Spas ji bo serdana Nature.com. Hûn guhertoyek gerokê bi piştgiriya CSS-ê ya sînorkirî bikar tînin. Ji bo ezmûna çêtirîn, em pêşniyar dikin ku hûn gerokek nûvekirî bikar bînin (an jî Moda Lihevhatinê di Internet Explorer-ê de neçalak bikin). Wekî din, ji bo misogerkirina piştgiriya domdar, em malperê bê şêwaz û JavaScript nîşan didin.
Karûselek ji sê slaytan di carekê de nîşan dide. Bişkokên Berê û Paşê bikar bînin da ku hûn di carekê de di nav sê slaytan de bigerin, an jî bişkokên slaytê yên li dawiyê bikar bînin da ku hûn di carekê de di nav sê slaytan de bigerin.
Pola zengarnegir a ku bi berfirehî tê bikar anîn û guhertoyên wê yên çêkirî di şert û mercên hawîrdorê de ji ber qata pasîvasyonê ya ji oksîda kromê pêk tê, li hember korozyonê berxwedêr in. Korozyon û erozyona pola bi gelemperî bi hilweşandina van qatan ve girêdayî ye, lê kêm caran bi xuya kirina nehomojenîteyên rûyê ve girêdayî ye, li gorî asta mîkroskopîk. Di vê xebatê de, nehevsengiya rûyê kîmyewî ya di asta nano de, ku bi mîkroskopiya spektroskopîk û analîza kîmometrîk ve hatî tespît kirin, bi awayekî nediyar şikestin û korozyona pola zengarnegir a dupleks a super a bi seryûmê guherandî ya sar-gêrkirî 2507 (SDSS) di dema deformasyona wê ya germ de serdest e. Her çend mîkroskopiya fotoelektronê ya tîrêjên X nixumandinek nisbeten yekreng a qata xwezayî ya Cr2O3 nîşan da jî, performansa pasîvasyonê ya SDSS-ya sar-gêrkirî ji ber belavbûna herêmî ya nanogiravên dewlemend ên Fe3+ li ser qata oksîda Fe/Cr xirab bû. Ev zanîna di asta atomî de têgihîştinek kûr a korozyona pola zengarnegir peyda dike û tê çaverê kirin ku di şerê li dijî korozyona metalên wekhev ên bilind-alloy de bibe alîkar.
Ji dema dahênana pola zengarnegir ve, taybetmendiyên dijî-korozyonê yên ferrokromê bi kromê ve girêdayî ne, ku oksîd/oksîhîdroksîdên bihêz çêdike û di piraniya jîngehan de tevgerînek pasîvker nîşan dide. Li gorî pola zengarnegir ên kevneşopî (austenîtîk û ferîtîk) 1, 2, 3, pola zengarnegir ên super duplex (SDSS) xwedî berxwedana korozyonê ya çêtir û taybetmendiyên mekanîkî yên hêja ne. Hêza mekanîkî ya zêde rê dide sêwiranên siviktir û kompakttir. Berevajî vê, SDSS-ya aborî xwedî berxwedanek bilind a korozyona qul û qulikan e, ku di encamê de temenê karûbarê dirêjtir dibe, bi vî rengî serîlêdana wê ji bo kontrolkirina qirêjiyê, konteynerên kîmyewî û pîşesaziya petrol û gazê ya deryayî berfireh dike4. Lêbelê, rêza teng a germahiyên dermankirina germê û şikilgirtina xirab rê li ber serîlêdana wan a pratîkî ya berfireh digire. Ji ber vê yekê, SDSS ji bo baştirkirina performansa jorîn tê guhertin. Mînakî, guhertina Ce di SDSS 2507 (Ce-2507) de bi naveroka nîtrojenê ya bilind hate destnîşan kirin6,7,8. Elementa erdê ya kêm (Ce) di rêjeya guncaw a 0.08 wt.% de bandorek sûdmend li ser taybetmendiyên mekanîkî yên DSS-ê dike, ji ber ku ew paqijkirina dendikê û berxwedana sînorê dendikê baştir dike. Berxwedana li hember aşandin û korozyonê, berxwedana kişandinê û berxwedana berdestbûnê, û xebata germ jî baştir dibin9. Mîqdarên mezin ên nîtrojenê dikarin şûna naveroka nîkelê ya biha bigirin, û SDSS-ê ji hêla lêçûnê ve maqûltir dikin10.
Di demên dawî de, SDSS di germahiyên cûda de (kryojenîk, sar û germ) ji hêla plastîk ve hatiye deformasyon kirin da ku taybetmendiyên mekanîkî yên hêja bi dest bixe6,7,8. Lêbelê, berxwedana korozyonê ya hêja ya SDSS ji ber hebûna fîlmek oksîdê ya zirav li ser rûyê ji hêla gelek faktoran ve tê bandor kirin, wekî nehevsengiya xwerû ji ber hebûna qonaxên nehevseng bi sînorên genim ên cûda, bermayiyên nexwestî û bertekên cûda. deformasyonên qonaxên austenîtîk û ferîtîk7. Ji ber vê yekê, lêkolîna taybetmendiyên domaina mîkroskopîk ên fîlmên weha heya asta avahiya elektronîkî ji bo têgihîştina korozyona SDSS girîng dibe û teknîkên ceribandinê yên tevlihev hewce dike. Heta niha, rêbazên hesas ên rûberî yên wekî spektroskopiya elektrona Auger11 û spektroskopiya fotoelektronê ya tîrêjên X12,13,14,15 û mîkroskopiya fotoemîsyona tîrêjên X ya hişk (HAX-PEEM)16 bi gelemperî di tespîtkirina cûdahiyên kîmyewî di tebeqeyên rûberî de neserketiye. Çend lêkolînên dawî oksîdasyona herêmî ya kromê bi tevgera korozyonê ya çavdêrîkirî ya pola zengarnegir a austenîtîk17, pola martensîtîk18 û SDSS19,20 ve girê dane. Lêbelê, van lêkolînan bi giranî li ser bandora nehevsengiya Cr (mînak, rewşa oksîdasyonê ya Cr3+) li ser berxwedana korozyonê hûr bûne. Nehevsengiya alî di rewşên oksîdasyonê yên elementan de dikare ji ber pêkhateyên cûda yên bi heman hêmanên pêkhatî, wekî oksîdên hesin, çêbibe. Ev pêkhate, ku ji ber dermankirina termomekanîkî mezinahiyek piçûk mîrat girtine, nêzîkî hev in, lê di pêkhate û rewşa oksîdasyonê de ji hev cûda ne16,21. Ji ber vê yekê, ji bo tespîtkirina şikestina fîlmên oksîdê û paşê çalkirinê, pêdivî ye ku nehevsengiya rûvî di asta mîkroskopîk de were fêm kirin. Tevî van hewcedariyan, texmînên hejmarî yên wekî nehevsengiya alî di oksîdasyonê de, nemaze ji bo Fe di asta nano- û atomî de, hîn jî kêm in, û têkiliya wê bi berxwedana korozyonê re nehatiye vekolandin. Heta van demên dawî, rewşa kîmyewî ya hêmanên cûrbecûr, wek Fe û Ca22, li ser nimûneyên pola bi karanîna mîkroskopiya fotoelektronê ya tîrêjên X ya nerm (X-PEEM) di tesîsên tîrêjiya sînkrotronê ya di asta nano de bi awayekî hejmarî dihat destnîşankirin. Bi hev re digel spektroskopiya vegirtina tîrêjên X ya hesas a kîmyewî (XAS), X-PEEM pîvandinên XAS bi çareseriya fezayî û spektral a bilind gengaz dike, agahdariya kîmyewî li ser pêkhateya hêmanan û rewşa wan a kîmyewî bi çareseriya fezayî heta pîvana bîst û sê nanometre peyda dike. . Ev çavdêriya spektromîkroskopîk a destpêkê çavdêriyên kîmyewî yên herêmî hêsan dike û dikare guhertinên kîmyewî di qada qata hesin de nîşan bide ku berê nehatine lêkolîn kirin.
