Misaotra anao nitsidika ny Nature.com. Voafetra ny fanohanana CSS amin'ny dikan-tranonkala ampiasainao. Ho an'ny traikefa tsara indrindra, manoro hevitra anao izahay hampiasa navigateur nohavaozina (na hanafoana ny Compatibility Mode ao amin'ny Internet Explorer). Mandritra izany fotoana izany, mba hahazoana antoka fa mitohy ny fanohanana, dia hampiseho ny tranonkala tsy misy styles sy JavaScript izahay.
Ny vy tsy misy harafesina ampiasaina betsaka sy ireo dikan-teny vita amin'ny vy dia mahatohitra ny harafesina amin'ny toe-javatra manodidina noho ny sosona passivation misy chromium oxide. Ny harafesina sy ny fihotsahan'ny vy dia mifandray amin'ny faharavan'ireo sosona ireo, saingy mahalana amin'ny ambaratonga mikroskopika, miankina amin'ny niandohan'ny tsy fitoviana amin'ny ety ambonin'ny tany. Amin'ity asa ity, ny tsy fitoviana simika amin'ny ety ambonin'ny tany amin'ny ambaratonga nano hita amin'ny alàlan'ny mikroskopia spectroscopic sy ny fanadihadiana chemometric dia manjaka tsy ampoizina amin'ny fahapotehana sy ny harafesina amin'ny vy tsy misy harafesina super duplex cerium novaina mangatsiaka 2507 (SDSS) mandritra ny fitondrany fiovana amin'ny endrika mafana. Na dia naneho fandrakofana mitovy amin'ny sosona Cr2O3 voajanahary aza ny mikroskopia photoelectron X-ray, ny SDSS novaina mangatsiaka dia naneho vokatra passivation ratsy noho ny fizarana eo an-toerana ny nanoislands manankarena Fe3+ eo amin'ny sosona oxide Fe/Cr. Io fahalalana io amin'ny ambaratonga atomika dia manome fahatakarana lalina momba ny harafesina vy tsy misy harafesina ary antenaina hanampy amin'ny ady amin'ny harafesina amin'ny metaly mitovy amin'izany.
Hatramin'ny namoronana ny vy tsy misy harafesina, ny fanoherana ny harafesina amin'ny firaka ferrochromium dia nolazaina fa avy amin'ny chromium, izay mamorona oksida/oxyhydroxide matanjaka izay mampiseho fihetsika passivating amin'ny ankamaroan'ny tontolo iainana. Raha ampitahaina amin'ny vy tsy misy harafesina mahazatra (austenitic sy ferritic), ny vy tsy misy harafesina super duplex (SDSS) izay manana fanoherana ny harafesina tsara kokoa dia manana toetra mekanika ambony1,2,3. Ny tanjaka mekanika mitombo dia ahafahana mamorona endrika maivana kokoa sy compact kokoa. Mifanohitra amin'izany, ny SDSS ara-toekarena dia manana fanoherana avo lenta amin'ny harafesina pitting sy crevice, ka miteraka androm-piainana lava kokoa ary fampiharana mivelatra kokoa amin'ny fanaraha-maso ny fandotoana, ny fitoeran-javatra simika, ary ny indostrian'ny solika sy entona an-dranomasina4. Na izany aza, ny mari-pana fitsaboana hafanana tery sy ny tsy fahafahana mamorona dia manakana ny fampiharana azy amin'ny ankapobeny. Noho izany, ny SDSS dia novaina mba hanatsarana ireo toetra voalaza etsy ambony. Ohatra, ny fanovana Ce sy ny fanampiana betsaka ny N 6, 7, 8 dia nampidirina tao amin'ny 2507 SDSS (Ce-2507). Ny fifantohana mety tsara amin'ny singa tsy fahita firy (Ce) 0.08 wt.% dia misy fiantraikany tsara amin'ny toetra mekanikan'ny DSS, satria manatsara ny fanatsarana ny voam-bary sy ny tanjaky ny sisin'ny voam-bary. Nohatsaraina ihany koa ny fanoherana ny fikikisana sy ny harafesina, ny tanjaky ny fihenjanana sy ny tanjaky ny vokatra, ary ny fahafaha-miasa amin'ny hafanana9. Ny azota betsaka dia afaka manolo ny votoatin'ny nikela lafo vidy, ka mahatonga ny SDSS ho mahomby kokoa amin'ny vidiny10.
