dh’ aindeoin an t-sreath èideadh de Cr2O3 san sgrùdadh seo, chaidh strì an aghaidh creimeadh ìosal fhaicinn sa chùis seo, gu sònraichte airson sampallan fuar-roiligeadh. Faodar an giùlan a chaidh fhaicinn a thuigsinn mar neo-aonghnèitheachd staid oxidation ceimigeach an t-sreath as àirde (Fe) a’ toirt buaidh air coileanadh a’ chreimeadh. Tha gluasad slaodach ianan meatailt no ogsaidean anns a’ chliath-loidhne air sgàth an aon stoichiometry de na sreathan àrda (Fe ogsaid) agus ìosal (Cr ogsaid)52,53 a’ leantainn gu eadar-obrachadh (greamachadh) nas fheàrr eatorra. Tha seo, an uair sin, a’ leasachadh strì an aghaidh creimeadh. Mar sin, tha stoichiometry leantainneach, ie aon staid oxidation de Fe, nas fheàrr na atharrachaidhean stoichiometrach obann. Tha uachdar nas èideadh agus sreath dìon nas dùmhail aig SDSS a tha air a dhì-fhoirmeachadh gu teirmeach, a bheir seachad strì an aghaidh creimeadh nas fheàrr. Ach, airson SDSS fuar-roilichte, bidh làthaireachd eileanan beairteach ann am Fe3+ fon t-sreath dìona a’ sgrios ionracas an uachdair agus ag adhbhrachadh creimeadh ghalbhanach an t-substrate faisg air làimh, a tha a’ leantainn gu lùghdachadh ann an Rp (Clàr 1) anns na speactra EIS agus an aghaidh creimeadh aige. Mar sin, bidh eileanan a tha air an sgaoileadh gu h-ionadail agus beairteach ann am Fe3+ mar thoradh air deformachadh plastaig a’ toirt buaidh mhòr air coileanadh an aghaidh creimeadh, agus is e seo adhartas mòr san obair seo. Mar sin, tha an sgrùdadh seo a’ taisbeanadh speactramicrografan den lùghdachadh ann an strì an aghaidh creimeadh mar thoradh air deformachadh plastaig nan sampallan SDSS a chaidh a sgrùdadh.
A bharrachd air an sin, ged a bhios aloidhean talmhainn tearc ann an stàilinnean dà-ìre ag obair nas fheàrr, tha eadar-obrachadh an eileamaid a bharrachd seo leis a’ mhaitris stàilinn fa leth a thaobh giùlan creimeadh fhathast duilich a thuigsinn stèidhichte air amharc maicreasgopaidh speactroscopach. Chan eil an comharra Ce (air oir M XAS) a’ nochdadh ach aig beagan shuidheachaidhean rè roiligeadh fuar, ach bidh e a’ dol à bith rè deformachadh teth an SDSS, a’ nochdadh tasgadh ionadail Ce ann am maitrís na stàilinn an àite aloidhean aonghnèitheach. Ged nach eil feartan meacanaigeach SDSS air an leasachadh6,7, tha làthaireachd REE a’ lughdachadh meud nan in-ghabhail agus thathas den bheachd gu bheil e a’ cur casg air pitting aig an tùs54.
Mar cho-dhùnadh, tha an obair seo a’ nochdadh buaidh neo-chunbhalachd uachdar air creimeadh 2507 SDSS air atharrachadh le cerium le bhith a’ tomhas susbaint cheimigeach phàirtean nanosgèile. Fhreagair sinn a’ cheist carson a bhios stàilinn gun smal a’ creimeadh eadhon nuair a tha i còmhdaichte le sreath dìona ocsaid le bhith a’ sgrùdadh gu cainníomach meanbh-structar, staid cheimigeach fheartan uachdar agus giullachd chomharran a’ cleachdadh cruinneachadh K-means. Chaidh a stèidheachadh gu bheil eileanan beairteach ann am Fe3+, a’ gabhail a-steach an co-òrdanachadh ochd-cheàrnach agus tetrahedral air feadh structar measgaichte Fe2+/Fe3+, nan stòr sgrios film ocsaid agus nan stòr creimeadh ann an SDSS fuar-roilichte. 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 na h-adhartasan modh-obrach a chaidh a dhèanamh ann a bhith a’ dearbhadh buaidh neo-chunbhalachd cheimigeach nanosgèile air creimeadh, thathar an dùil gun toir an obair seo brosnachadh do phròiseasan innleadaireachd gus seasamh an aghaidh creimeadh stàilinn gun smal a leasachadh rè dèanamh stàilinn.