Ev lêkolîn avantajên PEEM di tespîtkirina cûdahiyên kîmyewî de di asta nano de berfireh dike û rêbazek analîza rûyê asta atomî ya têgihîştî pêşkêş dike ji bo têgihîştina tevgera korozyonê ya Ce-2507. Ew nêzîkatiyek kîmometrîk a K-means24 ya komkirî bikar tîne da ku nexşeya homojenîteya kîmyewî ya gerdûnî ya elementên têkildar, ku rewşên kîmyewî yên wan di temsîlek statîstîkî de têne pêşkêş kirin, nîşan bide. Berevajî korozyona ku bi hilweşandina fîlima oksîda kromê di rewşa kevneşopî de dest pê dike, kêmtir pasîfîzasyon û berxwedana korozyonê ya kêmtir niha bi nanogiravên dewlemend ên Fe3+ yên herêmî yên nêzîkî qata oksîda Fe/Cr ve têne girêdan, ku dibe ku taybetmendiyên parastinê bin. Oksîd fîlima xalxalî hilweşîne û dibe sedema korozyonê.
Reftara korozîv a SDSS 2507 a deformekirî pêşî bi karanîna pîvandinên elektroşîmyayî hate nirxandin. Di şekil 1 de, Şekil 1 xêzên Nyquist û Bode ji bo nimûneyên bijartî di çareseriyek avî ya asîdî (pH = 1) a FeCl3 de di germahiya odeyê de nîşan dide. Elektrolîta bijartî wekî ajanek oksîdasyonê ya bihêz tevdigere, ku meyla fîlima pasîfîzasyonê ya ji bo hilweşandinê diyar dike. Her çend materyal di germahiya odeyê de qulika domdar derbas nekiribe jî, analîzê têgihîştinek li ser bûyerên têkçûna gengaz û korozyona paşê peyda kir. Çerxa wekhev (Şekil 1d) ji bo lihevhatina spektruma spektroskopiya împedansa elektroşîmyayî (EIS) hate bikar anîn, û encamên lihevhatina têkildar di Tabloya 1 de têne nîşandan. Nîvçemberên netemam di nimûneyên ku bi çareseriyê hatine dermankirin û germ-xebitandin de xuya dibin, di heman demê de nîvçemberên pêçayî di hevpîşeyên sar-gêrkirî de xuya dibin (Şekil .1b). Di spektroskopiya EIS de, nîvçemberê dikare wekî berxwedana polarîzasyonê (Rp)25,26 were hesibandin. Rp ya rêya pîstê ya bi çareseriyê hatiye dermankirin di Tabloya 1 de bi qasî 135 kΩ cm–2 ye, lêbelê, nirxên rêya pîstê ya bi germî hatiye çêkirin û ya bi sar hatiye çêkirin pir kêmtir in, bi rêzê ve 34.7 û 2.1 kΩ cm–2. Ev kêmbûna girîng a Rp bandora zirardar a deformasyona plastîk li ser berxwedana pasîfîzasyon û korozyonê nîşan dide, wekî ku di raporên berê de hatiye nîşandan27,28,29,30.
a Nyquist, b, c Diyagramên împedans û qonaxa Bode, û d modelên çerxeya hevseng ên têkildar, ku RS berxwedana elektrolîtê ye, Rp berxwedana polarîzasyonê ye, û QCPE oksîda hêmana qonaxa sabît e ku ji bo modelkirina kapasîta ne-îdeal (n) tê bikar anîn. Pîvandinên EIS di potansiyela çerxeya vekirî de têne kirin.
Sabîtên hevdem di nexşeya Bode de têne nîşandan, bi platoyek di rêza frekansa bilind de ku berxwedana elektrolîtê RS26 temsîl dike. Her ku frekans kêm dibe, împedans zêde dibe û goşeyek qonaxa neyînî tê dîtin, ku serdestiya kapasîtansê nîşan dide. Goşeya qonaxê zêde dibe, di rêzek frekansê ya nisbeten fireh de herî zêde digire, û dûv re kêm dibe (Wêne 1c). Lêbelê, di her sê rewşan de, ev herî zêde hîn jî ji 90° kêmtir e, ku tevgera kapasîtatîk a ne-îdeal ji ber belavbûna kapasîtatîk nîşan dide. Bi vî rengî, hêmana qonaxa sabît a QCPE (CPE) ji bo temsîlkirina belavkirinên kapasîta navrûyî yên ku ji nehevsengiya rû an nehomojenîtiyê derdikevin, bi taybetî di pîvana atomî, geometriya fraktal, porozîteya elektrodê, potansiyela ne-yekreng, û geometriya bi şiklê elektrodan31,32 tê bikar anîn. Împedansa CPE:
ku j hejmara xeyalî ye û ω frekansa goşeyî ye. QCPE sabîteke serbixwe ya frekansê ye ku bi qada vekirî ya bi bandor a elektrolîtê re rêjeyî ye. n hejmareke hêzê ya bêpîvan e ku jihevqetîna kondensatorê ji kapasîta îdeal vedibêje, ango her ku n nêzîkî 1 be, CPE jî nêzîkî kapasîta saf e, lê heke n nêzîkî sifir be, ew berxwedêr xuya dike. Jihevqetînên piçûk ên n, nêzîkî 1, tevgera kapasîta ne-îdeal a rûberê piştî ceribandinên polarîzasyonê nîşan didin. QCPE ya SDSS-ya sar-gêrkirî ji hevtayên xwe pir bilindtir e, ev tê vê wateyê ku kalîteya rûberê kêmtir yekreng e.
Li gorî piraniya taybetmendiyên berxwedana korozyonê yên pola zengarnegir, rêjeya Cr ya nisbeten bilind a SDSS bi gelemperî dibe sedema berxwedana korozyonê ya pir baş a SDSS ji ber hebûna fîlmek oksîdê ya parastinê ya pasîfîzekirinê li ser rûyê17. Fîlmên pasîfîzekirinê yên weha bi gelemperî dewlemend in bi oksîd û/an hîdroksîdên Cr3+, bi piranî di nav hevgirtinê de bi oksîdên Fe2+, Fe3+ û/an (oksî)hîdroksîdan33. Tevî heman yekrengiya rûyê, çîna oksîdê ya pasîfîzekirinê, û nebûna şikestina rûyê li gorî pîvandinên mîkroskopîk6,7, tevgera korozyonê ya SDSS-ya germ-xebitî û sar-gêrkirî cûda ye, ji ber vê yekê lêkolînek kûr a taybetmendiyên mîkroavahî ji bo deformasyona pola pêdivî ye.
Mîkroavahîya pola zengarnegir a deformkirî bi karanîna tîrêjên X yên enerjiya bilind ên navxweyî û senkrotronê bi awayekî hejmarî hate lêkolîn kirin (Wêneyên Pêvek 1, 2). Analîzek berfireh di Agahiyên Pêvek de tê peyda kirin. Her çend li ser celebê qonaxa sereke lihevkirinek giştî hebe jî, cûdahiyên di fraksiyonên qonaxa girseyî de hatin dîtin, ku di Tabloya Pêvek 1 de hatine navnîş kirin. Ev cûdahî dibe ku ji ber fraksiyonên qonaxa nehomojen li ser rû û di qebareyê de bin, ku ji hêla kûrahiyên tespîtkirina difraksiyona tîrêjên X (XRD) yên cûda ve bandor dibin. ) bi çavkaniyên enerjiyê yên cûda yên fotonên qewimî34. Fraksiyonên austenît ên nisbeten bilind di nimûneyên sar-gêrkirî de ku ji hêla XRD ve ji çavkaniyek laboratîfê ve hatine destnîşankirin pasîvasyonek çêtir û dûv re berxwedana korozyonê ya çêtir nîşan didin35, di heman demê de encamên rasttir û statîstîkî meylên berevajî di fraksiyonên qonaxê de pêşniyar dikin. Wekî din, berxwedana korozyonê ya pola di heman demê de bi pileya rafinerkirina dendikê, kêmkirina mezinahiya dendikê, zêdebûna mîkrodeformasyonan û dendika dislokasyonê ya ku di dema dermankirina termomekanîkî de çêdibin ve girêdayî ye36,37,38. Nimûneyên ku bi germî hatine çêkirin xwezaya wan a danîtir nîşan dan, ku nîşana danên bi mezinahiya mîkron e, di heman demê de xelekên nerm ên ku di nimûneyên bi sar hatine çêkirin de hatine dîtin (Wêneya Pêvek 3) nîşana rafîneriya girîng a danî ya ji bo mezinahiya nanoyê di xebatên berê de bûn. Divê ev yek avakirina fîlma pasîf û zêdebûna berxwedana korozyonê teşwîq bike. Densiya dislokasyonê ya bilindtir bi gelemperî bi berxwedana kêmtir a li hember qulikan ve girêdayî ye, ku bi pîvandinên elektroşîmyayî re baş li hev dike.