Vao haingana, ny SDSS dia novaina endrika plastika tamin'ny mari-pana samihafa (mari-pana ambany, mangatsiaka ary mafana) mba hahazoana toetra mekanika tsara dia tsara6,7,8. Na izany aza, ny fanoherana tsara ny harafesina amin'ny SDSS dia noho ny fisian'ny sarimihetsika oksida manify eo amin'ny velarana, izay voakasiky ny anton-javatra maro, toy ny fisian'ny dingana maro miaraka amin'ny sisin-tany samihafa, ny precipitates tsy ilaina ary ny fihetsika samihafa. ny microstructure anatiny tsy mitovy amin'ny dingana austenitic sy ferritic isan-karazany dia novaina endrika7. Noho izany, ny fandalinana ny toetran'ny microdomain an'ny sarimihetsika toy izany amin'ny ambaratongan'ny rafitra elektronika dia tena zava-dehibe amin'ny fahatakarana ny harafesina SDSS ary mitaky teknika fanandramana sarotra. Hatreto, ny fomba saro-pady amin'ny velarana toy ny spectroscopy electron Auger11 sy ny spectroscopy photoelectron X-ray12,13,14,15 ary koa ny rafitra photoelectron photoelectron mafy X-ray dia manavaka, saingy matetika tsy mahavita manasaraka, ny toetry ny simikan'ny singa iray ihany amin'ny teboka samihafa amin'ny habakabaka amin'ny nanoscale. Fikarohana maromaro vao haingana no nampifandray ny oksidasiona eo an-toerana amin'ny chromium amin'ny fihetsika harafesina hita amin'ny vy tsy misy harafesina austenitic 17, vy tsy misy harafesina martensitic 18, ary SDSS 19, 20. Na izany aza, ireo fanadihadiana ireo dia nifantoka indrindra tamin'ny fiantraikan'ny tsy fitoviana Cr (ohatra, ny toetry ny oksidasiona Cr3+) amin'ny fanoherana ny harafesina. Ny tsy fitoviana lateral amin'ny toetry ny oksidasiona amin'ny singa dia mety ho vokatry ny fitambarana samihafa misy singa mitovy, toy ny oksida vy. Ireo fitambarana ireo dia mandova habe kely voahodina amin'ny fomba thermomekanika mifanakaiky akaiky, saingy tsy mitovy amin'ny firafiny sy ny toetry ny oksidasiona16,21. Noho izany, ny fanehoana ny faharavan'ny sarimihetsika oksida sy ny fanesorana ny lavaka dia mitaky fahatakarana ny tsy fitoviana amin'ny velarana amin'ny ambaratonga mikroskopika. Na eo aza ireo fepetra takiana ireo, ny fanombanana ara-kajy toy ny tsy fitoviana lateral oxidation, indrindra ny vy amin'ny ambaratonga nano/atomika, dia mbola tsy ampy ary ny lanjany amin'ny fanoherana ny harafesina dia mbola tsy voadinika. Hatramin'ny vao haingana, ny toetran'ny singa simika isan-karazany, toy ny Fe sy Ca, dia nohazavaina tamin'ny alalan'ny isa tamin'ny santionan'ny vy tamin'ny alalan'ny mikroskopia photoelektron X-ray malefaka (X-PEEM) tao amin'ny toeram-pamokarana taratra synchrotron amin'ny ambaratonga nano. Miaraka amin'ny teknika spectroscopy absorption X-ray saro-pady simika (XAS), ny X-PEEM dia ahafahana mandrefy XAS miaraka amin'ny famaha avo lenta ara-toerana sy ara-spektraly, manome fampahalalana simika momba ny firafitry ny singa sy ny toetran'ny simikany miaraka amin'ny famaha avo lenta ara-toerana hatramin'ny ambaratonga nanometer 23. Ity fandinihana ara-spektraly ny toerana nanombohana eo ambanin'ny mikroskopia ity dia manamora ny fanandramana simika eo an-toerana ary afaka mampiseho ara-toerana ny fiovana simika tsy mbola nojerena teo aloha tao amin'ny sosona Fe.