Gus na h-ingotan Ce-2507 SDSS a chaidh a chleachdadh san sgrùdadh seo ullachadh, chaidh na co-phàirtean measgaichte, a’ gabhail a-steach am prìomh aloidh Fe-Ce air a seuladh le tiùban iarainn fìor-ghlan, a leaghadh ann an àmhainn inntrigidh tricead meadhanach 150 kg gus stàilinn leaghte a dhèanamh agus an dòrtadh a-steach do mhullaichean tilgeadh. Tha na co-dhèanamh ceimigeach a chaidh a thomhas (wt %) air an liostadh ann an Clàr-taice 2. Tha an t-ingot air a chruthachadh teth an toiseach ann am blocaichean. An uairsin chaidh an stàilinn a losgadh aig 1050 ° C airson 60 mionaid gu fuasgladh cruaidh, agus an uairsin a mhùchadh 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 gràin agus morf-eòlas a sgrùdadh. Gheibhear fiosrachadh nas mionaidiche mu shampaill agus pròiseas cinneasachaidh ann an stòran eile6,7.
Pròiseas sampallan siolandair (φ10 mm × 15 mm) airson brùthadh teth le ais an t-siolandair co-shìnte ri stiùireadh deformachaidh a’ bhloca. Chaidh teannachadh àrd-teòthachd a dhèanamh aig ìre deformachaidh seasmhach anns an raon 0.01-10 s-1 aig diofar theodhachdan anns an raon 1000-1150°C a’ cleachdadh inneal-samhlachaidh teirmeach Gleeble-3800. Mus deach an deformachadh, chaidh na sampallan a theasachadh aig an teòthachd taghte aig ìre 10 °C s-1 airson 2 mhionaid gus an claonadh teòthachd a thoirt air falbh. Às deidh dhaibh cunbhalachd teòthachd a choileanadh, chaidh na sampallan a dheformachadh gu luach fìor deformachaidh de 0.7. Às deidh an deformachadh, thèid a mhùchadh sa bhad le uisge gus an structar deformaichte a chumail suas. An uairsin chaidh na sampallan cruaidhte a ghearradh co-shìnte ri stiùireadh an teannachaidh. Airson an sgrùdaidh shònraichte seo, thagh sinn sampall a chaidh a dheformachadh gu teirmeach aig 1050°C, 10 s-1 air sgàth microhardness nas àirde a chaidh fhaicinn na sampallan eile7.
Chaidh sampallan mòra (80 × 10 × 17 mm3) den fhuasgladh chruaidh Ce-2507 a dhearbhadh air inneal deformachaidh dà-rolla neo-shioncronach trì-ìrean LG-300, a thug seachad na feartan meacanaigeach as fheàrr am measg a h-uile clas deformachaidh eile6. B’ e an ìre deformachaidh agus an lùghdachadh tighead 0.2 m·s-1 agus 5% airson gach slighe, fa leth.
Chaidh stèisean-obrach dealan-cheimigeach Autolab PGSTAT128N a chleachdadh gus SDSS a thomhas gu dealan-cheimigeach an dèidh roiligeadh fuar gu lùghdachadh tighead 90% (1.0 co-ionann ri fìor strain) agus brùthadh teth gu fìor strain 0.7 aig 1050 oC agus 10 s-1. Tha cealla trì-electrode aig an stèisean-obrach le dealan calomel shàthaichte mar an dealan-iomraidh, dealan-cunntais grafait, agus sampall SDSS mar an dealan-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 roisinn epocsa a dhòrtadh air an sampall, a’ fàgail raon fosgailte obrach de 1 cm2 mar dealan-obrach (uachdar ìosal an t-sampall siolandair). Bi faiceallach nuair a bhios an epocsa ga leigheas agus nuair a bhios e ga ghainmheachadh agus ga lìomhadh às dèidh sin gus casg a chuir air sgàineadh. Tha an uachdar obrach air a lapadh agus air a lìomhadh le crochadh lìomhaidh daoimean le meud gràin de 1 micron, air a ghlanadh le uisge grùide agus ethanol agus air a thiormachadh ann an èadhar fuar. Mus deach na tomhais dealan-cheimigeach a dhèanamh, chaidh na sampallan lìomhaichte a nochdadh don èadhar airson grunn làithean gus film ocsaid nàdarra a chruthachadh. Chaidh fuasgladh uisgeach de FeCl3 (6.0 wt.%), air a dhaingneachadh le HCl gu pH = 1.0 ± 0.01, a chleachdadh gus creimeadh stàilinn gun smal a luathachadh55, leis gu bheil e ri lorg ann an àrainneachdan ionnsaigheach far a bheil ianan clòraid an làthair le cumhachd ocsaideachaidh làidir agus pH ìosal mar a tha air a shònrachadh le ASTM. Is iad na h-inbhean a thathar a’ moladh G48 agus A923. Chaidh na sampallan a bhogadh anns an fhuasgladh deuchainn airson 1 uair a thìde mus deach tomhasan sam bith a ghabhail gus staid faisg air statach a ruighinn. Airson sampallan fuasglaidh chruaidh, teth-obraichte agus fuar-roiligeadh, b’ e an raon tricead tomhais impedance 1 × 105 ~ 0.1 Hz, agus b’ e an comas cuairt fosgailte (OPS) 5 mV, a bha 0.39, 0.33, agus 0.25 VSCE, fa leth. Chaidh gach deuchainn electroceimiceach de shampall sam bith ath-aithris co-dhiù trì tursan fo na h-aon chumhachan gus dèanamh cinnteach à ath-riochdachadh dàta.