Guhertinên di rewşa kîmyewî ya mîkrodomênên hêmanên sereke de bi karanîna X-PEEM bi awayekî sîstematîk hatin lêkolînkirin. Her çend hêmanên alloykirinê yên bêtir hebin jî, Cr, Fe, Ni û Ce39 li vir hatine hilbijartin, ji ber ku Cr hêmana sereke ye ji bo çêkirina fîlma pasîf, Fe hêmana sereke ya pola ye, û Ni pasîvasyonê zêde dike û qonaxa ferît-austenîtîk hevseng dike. Avahiyê û guherandin armanca Ce ye. Bi mîhengkirina enerjiya tîrêjê synchrotron, XAS taybetmendiyên sereke yên Cr (qiraxa L2.3), Fe (qiraxa L2.3), Ni (qiraxa L2.3), û Ce (qiraxa M4.5) ji rûyê girt. -2507 SDSS. Analîza daneyên guncaw bi tevlêkirina kalibrasyona enerjiyê bi daneyên weşandî re hate kirin (mînak XAS li ser Fe L2, 3 rib40,41).
Di şekil 2 de wêneyên X-PEEM ên Ce-2507 SDSS-ya germ-xebitî (Şekil 2a) û sar-gêrkirî (Şekil 2d) û qiraxên Cr û Fe L2,3 yên XAS-ya têkildar li pozîsyonên bi awayekî ferdî hatine nîşankirin nîşan dide. Kenara L2,3 XAS rewşên 3d yên vala yên elektronan piştî foto-eksîtasyonê li astên parçebûna spin-orbitê yên 2p3/2 (qiraxa L3) û 2p1/2 (qiraxa L2) vedikole. Agahiyên li ser rewşa valansê ya Cr ji analîza difraksiyona tîrêjên X-ê ya qiraxa L2,3 di Şekil 2b,d de hatin wergirtin. Berawirdkirina girêdanê. 42, 43 nîşan dan ku çar lûtkeyên A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV), û D (582.2 eV) li nêzî qiraxa L3 hatin dîtin, ku îyonên Cr3+ yên oktahedral, ku Cr2O3-ya têkildar nîşan didin, nîşan didin. Spektrên ceribandinê li gorî hesabên teorîk in, wekî ku di panelên b û e de têne nîşandan, ku ji hesabên pirjimar ên qada krîstalê li ser rûbera Cr L2.3 bi karanîna qadeke krîstal a 2.0 eV44 hatine bidestxistin. Her du rûyên SDSS-ya germ-xebitî û SDSS-ya sar-germkirî bi qatek nisbeten yekreng a Cr2O3 hatine pêçandin.
Wêneyek germî ya SDSS-ya X-PEEM-a germ-çêkirî ya ku bi qiraxa b Cr L2.3 û qiraxa c Fe L2.3 re têkildar e, d Wêneya germî ya X-PEEM-a SDSS-ya sar-gêrkirî ya ku bi qiraxa e Cr L2.3 û f Fe L2.3 ya aliyê (e) re têkildar e. Spektrên XAS-ê yên ku li pozîsyonên cihêreng ên fezayî yên ku li ser wêneyên germî (a, d) bi xetên xalxalî yên porteqalî yên di (b) û (e) de hatine nîşankirin hatine xêzkirin, spektrên XAS-ê yên simulasyonkirî yên Cr3+ bi nirxa qada krîstal a 2.0 eV temsîl dikin. Ji bo wêneyên X-PEEM, paletek germî tê bikar anîn da ku xwendina wêneyê baştir bike, ku rengên ji şîn heta sor bi şîdeta vegirtina tîrêjên X-ê re rêjeyî ne (ji nizm heta bilind).
Bêyî ku hawîrdora kîmyayî ya van elementên metalîk çi be, rewşa kîmyayî ya lêzêdekirina elementên alloykirina Ni û Ce ji bo her du nimûneyan wekî xwe ma. Nexşeya zêde. Li ser şekil 5-9 wêneyên X-PEEM û spektrumên XAS yên têkildar ji bo Ni û Ce li cîhên cûda yên li ser rûyê nimûneyên germ-xebitî û sar-gêrkirî nîşan didin. Ni XAS rewşa oksîdasyonê ya Ni2+ li ser tevahiya rûyê pîvandî yê nimûneyên germ-xebitî û sar-gêrkirî nîşan dide (Nîqaşa Pêvek). Girîng e ku di rewşa nimûneyên germ-xebitî de, sînyala XAS ya Ce nayê dîtin, lê spektruma Ce3+ ya nimûneyên sar-gêrkirî di xalekê de tê dîtin. Çavdêriya xalên Ce di nimûneyên sar-gêrkirî de nîşan da ku Ce bi piranî di forma bermayîyan de heye.
Di SDSS-ya bi deformasyona germî de, di XAS-ê de li qiraxa Fe L2.3-ê tu guhertineke avahîsaziyê ya herêmî nehat dîtin (Wêne 2c). Lêbelê, wekî ku di wêne 2f-ê de tê xuyang kirin, matrîksa Fe bi mîkroskopî rewşa xwe ya kîmyewî li heft xalên bi awayekî rasthatî hatine hilbijartin di SDSS-ya sar-pêlkirî de diguherîne. Wekî din, ji bo ku ramanek rast li ser guhertinên di rewşa Fe de li cihên bijartî yên di Wêne 2f-ê de were bidestxistin, lêkolînên rûbera herêmî hatin kirin (Wêne 3 û Wêne 10-a Pêvek) ku tê de herêmên dorhêl ên piçûktir hatin hilbijartin. Spektrên XAS-ê yên qiraxa Fe L2,3-ê yên pergalên α-Fe2O3 û oksîtên oktaedral ên Fe2+ bi karanîna hesabên qada krîstal a pirjimar bi karanîna qadên krîstal ên 1.0 (Fe2+) û 1.0 (Fe3+)44 hatin model kirin. Em dibînin ku α-Fe2O3 û γ-Fe2O3 xwedî sîmetrîyên herêmî yên cuda ne45,46, Fe3O4 wekî oksîdeke Fe2+ a fermî ya duvalent (3d6) têkeliya hem Fe2+ û hem jî Fe3+,47, û FeO45 heye. Em dibînin ku α-Fe2O3 û γ-Fe2O3 xwedî sîmetrîyên herêmî yên cuda ne45,46, Fe3O4 wekî oksîdeke Fe2+ a fermî ya duvalent (3d6) têkeliyek ji hem Fe2+ û hem jî Fe3+,47, û FeO45 heye.Ji bîr mekin ku α-Fe2O3 û γ-Fe2O3 xwedî sîmetrîyên herêmî yên cuda ne45,46, Fe3O4 hem Fe2+ û hem jî Fe3+,47 û FeO45 di forma oksîda duvalent a fermî Fe2+ (3d6) de bi hev re dike yek.Bala xwe bidinê ku α-Fe2O3 û γ-Fe2O3 xwedî sîmetrîyên herêmî yên cuda ne45,46, Fe3O4 xwedî kombînasyonên Fe2+ û Fe3+ ye,47 û FeO45 wekî oksîdek Fe2+ ya duvalent a fermî tevdigere (3d6). Hemî îyonên Fe3+ di α-Fe2O3 de tenê pozîsyonên Oh hene, lê γ-Fe2O3 bi ​​gelemperî wekî Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 spinel bi valahiyên di pozîsyonên eg de tê îfade kirin. Ji ber vê yekê, îyonên Fe3+ di γ-Fe2O3 de hem pozîsyonên Td û hem jî Oh hene. Wekî ku di xebata berê de hate behs kirin, her çend rêjeyên şîddeta herduyan cûda bin jî, rêjeya şîddeta wan eg/t2g ≈1 e, lê di vê rewşê de rêjeya şîddeta çavdêrîkirî eg/t2g nêzîkî 1 e. Ev îhtîmala ku tenê Fe3+ di vê rewşê de hebe red dike. Dema ku rewşa Fe3O4 bi kombînasyonên Fe2+ û Fe3+ re were hesibandin, tê zanîn ku taybetmendiyek yekem a qelstir (xurt) di qiraxa L3 ya Fe de nîşan dide ku di rewşa t2g de ne dagirkirinek piçûktir (mezintir) heye. Ev ji bo Fe2+ (Fe3+) derbas dibe, ku zêdebûna nîşana yekem nîşan dide ku zêdebûna naveroka Fe2+47 nîşan dide. Ev encam nîşan didin ku Fe2+ û γ-Fe2O3, α-Fe2O3 û/an Fe3O4 li ser rûyên kompozîtên sar-gêrkirî serdest in.