Ity fandalinana ity dia manitatra ny tombony azo avy amin'ny PEEM amin'ny famantarana ny fahasamihafan'ny simika amin'ny ambaratonga nano ary manolotra fomba famakafakana ny velaran-tany amin'ny ambaratonga atomika mba hahatakarana ny fitondran-tenan'ny harafesina amin'ny Ce-2507. Mampiasa angon-drakitra kemometrika kluster K-means24 izy io mba hanoritana ny firafitry ny simika manerantany (heterogeneity) an'ireo singa voakasik'izany, miaraka amin'ny toetran'izy ireo simika aseho amin'ny endrika statistika. Tsy toy ny tranga mahazatra momba ny harafesina vokatry ny fahasimban'ny sarimihetsika chromium oxide, ny tsy fahampian'ny passivation sy ny tsy fahampian'ny fanoherana ny harafesina dia lazaina fa vokatry ny nanoislands manankarena Fe3+ eo akaikin'ny sosona oxide Fe/Cr, izay mety ho vokatry ny oksida miaro. Eo amin'ny toerana misy ny fahasimbana, dia misy sarimihetsika miforona izay miteraka harafesina.
Ny fihetsiky ny SDSS 2507 amin'ny fahasimbana dia nodinihina voalohany tamin'ny alàlan'ny fandrefesana elektrokimia. Ao amin'ny sary 1, ny sary 1 dia mampiseho ny fiolahana Nyquist sy Bode ho an'ny santionany voafantina ao anaty vahaolana asidra (pH = 1) an'ny FeCl3 amin'ny mari-pana ao an-trano. Ny elektrolita voafantina dia miasa ho toy ny oksidana matanjaka, izay mampiavaka ny fironan'ny sarimihetsika passivation ho simba. Na dia tsy nandalo fialofana marin-toerana tamin'ny mari-pana ao an-trano aza ny fitaovana, ireo fanadihadiana ireo dia nanome fahatakarana momba ny mety ho tsy fahombiazana sy ny dingana aorian'ny fahasimbana. Ny circuit mitovy (Sary 1d) dia nampiasaina mba hampifanaraka ny spectra electrochemical impedance spectroscopy (EIS), ary ny valin'ny fampifanarahana mifanaraka amin'izany dia aseho amin'ny Tabilao 1. Niseho ny antsasaky ny faribolana tsy feno rehefa notsapaina ny santionany notsaboina tamin'ny vahaolana sy niasana tamin'ny hafanana, raha toa kosa ny antsasaky ny faribolana voatsindry mifanaraka amin'izany dia nanakodia mangatsiaka (Sary 1b). Ao amin'ny spectra EIS, ny radius antsasaky ny faribolana dia azo heverina ho fanoherana ny polarization (Rp) 25,26. Eo amin'ny 135 kΩ cm-2 eo ho eo ny Rp an'ny SDSS voatsabo amin'ny vahaolana ao amin'ny Tabilao 1, na izany aza, ho an'ny SDSS miasa amin'ny hafanana sy mangatsiaka dia afaka mahita sanda ambany kokoa isika, 34.7 sy 2.1 kΩ cm–2 tsirairay avy. Io fihenan'ny Rp io dia manondro fiantraikany ratsy ateraky ny fiovaovan'ny endrika plastika amin'ny passivation sy ny fanoherana ny harafesina, araka ny aseho amin'ny tatitra teo aloha 27, 28, 29, 30.
a Nyquist, b, c Bode impedance sy diagram phase, ary modely circuit mitovy amin'ny d, izay RS ny fanoherana ny electrolyte, Rp ny fanoherana ny polarization, ary QCPE ny oxide singa phase tsy miovaova ampiasaina hamolavolana ny capacitance tsy idealy (n). Ny fandrefesana EIS dia natao tamin'ny potential tsy misy enta-mavesatra.