Airson tomhais HE-SXRD, chaidh blocaichean stàilinn dà-fhillte ceart-cheàrnach 1 × 1 × 1.5 mm3 a thomhas air loidhne-sgapaidh Brockhouse àrd-lùtha aig CLS, Canada gus co-dhèanamh na h-ìre a thomhas56. Chaidh cruinneachadh dàta a dhèanamh aig teòthachd an t-seòmair ann an geoimeatraidh Debye-Scherrer no geoimeatraidh còmhdhail. Tha tonn-fhaid nan X-ghathan air an calabrachadh chun chalabrant 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 X-ghathan obair-lann. Tha an sampall air a chur 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 gach aon de na dàta sin a chruinneachadh a’ cleachdadh lorgaire sgìre Perkin Elmer, lorgaire X-ghathan pannal còmhnard, 200 µm piogsail, 40 × 40 cm2, a’ cleachdadh ùine nochdaidh de 0.3 diogan agus 120 frèam.
Chaidh tomhais X-PEEM de dhà shiostam modail taghte a dhèanamh aig stèisean crìochnachaidh PEEM loidhne Beamline MAXPEEM 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. Gheibhear rùn lùtha a’ ghatha le bhith a’ tomhas speactram toraidh ian bho N1s gu 1\(\pi _g^ \ast\) den roinn brosnachaidh le hv = 401 eV ann an N2 agus eisimeileachd lùth a’ foton air E3/2.57. Thug freagarrachd speactram ΔE (leud-loidhne speactram) ~0.3 eV thairis air an raon lùtha tomhaiste. 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 通迚 盨 700 ≤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 隹 盔 进 愿 愿-7 进 愿 愿 愿-7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 、 2p L2.3 辌 瘀 、Mar sin, nuair a thathar a’ cleachdadh monochromator SX-700 atharraichte agus grèata Si loidhne 1200. 3, oir Cr 2p L2.3, oir Ni 2p L2.3 agus oir Ce M4.5.Leudaich lùth nam foton ann an ceumannan 0.2 eV. Aig gach lùth, chaidh ìomhaighean PEEM a chlàradh a’ cleachdadh lorgaire CMOS TVIPS F-216 le ceangal snàithleach optaigeach binning 2 x 2 a’ toirt seachad 1024 × 1024 piogsail ann an raon seallaidh 20 µm. Tha an ùine nochdaidh airson nan ìomhaighean 0.2 diogan, le cuibheasachd de 16 frèamaichean. Tha lùth ìomhaigh nam foto-electron air a thaghadh ann an dòigh gus an comharra electron àrd-sgoile as àirde a thoirt seachad. Tha a h-uile tomhas air a dhèanamh aig tachartas àbhaisteach beam photon polarichte gu loidhneach. Airson tuilleadh fiosrachaidh mu thomhasan, faic sgrùdadh roimhe58. Às deidh sgrùdadh a dhèanamh air modh lorg toradh electron iomlan (TEY)59 agus a chur an sàs ann an X-PEEM, thathas a’ meas gu bheil doimhneachd lorg na dòigh seo aig ~4–5 nm airson a’ chomharra Cr agus ~6 nm airson a’ chomharra Fe. Tha doimhneachd Cr glè fhaisg air tiugh film an ocsaid (~4 nm)60,61 agus tha doimhneachd Fe nas motha na tiugh film an ocsaid. ’S e measgachadh de iarann-ocsaid XAS agus FeO bhon mhaitrics a th’ anns an XAS a chaidh a chruinneachadh faisg air oir FeL. Anns a’ chiad chùis, tha dian nan dealanan a thèid a leigeil a-mach mar thoradh air a h-uile 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 ogsaid, ruighinn an uachdar, agus an cruinneachadh leis an anailisiche. Anns a’ chùis seo, tha an comharra Fe0 sa mhòr-chuid mar thoradh air dealanan LVV Auger agus 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 dealan49 a’ lughdachadh tuilleadh ainm-sgrìobhte speactram Fe0 ann am mapa iarainn XAS.