Wêneyên germî yên elektronên fotoemisyonê yên mezinbûyî yên spektrumên XAS (a, c) û (b, d) li seranserê qiraxa Fe L2,3 li cihên fezayî yên cûrbecûr di nav herêmên bijartî 2 û E de di Şekil 2d de.
Daneyên ceribandinî yên bi dest xistine (Wêne 4a û Wêneya Pêvek 11) hatine nexşekirin û bi yên pêkhateyên paqij 40, 41, 48 re hatine berhev kirin. Bi bingehîn, sê celebên cûda yên spektrumên Fe L-qiraxa XAS-ê yên ku bi ceribandinê hatine çavdêrîkirin (XAS-1, XAS-2 û XAS-3: Wêne 4a) li deverên cûda yên cîhî hatine çavdêrîkirin. Bi taybetî, spektrumek mîna 2-a (wekî XAS-1 tê destnîşankirin) di Wêne 3b de li seranserê herêma balkêş hate çavdêrîkirin, dûv re spektrumek 2-b (bi XAS-2 tê nîşankirin), di heman demê de spektrumek mîna E-3 di Wêne 3d de hate çavdêrîkirin (wekî XAS-3 tê binavkirin) li hin deverên herêmî hatiye çavdêrîkirin. Bi gelemperî, çar parametre têne bikar anîn da ku rewşên valansê yên di nimûneya probê de hene nas bikin: (1) taybetmendiyên spektral ên L3 û L2, (2) pozîsyonên enerjiyê yên taybetmendiyên L3 û L2, (3) cûdahiya enerjiyê L3-L2, (4) rêjeya şiddeta L2 /L3. Li gorî çavdêriyên dîtbarî (Wêne 4a), her sê pêkhateyên Fe, ango Fe0, Fe2+, û Fe3+, li ser rûyê SDSS-ya lêkolînkirî hene. Rêjeya şîddeta hesabkirî L2/L3 jî hebûna her sê pêkhateyan nîşan da.
a Sê daneyên ceribandinî yên cuda hatin dîtin (xetên zexm XAS-1, XAS-2 û XAS-3 li gorî 2-a, 2-b û E-3 di Şekil 2 û Şekil 3 de ne) li gorî spektrumên berawirdkirina XAS yên simulasyonkirî, oktahedronên Fe2+, Fe3+, nirxên qada krîstalê yên 1.0 eV û 1.5 eV, bi rêzê ve, b–d Daneyên ceribandinî yên pîvandî (XAS-1, XAS-2, XAS-3) û daneyên LCF yên çêtirkirî yên têkildar (xeta reş a zexm), û spektrumên XAS-3 bi standardên Fe3O4 (rewşa tevlihev a Fe) û Fe2O3 (Fe3+ ya saf) re hatin berawirdkirin.
Ji bo pîvandina pêkhateya oksîda hesin, lihevhatineke xêzikî (LCF) ya sê standardan40,41,48 hat bikaranîn. LCF ji bo sê spektrumên Fe L-qiraxa XAS yên bijartî yên ku berevajîya herî bilind nîşan didin, ango XAS-1, XAS-2 û XAS-3, wekî ku di Şekil 4b-d de tê xuyang kirin, hat bicîhanîn. Ji bo pêvekên LCF, di hemî rewşan de ji ber qulika piçûk a ku me di hemî daneyan de dît û ji ber ku metala ferrous pêkhateya sereke ya pola ye, %10 Fe0 hat hesibandin. Bi rastî, kûrahiya ceribandinê ya X-PEEM ji bo Fe (~6 nm)49 ji qalindahiya tebeqeya oksîdasyonê ya texmînkirî (hinekî > 4 nm) mezintir e, ku dihêle ku sînyala ji matrîksa hesin (Fe0) di bin tebeqeya pasîvasyonê de were tespîtkirin. Bi rastî, kûrahiya ceribandinê ya X-PEEM ji bo Fe (~6 nm)49 ji qalindahiya tebeqeya oksîdasyonê ya texmînkirî (hinekî > 4 nm) mezintir e, ku dihêle ku sînyala ji matrîksa hesin (Fe0) di bin tebeqeya pasîvasyonê de were tespîtkirin. Ji bo X-PEEM ji bo Fe (~ 6 nm) 49 zêdetir, ji bo ku ev yek ji 4 nm zêde bibe, ji bo X-PEEM zêde bibe, ji bo ku ev yek ji 4 nm zêde bibe. слоем. Bi rastî, kûrahiya sonda X-PEEM ji bo Fe (~6 nm)49 ji qalindahiya qata oksîdasyonê ya texmînkirî (hinekî >4 nm) mezintir e, ku ev yek dihêle ku sînyala ji matrîksa hesin (Fe0) di bin qata pasîvasyonê de were tespîtkirin.Bi rastî, X-PEEM Fe (~6 nm)49 ji qalindahiya çaverêkirî ya qata oksîdê (hinekî ji 4 nm zêdetir) kûrtir tespît dike, ku dihêle sînyalên ji matrîksa hesin (Fe0) li binê qata pasîfkirinê werin tespît kirin. Ji bo dîtina çareseriya çêtirîn ji bo daneyên ceribandinê yên çavdêrîkirî, gelek kombînasyonên Fe2+ û Fe3+ hatin kirin. Li ser şekil 4b kombînasyona Fe2+ û Fe3+ di spektruma XAS-1 de nîşan dide, ku rêjeyên Fe2+ û Fe3+ nêzîk in, bi qasî 45%, ku rewşek oksîdasyonê ya tevlihev a Fe nîşan dide. Lê ji bo spektruma XAS-2, rêjeya Fe2+ û Fe3+ bi rêzê ve dibe ~%30 û 60%. Naveroka Fe2+ ji ya Fe3+ kêmtir e. Rêjeya Fe2+ berbi Fe3 ya 1:2 tê vê wateyê ku Fe3O4 dikare bi heman rêjeya îyonên Fe were çêkirin. Herwiha, ji bo spektruma XAS-3, rêjeyên Fe2+ û Fe3+ guherîn bo ~%10 û 80, ku nîşan dide veguherînek bilindtir a Fe2+ bo Fe3+. Wekî ku li jor hate gotin, Fe3+ dikare ji α-Fe2O3, γ-Fe2O3 an Fe3O4 were. Ji bo têgihîştina çavkaniya herî muhtemel a Fe3+, spektrumên XAS-3 ligel standardên cûrbecûr ên Fe3+ di Şekil 4e de têne xêzkirin ku dema Lûtkeya B tê hesibandin, dişibin her du standardan nîşan didin. Lêbelê, şîdeta milê (A: ji Fe2+) û rêjeya şîdetê B/A nîşan didin ku spektruma XAS-3 nêzîkî ya γ-Fe2O3 e lê ne wekî wê ye. Li gorî γ-Fe2O3 ya girseyî, şîdeta Fe2p XAS ya lûtkeya A SDSS hinekî bilindtir e (Şekil 4e), ku nîşan dide şîdeta Fe2+ ya bilindtir. Her çend spektruma XAS-3 dişibihe ya γ-Fe2O3, ku Fe3+ di her du pozîsyonên Oh û Td de heye jî, destnîşankirina rewşên valansê yên cûda û hevrêzkirin tenê bi qiraxa L2,3 an rêjeya şîddeta L2/L3 hîn jî pirsgirêkek e. Mijareke nîqaşê ya dubarekirî ye ji ber tevliheviya faktorên cihêreng ên di spektruma dawîn de41.