Aseho ao amin'ny kisarisary Bode ny tsy miovaova laharana voalohany ary ny lembalemba avo lenta dia maneho ny fanoherana ny elektrolita RS26. Rehefa mihena ny matetika, dia mitombo ny fanoherana ary hita ny zoro dingana ratsy, izay manondro ny capacitance dominance. Mitombo ny zoro dingana, mitazona ny sandany ambony indrindra amin'ny elanelana matetika midadasika, ary avy eo mihena (Sary 1c). Na izany aza, amin'ireo tranga telo ireo dia mbola latsaky ny 90° io sanda ambony indrindra io, izay manondro ny fitondran-tena capacitive tsy tonga lafatra noho ny dispersion capacitive. Noho izany, ny singa dingana tsy miova QCPE (CPE) dia ampiasaina hanehoana ny fizarana capacitance interfacial avy amin'ny roughness surface na inhomogeneity, indrindra amin'ny lafiny atomika, jeometrika fractal, porosity electrode, potential tsy mitovy, ary fizarana courant miankina amin'ny surface. Jeometrika electrode31,32. Impedance CPE:
izay j ny isa foronina ary ω ny fatran'ny zoro. Ny QCPE dia tsy miovaova tsy miankina amin'ny fatran'ny herinaratra mifanandrify amin'ny faritra misokatra mavitrika amin'ny electrolyte. Ny n dia isa herinaratra tsy misy refy izay mamaritra ny fivilian-dalana avy amin'ny fitondran-tena capacitive idealy an'ny capacitor, izany hoe arakaraka ny maha akaiky ny n amin'ny 1, dia arakaraka ny maha akaiky ny CPE amin'ny capacitance madio, ary raha akaiky ny aotra ny n, dia fanoherana izany. Ny fivilian-dalana kely amin'ny n, akaikin'ny 1, dia manondro ny fitondran-tena capacitive tsy idealy amin'ny velarana aorian'ny fitsapana polarization. Ny QCPE amin'ny SDSS mangatsiaka dia avo kokoa noho ny vokatra mitovy, izay midika fa tsy dia mitovy ny kalitaon'ny velarana.
Mifanaraka amin'ny ankamaroan'ny toetran'ny vy tsy misy harafesina mahatohitra ny harafesina, ny votoatin'ny Cr avo lenta ao amin'ny SDSS dia mazàna miteraka fanoherana tsara kokoa ny SDSS amin'ny harafesina noho ny fisian'ny sarimihetsika oksida miaro passive eo amin'ny velarana17. Ity sarimihetsika passivating ity dia mazàna manankarena amin'ny oksida Cr3+ sy/na hydroxides, izay mampiditra indrindra ny oksida Fe2+, Fe3+ ary/na (oxy)hydroxides 33. Na dia mitovy aza ny fitoviana eo amin'ny velarana, ny sosona oksida passivating, ary tsy misy vaky hita maso eo amin'ny velarana, araka ny voafaritry ny sary mikroskopika,6,7 dia samy hafa ny fihetsiky ny SDSS miasa mafana sy mangatsiaka ary noho izany dia mitaky fandalinana lalina momba ny fiovaovan'ny bitika sy ny toetran'ny firafitry ny vy.
Nodinihina tamin'ny alalan'ny fampiasana taratra X angovo avo lenta anatiny sy synchrotron (Sary Fanampiny 1, 2) ny firafitry ny vy tsy misy harafesina simba. Misy fanadihadiana amin'ny antsipiriany ao amin'ny Fampahalalana Fanampiny. Na dia mifanaraka amin'ny karazana dingana lehibe aza izany, dia hita fa misy fahasamihafana eo amin'ny ampahan'ny volume amin'ny dingana, izay voatanisa ao amin'ny Tabilao Fanampiny 1. Mety ho vokatry ny ampahan'ny phase heterogeneous eo amin'ny velarana sy ny ampahan'ny volume (XRD) izay iharan'ny halaliny samihafa amin'ny fampiasana diffraction X-ray miaraka amin'ny loharanon-kery isan-karazany amin'ny photons miditra ny fahasamihafana. Ny ampahany betsaka kokoa amin'ny austenite amin'ny santionany mangatsiaka, voafaritry ny XRD avy amin'ny loharano laboratoara, dia manondro passivation tsara kokoa ary avy eo dia fanoherana ny harafesina tsara kokoa35, raha toa kosa ny valiny marina sy statistika kokoa dia manondro fironana mifanohitra amin'ny ampahany amin'ny dingana. Ankoatra izany, ny fanoherana ny harafesina amin'ny vy dia miankina amin'ny haavon'ny fanadiovana ny voa, ny fihenan'ny haben'ny voa, ny fitomboan'ny microdeformations ary ny hakitroky ny dislocation izay mitranga mandritra ny fitsaboana thermomechanical36,37,38. Ireo santionany nokarakaraina tamin'ny hafanana dia mampiseho toetra voamaina kokoa, izay manondro ireo voamaina mitovy habe amin'ny mikrônôma, raha toa kosa ireo peratra malama hita amin'ireo santionany nokororohina mangatsiaka (Sary Fanampiny 3) dia manondro fanatsarana ny voamaina amin'ny ambaratonga nano tamin'ny asa teo aloha6, izay tokony handray anjara amin'ny fiforonan'ny sarimihetsika passivation. ary ny fitomboan'ny fanoherana ny harafesina. Ny hakitroky ny dislocation avo kokoa dia matetika mifandray amin'ny fanoherana ambany kokoa ny pitting, izay mifanaraka tsara amin'ny fandrefesana elektrokimia.