Tha amalachadh mèinneadh dàta ann an ciùban dàta (dàta X-PEEM) na cheum cudromach ann a bhith a’ toirt a-mach fiosrachadh buntainneach (feartan ceimigeach no corporra) ann an dòigh 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 seòrsachaidh24. Mar eisimpleir, tha cruinneachadh K-means air a chur an sàs gu math ann an cruinneachadh dàta ìomhaigh hyperspectral62. Ann am prionnsapal, airson dàta ioma-nì, faodaidh an algairim K-means an cruinneachadh gu furasta a rèir 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 an algairim K-means air a dhèanamh suas de dhà cheum: bidh a’ chiad cheum a’ tomhas na K meadhan-phuingean, agus bidh an dàrna ceum a’ sònrachadh gach puing do chruinneachadh le meadhan-phuingean faisg air làimh. Tha meadhan grabhataidh cruinneachaidh air a mhìneachadh mar chuibheasachd àireamhachd nam puingean dàta (spectra XAS) den chruinneachadh sin. Tha diofar astaran ann airson meadhan-phuingean faisg air làimh a mhìneachadh mar astaran Euclidean. Airson ìomhaigh cuir a-steach de px,y (is e x agus y an rùn ann am piogsail), is e CK meadhan grabhataidh a’ chruinneachaidh; faodar an ìomhaigh seo an uairsin a roinn (a chruinneachadh) ann an K cruinneachaidhean a’ cleachdadh K-means63. Is iad na ceumannan mu dheireadh den algairim cruinneachaidh K-means:
Ceum 2. Obraich a-mach ìre ballrachd nan uile piogsail a rèir an ionaid-mheadhain 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 tùsail63. Airson structar dàta PEEM ìomhaighean stàilinn, mar as trice tha X (x × y × λ) na chiùb de dhàta sreath 3D, agus tha na h-aisealan x agus y a’ riochdachadh fiosrachadh fànais (rùn piogsail) agus tha an ais λ a’ freagairt ri modh speactram lùtha fotonan. Chaidh an algairim K-means 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 an meadhan-phuing as fheàrr (lùb speactram XAS) airson gach anailis (cruinnearan). Tha e air a chleachdadh gus sgrùdadh a dhèanamh air sgaoileadh fànais, atharrachaidhean speactram ionadail, giùlan oxidation agus staid cheimigeach. Mar eisimpleir, chaidh an algairim cruinneachaidh K-means a chleachdadh airson roinnean oir FeL agus oir Cr L ann an X-PEEM teth-obraichte agus fuar-roiligeadh. Chaidh diofar àireamhan de chruinneachaidhean-K (roinnean meanbh-structarail) a dhearbhadh gus na cruinneachaidhean agus na meanbh-phuingean as fheàrr a lorg. Nuair a thèid an graf a thaisbeanadh, thèid na piogsail ath-shònrachadh do na meanbh-phuingean cruinneachaidh ceart. 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 bhon ùghdar WC fa leth air iarrtas reusanta.
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.pròiseact. fractal. 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organic 酸和 Organic 酸 / clorinated àrainneachd 的耐而性性。Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. agus Van Der Merwe, J. Frith-aghaidh creimeadh stàilinn gun smal dà-fhillte ann an àrainneachdan le cuid de dh’ aigéid organach agus aigéid/clòraidean organach.an-aghaidh creimeadh. Method Mater 57, 107–117 (2010).
Barella S. et al. Feartan 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. 2507 级双相不锈钢的热变形行为研究。 Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507Kingklang, S. agus Utaisansuk, V. Rannsachadh air Giùlan Deformachaidh Teth Stàilinn gun Mheirg Dhùbailte Seòrsa 2507. Meatailt.alma mater. trance. A 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. pròiseact. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. et al. Structar air adhbhrachadh le deformachadh teth agus feartan meacanaigeach 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.creimeadh. an saidheans. 164, 108359 (2020).