Ji bilî cudakirina spektral a rewşên kîmyewî yên herêmên bijartî yên balkêş ên ku li jor hatine vegotin, nehevsengiya kîmyewî ya gerdûnî ya hêmanên sereke Cr û Fe bi dabeşkirina hemî spektrumên XAS-ê yên ku li ser rûyê nimûneyê bi karanîna rêbaza komkirina K-means hatine bidestxistin, hate nirxandin. Profîlên qiraxê Cr L bi awayekî hatine danîn ku du komên çêtirîn ên ku di nimûneyên germ-xebitî û sar-gêrkirî yên ku di Şekil 5-an de têne nîşandan de bi awayekî fezayî belav bûne, çêbikin. Diyar e ku tu guhertinên avahîsaziyê yên herêmî nehatine dîtin, ji ber ku her du navendên spektrumên XAS Cr pir dişibin hev. Ev şeklên spektral ên her du koman hema hema bi yên ku bi Cr2O342 re têkildar in re yek in, ku tê vê wateyê ku qatên Cr2O3 bi ​​nisbeten yekreng li ser SDSS-ê belav bûne.
komek ji herêmên Cr yên qiraxa L-ya K-meaning, b navendên XAS yên têkildar. Encamên berawirdkirina K-meaning X-PEEM ya SDSS-ya sar-gêrkirî: komên c yên herêmên qiraxa K-meaning ên Cr L2,3 û d navendên XAS yên têkildar.
Ji bo nîşandana nexşeyek qiraxa FeL ya tevlihevtir, çar û pênc komên çêtirkirî û navendên wan ên têkildar (belavkirinên spektral) ji bo nimûneyên germ-xebitandî û sar-gêrkirî, bi rêzê ve têne bikar anîn. Ji ber vê yekê, rêjeya (%) ya Fe2+ û Fe3+ dikare bi verastkirina LCF-ê ya ku di Şekil 4-an de tê nîşandan were bidestxistin. Potansiyela pseudoelektrodê Epseudo wekî fonksiyonek Fe0 hate bikar anîn da ku nehomojeniya mîkrokîmyayî ya fîlima oksîdê ya rûyê eşkere bike. Epseudo bi qaîdeya tevlihevkirinê bi awayekî texmînkirî tê texmîn kirin,
li ku derê \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) wekhevî \(\rm{Fe} + 2e^ – \to\rm { Fe}^{2 + (3 + )}\) ye, ku bi rêzê ve 0.440 û 0.036 V ye. Deverên bi potansiyeleke kêmtir xwedî naveroka pêkhateyên Fe3+ yên bilindtir in. Belavbûna potansiyelê di nimûneyeke bi germî deformekirî de xwedî karakterek qatkirî ye ku guherîna herî zêde ya nêzîkî 0.119 V ye (Wêne 6a,b). Ev belavbûna potansiyelê bi topografiya rûyê ve girêdayî ye (Wêne 6a). Di hundirê lamellar ê bingehîn de ti guhertinên din ên têkildarî pozîsyonê nehatin dîtin (Wêne 6b). Berevajî vê, ji bo tevliheviya oksîdên cûda bi naverokên cûda yên Fe2+ û Fe3+ di SDSS-ya sar-gêrkirî de, xwezayek ne-yekreng a potansiyela derewîn dikare were dîtin (Wêne 6c, d). Oksîd û/an (oksî)hîdroksîdên Fe3+ pêkhateyên sereke yên korozyonê di pola de ne û ji bo oksîjen û avê derbas dibin50. Di vê rewşê de, tê dîtin ku giravên dewlemend bi Fe3+ li herêmê belav bûne û dikarin wekî deverên korozyonê werin hesibandin. Di vê rewşê de, gradyana di zeviya potansiyelê de, li şûna nirxa mutleq a potansiyelê, dikare wekî nîşaneyek ji bo cihê herêmên korozyonê yên çalak were hesibandin51. Ev belavbûna nehomojen a Fe2+ û Fe3+ li ser rûyê SDSS-ya sar-gêrkirî dikare taybetmendiyên kîmyewî yên herêmî biguhezîne û di şikestina fîlma oksîdê û reaksiyonên korozyonê de rûberek rûberê ya bi bandortir peyda bike, bi vî rengî dihêle ku matrîksa metalê ya bingehîn bi berdewamî korozyonê bike, ku di encamê de nehomojeniya navxweyî çêdibe. û taybetmendiyên parastinê yên çîna pasîvkirinê kêm dike.
Komên K-navîn ên herêmên qiraxa Fe L2,3 û navendên XAS yên têkildar ji bo X-PEEM-a germ-xebitî ya a–c û SDSS-a sar-gêrî ya d–f. Nexşeya koma K-navîn a a, d li ser wêneya X-PEEM-ê hatîye danîn. Potansiyelên pseudoelektrodê yên texmînkirî (epseudo) ligel diyagramên koma K-navîn têne behs kirin. Ronahiya wêneyek X-PEEM wekî rengê di Şekil 2-an de rasterast bi şîdeta vegirtina tîrêjên X-ê re rêjeyî ye.
Cr nisbeten yekreng lê rewşa kîmyayî ya cuda ya Fe dibe sedema çavkaniyên cuda yên şikestina fîlma oksîdê û şêweyên korozyonê di Ce-2507-a germ-gêrkirî û sar-gêrkirî de. Ev taybetmendiya Ce-2507-a sar-gêrkirî baş tê zanîn. Di derbarê çêbûna oksîd û hîdroksîdên Fe di hewaya atmosferîk de, reaksiyonên jêrîn di vê xebatê de wekî reaksiyonên bêalî têne girtin:
Li gorî pîvandina X-PEEM, reaksiyona jorîn di rewşên jêrîn de çêbû. Milekî piçûk ku bi Fe0 re têkildar e, bi hesinê metalîk ê bingehîn ve girêdayî ye. Reaksiyona Fe ya metalîk bi jîngehê re dibe sedema çêbûna tebeqeyek Fe(OH)2 (hevkêşeya (5)), ku sînyala Fe2+ di XAS ya qiraxa L ya Fe de zêde dike. Têkiliya dirêj bi hewayê re dê bibe sedema çêbûna oksîdên Fe3O4 û/an Fe2O3 piştî Fe(OH)252,53. Du celeb Fe yên stabîl, Fe3O4 û Fe2O3, dikarin di tebeqeyek parastinê ya dewlemend bi Cr3+ de jî çêbibin, ku Fe3O4 avahiyek yekreng û hevgirtî tercîh dike. Hebûna herduyan jî dibe sedema rewşên oksîdasyonê yên tevlihev (spektruma XAS-1). Spekruma XAS-2 bi giranî bi Fe3O4 re têkildar e. Lêbelê, spektrumên XAS-3 yên ku li çend cihan hatine dîtin veguherîna tevahî ya γ-Fe2O3 nîşan didin. Ji ber ku kûrahiya penetrasyonê ya tîrêjên X yên bê pêçan bi qasî 50 nm e, sînyala ji qata jêrîn dibe sedema şîddeteke bilindtir a lûtkeya A.
Spektuma XRD nîşan dide ku pêkhateya Fe di fîlma oksîdê de xwedî avahiyek qatqatî ye, ku bi qata oksîda Cr re têkel e. Berevajî taybetmendiya pasîfîzasyonê ya korozyonê ji ber nehomojenîteya herêmî ya Cr2O317, tevî qata yekreng a Cr2O3 di vê lêkolînê de, di vê rewşê de berxwedana korozyonê ya kêm hate dîtin, nemaze ji bo nimûneyên sar-gêrkirî. Reftara çavdêrîkirî dikare wekî nehevsengiya rewşa oksîdasyona kîmyewî ya qata jorîn (Fe) ku bandorê li performansa korozyonê dike were fêm kirin. Veguhestina hêdî ya îyonên metal an oksîjenê di tora şebekeyê de ji ber heman stoikyometrîya qatên jorîn (oksîda Fe) û jêrîn (oksîda Cr)52,53 dibe sedema têkiliyek (zeliqandin) çêtir di navbera wan de. Ev, di encamê de, berxwedana korozyonê baştir dike. Ji ber vê yekê, stoikyometrîya domdar, ango yek rewşa oksîdasyonê ya Fe, ji guhertinên stoikyometrîk ên ji nişka ve çêtir e. SDSS-ya bi germî deformekirî xwedî rûyek yekrengtir û qatek parastinê ya qalindtir e, ku berxwedana korozyonê ya çêtir peyda dike. Lêbelê, ji bo SDSS-ya sar-gêrkirî, hebûna giravên dewlemend bi Fe3+ di bin qata parastinê de yekparebûna rûyê xera dike û dibe sedema korozyona galvanîk a substrata nêzîk, ku dibe sedema kêmbûna Rp (Tabloya 1) di spektrumên EIS û berxwedana wê ya li hember korozyonê. Ji ber vê yekê, giravên ku li herêmî belav bûne û dewlemend bi Fe3+ in ji ber deformasyona plastîk bi giranî bandorê li performansa berxwedana korozyonê dikin, ku ev di vê xebatê de pêşketinek e. Ji ber vê yekê, ev lêkolîn spektromîkrografên kêmbûna berxwedana korozyonê ji ber deformasyona plastîk a nimûneyên SDSS-ya lêkolînkirî pêşkêş dike.
Herwiha, her çend hevbendiya erdên kêm di pola du-qonaxî de performansek çêtir nîşan dide jî, têkiliya vê hêmana zêdekirî bi matrîksa pola ya takekesî re di warê tevgera korozyonê de li gorî çavdêriyên mîkroskopa spektroskopîk nezelal dimîne. Sînyala Ce (li ser qiraxa XAS M) di dema gêrkirina sar de tenê li çend cihan xuya dibe, lê di dema deformasyona germ a SDSS de winda dibe, ku nîşan dide ku Ce di matrîksa pola de li şûna hevbendiya homojen cih digire. Her çend taybetmendiyên mekanîkî yên SDSS baştir nebin6,7, hebûna REE mezinahiya têketinan kêm dike û tê texmîn kirin ku çalên li eslê xwe tepeser dike54.
Di encamê de, ev xebat bandora nehevsengiya rûvî li ser korozyona SDSS-ya 2507-ê ya bi seryûmê hatî guhertin bi pîvandina naveroka kîmyewî ya pêkhateyên nanopîvanê eşkere dike. Me bi lêkolîna hejmarî ya mîkroavahî, rewşa kîmyewî ya taybetmendiyên rûvî û pêvajoya sînyalê bi karanîna komkirina K-means bersiva pirsa çima pola zengarnegir korozyonê dike, tewra dema ku bi qatek oksîdê ya parastinê ve were pêçandin jî. Hatiye destnîşankirin ku giravên dewlemend bi Fe3+, tevî hevrêziya wan a oktahedral û tetrahedral li seranserê avahiya Fe2+/Fe3+ ya tevlihev, çavkaniyek hilweşandina fîlima oksîdê û çavkaniyek korozyonê ya SDSS-ya sar-gêrkirî ne. Nangiravên ku ji hêla Fe3+ ve serdest in, tewra di hebûna qatek pasîvkirina stoîkyometrîk a Cr2O3 ya têr de jî dibin sedema berxwedana korozyonê ya xirab. Ji bilî pêşketinên metodolojîk ên ku di destnîşankirina bandora nehevsengiya kîmyewî ya nanopîvanê li ser korozyonê de hatine çêkirin, tê payîn ku xebata heyî pêvajoyên endezyariyê îlham bike da ku berxwedana korozyonê ya pola zengarnegir di dema çêkirina pola de baştir bike.
Ji bo amadekirina îngotên Ce-2507 SDSS yên ku di vê lêkolînê de hatine bikar anîn, pêkhateyên tevlihev, di nav de hevbendiya sereke ya Fe-Ce ya bi lûleyên hesinê paqij hatiye mohrkirin, di firineke enduksîyonê ya frekansa navîn a 150 kg de hatin helandin da ku pola heliyayî çêbikin û rijandin nav qalibên avêtinê. Pêkhateyên kîmyewî yên pîvandî (wt %) di Tabloya Pêvek 2 de hatine navnîş kirin. Îngot pêşî bi germî di blokan de tê çêkirin. Dûv re pola di 1050°C de ji bo 60 hûrdeman hate germkirin heta ku çareseriyek hişk çêbibe, û dûv re di avê de heta germahiya odeyê hate sarkirin. Nimûneyên lêkolînkirî bi karanîna TEM û DOE bi berfirehî hatin lêkolîn kirin da ku qonaxan, mezinahiya dan û morfolojiyê lêkolîn bikin. Agahiyên berfirehtir di derbarê nimûne û pêvajoya hilberînê de di çavkaniyên din de têne dîtin6,7.
Nimûneyên silindirî yên pêvajoyê (φ10 mm × 15 mm) ji bo pêlkirina germ bi eksena silindirê paralel bi rêça deformasyonê ya blokê ve. Pêçandina germahiya bilind bi rêjeyek zorê ya sabît di navbera 0.01-10 s-1 de di germahiyên cûda yên di navbera 1000-1150°C de bi karanîna simulatorek germî ya Gleeble-3800 hate kirin. Berî deformasyonê, nimûne di germahiya bijartî de bi rêjeya 10 °C s-1 ji bo 2 hûrdeman hatin germ kirin da ku gradyana germahiyê ji holê rakin. Piştî bidestxistina yekrengiya germahiyê, nimûne heta nirxek zorê ya rastîn a 0.7 hatin deform kirin. Piştî deformasyonê, ew tavilê bi avê tê sar kirin da ku avahiya deformkirî were parastin. Dûv re nimûneyên hişk paralel bi rêça pêçandinê ve hatin birîn. Ji bo vê lêkolîna taybetî, me nimûneyek hilbijart ku bi germî di 1050°C, 10 s-1 deform bûye ji ber mîkrohişkiya çavdêrîkirî ya bilindtir ji nimûneyên din7.
Nimûneyên girseyî (80 × 10 × 17 mm3) yên çareseriya hişk a Ce-2507 li ser makîneya deformasyonê ya sê-qonaxî ya asenkron a du-roll LG-300 hatin ceribandin, ku di nav hemî polên deformasyonê yên din de taybetmendiyên mekanîkî yên çêtirîn peyda kir6. Rêjeya zorê û kêmbûna qalindahiyê ji bo her rêyê bi rêzê ve 0.2 m·s-1 û 5% bûn.
Stasyoneke kar a elektroşîmyayî ya Autolab PGSTAT128N ji bo pîvandina elektroşîmyayî ya SDSS piştî gêrkirina sar heta kêmkirina qalindahiya 90% (1.0 wekhevê zorê rastîn) û pêlkirina germ heta 0.7 zorê rastîn di 1050 oC û 10 s-1 de hat bikar anîn. Stasyona kar xwedî şaneyek sê-elektrodî ye ku elektrodeke kalomel a têrbûyî wekî elektroda referansê, elektrodeke grafît a dijber, û nimûneyek SDSS wekî elektroda xebatê heye. Nimûne wekî silindirên bi qûtra 11.3 mm hatin birîn, ku li kêlekên wan têlên sifir hatin lehimkirin. Dûv re nimûne bi rezîna epoksî hat rijandin, û wekî elektroda xebatê qadeke vekirî ya xebatê ya 1 cm2 (rûyê jêrîn ê nimûneya silindirî) hat hiştin. Di dema saxkirina epoksîyê û di dema şûştin û cilkirinê ya paşê de baldar bin da ku ji şikestinê dûr bikevin. Rûyê xebatê bi suspensiyoneke cilkirinê ya elmasê bi mezinahiya perçeyên 1 mîkron tê lepikandin û cilkirin, bi ava distilkirî û etanolê tê paqijkirin û di hewaya sar de tê hişkkirin. Berî pîvandinên elektroşîmyayî, nimûneyên cilkirî çend rojan li hewayê hatin danîn da ku fîlmek oksîda xwezayî çêbibe. Çareseriyeke avî ya FeCl3 (6.0 wt.%), ku bi HCl re heta pH = 1.0 ± 0.01 hatiye stabîlîzekirin, ji bo lezandina korozyona pola zengarnegir55 hatiye bikar anîn, ji ber ku ew di hawîrdorên êrîşkar de tê dîtin ku tê de iyonên klorîd bi hêza oksîdasyonê ya bihêz û pH-ya nizm wekî ku ji hêla ASTM ve hatî destnîşankirin hene. Standardên pêşniyarkirî G48 û A923 ne. Nimûne berî ku pîvandin werin girtin, ji bo ku bigihîjin rewşek nêzîkî sabîtbûnê, 1 saet di çareseriya ceribandinê de hatin hiştin. Ji bo çareseriya hişk, nimûneyên germ-xebitandî û sar-gêrkirî, rêjeya frekansa pîvandina împedansê 1 × 105 ~ 0.1 Hz bû, û potansiyela çerxa vekirî (OPS) 5 mV bû, ku bi rêzê ve 0.39, 0.33, û 0.25 VSCE bû. Her ceribandina elektroşîmyayî ya her nimûneyek di bin heman mercan de herî kêm sê caran hate dubarekirin da ku dubarekirina daneyan were misoger kirin.
Ji bo pîvandinên HE-SXRD, blokên pola dupleks ên çargoşeyî yên 1 × 1 × 1.5 mm3 li ser xeta wiggler a Brockhouse ya enerjiya bilind li CLS, Kanada hatin pîvandin da ku pêkhateya qonaxê bipîvin56. Berhevkirina daneyan di germahiya odeyê de di geometriya Debye-Scherrer an geometriya veguhastinê de hate kirin. Dirêjahiya pêlê ya tîrêjên X-ê yên ku bi kalibrantê LaB6 ve hatine kalibrkirin 0.212561 Å ye, ku bi 58 keV re têkildar e, ku ji ya Cu Kα (8 keV) ku bi gelemperî wekî çavkaniya tîrêjên X-ê ya laboratûarê tê bikar anîn pir bilindtir e. Nimûne li dûrahiya 740 mm ji detektorê tê danîn. Qebareya tespîtkirinê ya her nimûneyê 0.2 × 0.3 × 1.5 mm3 ye, ku ji hêla mezinahiya tîrêjê û stûriya nimûneyê ve tê destnîşankirin. Her yek ji van daneyan bi karanîna detektorek deverê ya Perkin Elmer, detektorek tîrêjên X ya panela dûz, 200 µm pîksel, 40 × 40 cm2, bi karanîna dema ekspozyonê ya 0.3 saniye û 120 çarçoveyan hate berhev kirin.
Pîvandinên X-PEEM ên du pergalên modela bijartî li stasyona dawiya PEEM a xeta Beamline MAXPEEM di laboratuwara MAX IV (Lund, Swêd) de hatin kirin. Nimûne bi heman awayî wekî pîvandinên elektrokimyayî hatin amadekirin. Nimûneyên amadekirî çend rojan di hewayê de hatin hiştin û berî ku bi fotonên senkrotronê werin tîrêjkirin, di odeyek valahiyek ultrabilind de hatin paqijkirin. Çareseriya enerjiya tîrêjê bi pîvandina spektruma derana îyonê ji N 1 s heta 1\(\pi _g^ \ast\) ya herêma hejandinê bi hv = 401 eV di N2 de û girêdayîbûna enerjiya fotonê li ser E3/2.57 tê bidestxistin. Lihevhatina spektral ΔE (firehiya xeta spektral) ~0.3 eV li ser rêza enerjiya pîvandî da. Ji ber vê yekê, bi karanîna monokromatorek SX-700 ya guhertî bi gratingek Si 1200-xetên mm−1 ji bo qiraxa Fe 2p L2,3, qiraxa Cr 2p L2,3, qiraxa Ni 2p L2,3, û qiraxa Ce M4,5, çareseriya enerjiya xeta tîrêjê wekî E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 û herikîn ≈1012 ph/s hate texmîn kirin. Ji ber vê yekê, bi karanîna monokromatorek SX-700 ya guhertî bi gratingek Si 1200-xetên mm−1 ji bo qiraxa Fe 2p L2.3, qiraxa Cr 2p L2.3, qiraxa Ni 2p L2.3, û qiraxa Ce M4.5, çareseriya enerjiya xeta tîrêjê wekî E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 û flux ≈1012 ph/s hate texmîn kirin. 2000 û 2000 ≈1012 f/s ji bo bikaranîna modîfîcirovannogo monoxromatora SX-700 SX-700 SX-700 для Fe кромка 2p L2,3, кромка Cr 2p L2,3, кромка Ni 2p L2,3 и кромка Ce M4,5. Ji ber vê yekê, çareseriya enerjiyê ya kanala tîrêjê wekî E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 û flux ≈1012 f/s bi karanîna monokromatorek SX-700 ya guhertî bi gratingek Si ya 1200 xet/mm ji bo qiraxa Fe 2p L2,3, qiraxa Cr 2p L2.3, qiraxa Ni 2p L2.3, û qiraxa Ce M4.5 hate texmîn kirin.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0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Ce 4,3 边缹缘,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 逹0过单色器 和 SI 1200 线 mm-1 光栅 于 Fe 2P 2P 2P L2.3 边缘、Cr 2p L2.3 边缘、Ni 2p L2.3 光栅 于Ji ber vê yekê, dema ku monokromatorek SX-700 a guhertî û şebekeyek Si ya 1200 rêzî. 3 tê bikar anîn, qiraxa Cr 2p L2.3, qiraxa Ni 2p L2.3 û qiraxa Ce M4.5.Enerjiya fotonê bi gavên 0.2 eV berfireh bikin. Li ser her enerjiyê, wêneyên PEEM bi karanîna detektorek CMOS ya TVIPS F-216 bi girêdanek fîber optîk a 2 x 2 binning hatin tomar kirin ku 1024 × 1024 pîksel di qadeke dîtinê ya 20 µm de peyda dike. Dema eşkerekirina wêneyan 0.2 saniye ye, bi navînî 16 çarçove. Enerjiya wêneya fotoelektronê bi awayekî tê hilbijartin ku sînyala elektrona duyemîn a herî zêde peyda bike. Hemî pîvandin di bûyera normal a tîrêjek fotonê ya bi polarîzasyona xêzikî de têne kirin. Ji bo bêtir agahdarî li ser pîvandinan, lêkolînek berê bibînin58. Piştî lêkolîna moda tespîtkirina hilberîna elektrona tevahî (TEY)59 û sepandina wê di X-PEEM de, kûrahiya tespîtkirina vê rêbazê ji bo sînyala Cr li ~4-5 nm û ji bo sînyala Fe li ~6 nm tê texmîn kirin. Kûrahiya Cr pir nêzîkî qalindahiya fîlma oksîdê ye (~4 nm)60,61 dema ku kûrahiya Fe ji qalindahiya fîlma oksîdê mezintir e. XAS-ya ku li nêzî qiraxa FeL hatî berhevkirin, tevlîheviyek ji oksîda hesin XAS û FeO2 ya ji matrîksê ye. Di rewşa yekem de, şîdeta elektronên ku têne derxistin ji ber hemî celebên gengaz ên elektronan e ku beşdarî TEY dibin. Lêbelê, sînyalek hesinê paqij ji bo ku elektron ji qata oksîdê derbas bibin, bigihîjin rûyê erdê û ji hêla analîzker ve werin berhevkirin, enerjiya kînetîk a bilindtir hewce dike. Di vê rewşê de, sînyala Fe0 bi giranî ji ber elektronên LVV Auger û elektronên duyemîn ên ku ji hêla wan ve têne derxistin e. Wekî din, şîdeta TEY-ya ku ji hêla van elektronan ve tê pêşkêş kirin di dema rêça revîna elektronan de kêm dibe49 û îmzeya spektral a Fe0 di nexşeya XAS-ya hesin de bêtir kêm dike.
Yekkirina kolandina daneyan di nav kubên daneyan de (daneyên X-PEEM) gaveke sereke ye di derxistina agahiyên têkildar (taybetmendiyên kîmyewî an fîzîkî) de bi awayekî piralî. Komkirina K-means bi berfirehî di gelek waran de tê bikar anîn, di nav de dîtina makîneyê, pêvajoya wêneyê, naskirina qalibên bêçavdêrî, aqilê sûnî, û analîza dabeşkirinê24. Bo nimûne, komkirina K-means ji bo komkirina daneyên wêneyên hîperspektral baş tê sepandin62. Di prensîbê de, ji bo daneyên pir-objeyan, algorîtmaya K-means dikare wan bi hêsanî li gorî agahiyên li ser taybetmendiyên wan (taybetmendiyên enerjiya fotonê) kom bike. Komkirina K-means algorîtmayek dubarekirî ye ji bo dabeşkirina daneyan di K komên ne-hevgirtî (kom) de, ku her pîksel aîdî komeke taybetî ye li gorî belavbûna fezayî ya nehomojenîteya kîmyewî di pêkhateya mîkrostruktura pola de. Algorîtmaya K-means ji du gavan pêk tê: gava yekem K navendroidan hesab dike, û gava duyemîn her xalekê ji komeke bi navendroidên cîran re vediqetîne. Navenda giraniyê ya komekê wekî navîniya aritmetîkî ya xalên daneyan (spektrumên XAS) yên wê komê tê pênasekirin. Ji bo pênasekirina navendên cîran wekî dûrên Euclidean dûrbûnên cûda hene. Ji bo wêneyek têketinê ya px,y (x û y çareserî bi pîkselan in), CK navenda giraniyê ya komê ye; ev wêne dûv re dikare bi karanîna K-means63 were dabeş kirin (kom kirin) di K koman de. Gavên dawîn ên algorîtmaya komkirina K-means ev in:
Gav 2. Asta endametiya hemû pîkselan li gorî navendê niha hesab bike. Bo nimûne, ew ji dûrahiya Euklîdî d di navbera navend û her pîkselê de tê hesibandin:
Gava 3. Her pîkselê li navenda herî nêzîk bicîh bikin. Piştre pozîsyonên K navendên navendî wiha ji nû ve hesab bikin:
Gava 4. Pêvajoyê dubare bikin (hevkêşeyên (7) û (8)) heta ku navend li hev bicivin. Encamên kalîteya komê ya dawîn bi hilbijartina çêtirîn a navendeyên destpêkê re pir têkildar in63. Ji bo avahiya daneyên PEEM ên wêneyên pola, bi gelemperî X (x × y × λ) kubek ji daneyên rêza 3D ye, di heman demê de eksên x û y agahdariya fezayî (çareseriya pîkselê) temsîl dikin û eksên λ bi moda spektral a enerjiyê ya fotonan re têkildar in. Algorîtmaya K-means ji bo lêkolîna herêmên balkêş di daneyên X-PEEM de bi veqetandina pîkselan (kom an jî bin-blokan) li gorî taybetmendiyên wan ên spektral û derxistina navendê çêtirîn (xêza spektral a XAS) ji bo her analît (kom) hate bikar anîn. Ew ji bo lêkolîna belavkirina fezayî, guhertinên spektral ên herêmî, tevgera oksîdasyonê û rewşa kîmyewî tê bikar anîn. Mînakî, algorîtmaya komkirina K-means ji bo herêmên qiraxa Fe L û qiraxa Cr di X-PEEM-a germ-xebitî û sar-gêrkirî de hate bikar anîn. Ji bo dîtina kom û navendên herî baş, hejmareke cuda ji K-koman (herêmên mîkroavahî) hatin ceribandin. Dema ku grafîk tê nîşandan, pîksel ji nû ve li navendên komên rast têne veqetandin. Her belavkirina rengan li gorî navenda komê ye, ku rêzkirina fezayî ya tiştên kîmyewî an fîzîkî nîşan dide. Navendînên hatine derxistin tevliheviyên xêzikî yên spektrumên saf in.
Agahiyên ku piştgiriyê didin encamên vê lêkolînê, li ser daxwazek maqûl ji nivîskarê WC-ê yê têkildar peyda dibin.
Sieurin, H. & Sandström, R. Berxwedana şikestinê ya pola dupleks a zengarnegir a qelandî. Sieurin, H. & Sandström, R. Berxwedana şikestinê ya pola dupleks a zengarnegir a qelandî. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Berxwedana şikestinê ya pola zengarnegir a dupleks a weldkirî. 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. Berxwedana şikestinê ya pola zengarnegir ên dupleks ên qelandî.proje. fraktal. por. 73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Berxwedana korozyonê ya pola zengarnegir ên dupleks di asîdên organîk û hawîrdorên asîd/klorîd ên organîk ên bijartî de. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Berxwedana korozyonê ya pola zengarnegir ên dupleks di asîdên organîk û hawîrdorên asîd/klorîd ên organîk ên bijartî de.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. û Van Der Merwe, J. Berxwedana korozyonê ya pola zengarnegir ên dupleks di jîngehên bi hin asîdên organîk û asîd/klorîdên organîk de. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. J. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. û Van Der Merwe, J. Berxwedana korozyonê ya pola zengarnegir ên dupleks di jîngehên bi hin asîdên organîk û asîd/klorîdên organîk de.dijî-korozyonê. Method Mater 57, 107–117 (2010).
Barella S. û yên din. Taybetmendiyên oksîdkirina korozyonê yên alavên dupleks ên Fe-Al-Mn-C. Materyalên 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Nifşê nû yê pola super dupleks ji bo hilberîna gaz û petrolê ya alavên. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Nifşê nû yê pola super dupleks ji bo hilberîna gaz û petrolê ya alavên.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Nifşê nû yê pola super dupleks ji bo alavên hilberîna petrol û gazê.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Nifşê nû yê pola super dupleks ji bo alavên hilberîna gaz û petrolê. Webînara E3S. 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Lêkolîna li ser tevgera deformasyona germ a pola zengarnegir a dupleks a pola 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Lêkolîna li ser tevgera deformasyona germ a pola zengarnegir a dupleks a pola 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 2507. Metal. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Lêkolînek li ser Reftara Deformasyona Germ a Pola Zengarnegir a Dupleks a Tîpa 2507. Metall. 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. û Utaisansuk, V. Lêkolîna Reftara Deformasyona Germ a Pola Zengarnegir a Dupleks a Tîpa 2507. Metal.alma mater. trans. A 48, 95–108 (2017).
Zhou, T. û yên din. Bandora gerandina sar a kontrolkirî li ser mîkroavahî û taybetmendiyên mekanîkî yên pola zengarnegir a super-duplex SAF 2507 a bi seryûmê hatî guherandin. alma mater. zanist. proje. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. û yên din. Avahiya ji ber deformasyona germ û taybetmendiyên mekanîkî yên pola zengarnegir a super-duplex SAF 2507 a bi seryûmê hatî guherandin. J. Alma mater. tanka hilanînê. teknolojî. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Bandora elementên erdên nadir li ser tevgera oksîdasyona germahiya bilind a pola austenîtîk. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Bandora elementên erdên nadir li ser tevgera oksîdasyona germahiya bilind a pola austenîtîk.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. û Zheng K. Bandora elementên erdên nadir li ser tevgera pola austenîtîk di bin oksîdasyona germahiya bilind de. Zheng, Z., Wang, S., Dirêj, 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., Dirêj, J., Wang, J. & Zheng, K.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. û Zheng K. Bandora elementên erdên nadir li ser tevgera pola austenîtîk di oksîdasyona germahiya bilind de.korozyon. zanist. 164, 108359 (2020).