Nodinihina tamin'ny fomba mirindra ny fiovan'ny toetran'ny simika ao amin'ny microdomains amin'ny singa fototra amin'ny alàlan'ny X-PEEM. Na dia eo aza ny habetsahan'ny singa mifangaro, ny Cr, Fe, Ni, ary Ce39 no nofidiana teto satria ny Cr no singa fototra amin'ny fananganana ny sarimihetsika passivation, ny Fe no singa lehibe amin'ny vy, ary ny Ni dia manatsara ny passivation ary mandanjalanja ny rafitra ferrite-austenitic phase sy ny tanjon'ny fanovana ny Ce. Amin'ny alàlan'ny fanitsiana ny angovon'ny taratra synchrotron, ny RAS dia norakofana avy amin'ny velarana tamin'ny endri-javatra lehibe toy ny Cr (sisiny L2.3), Fe (sisiny L2.3), Ni (sisiny L2.3) ary Ce (sisiny M4.5), ny famolavolana mafana sy ny fanodinam-bokatra mangatsiaka Ce-2507 SDSS. Natao ny fanadihadiana angon-drakitra mety amin'izany tamin'ny alàlan'ny fampidirana ny calibration angovo amin'ny angon-drakitra navoaka (ohatra XAS 40, 41 amin'ny Fe L2, sisiny 3).
Eo amin'ny sary 2 dia mampiseho ny sarin'ny X-PEEM an'ny Ce-2507 SDSS nokarakaraina mafana (Sary 2a) sy nokosehina mangatsiaka (Sary 2d) sy ny sisin'ny XAS mifandraika amin'ny Cr sy Fe L2,3 amin'ny toerana voamarika tsirairay. Ny sisin'ny L2,3 amin'ny XAS dia mandinika ny toetry ny 3d tsy misy mponina aorian'ny photoexcitation elektrôna amin'ny ambaratonga fizarana spin-orbit 2p3/2 (sisiny L3) sy 2p1/2 (sisiny L2). Ny fampahalalana momba ny toetry ny valence an'ny Cr dia azo avy amin'ny XAS eo amin'ny sisin'ny L2,3 ao amin'ny Sary 2b, e. Fampitahana amin'ny mpitsara. Ny 42,43 dia naneho fa nisy tendrony efatra hita teo akaikin'ny sisin'ny L3, antsoina hoe A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV) ary D (582.2 eV), izay maneho ny Cr3+ octahedral, mifanaraka amin'ny ion Cr2O3. Mifanaraka amin'ny kajy teorika aseho amin'ny takelaka b sy e, azo avy amin'ny kajy maromaro momba ny saha kristaly eo amin'ny interface Cr L2.3 mampiasa saha kristaly 2.0 eV44, ireo spektra fanandramana. Samy voarakotra sosona Cr2O3 mitovy tsara ny velaran'ny SDSS niasana mafana sy mangatsiaka.
Sary mafana X-PEEM an'ny SDSS niova endrika ara-mafana mifanaraka amin'ny sisin'ny b Cr L2.3 sy ny sisin'ny c Fe L2.3, d Sary mafana X-PEEM an'ny SDSS nangonina mangatsiaka mifanaraka amin'ny sisin'ny e Cr L2.3 sy ny sisin'ny f Fe L2.3 (f). Ny spektra XAS dia aseho amin'ny toerana ara-habakabaka samihafa voamarika amin'ny sary mafana (a, d), ny tsipika volomboasary teboka ao amin'ny (b) sy (e) dia maneho ny spektra XAS nohadihadiana an'ny Cr3+ miaraka amin'ny sandan'ny saha kristaly 2.0 eV. Ho an'ny sary X-PEEM, ampiasao paleta mafana mba hanatsarana ny famakiana ny sary, izay ny loko avy amin'ny manga ka hatramin'ny mena dia mifanandrify amin'ny hamafin'ny fidiran'ny taratra X (avy amin'ny ambany ka hatramin'ny avo).
Na inona na inona tontolo simika misy ireo singa metaly ireo, dia tsy niova ny toetran'ny singa mifangaro Ni sy Ce tamin'ny fanampiana ireo santionany roa ireo. Sary fanampiny. Ny sary 5-9 dia mampiseho ny sary X-PEEM sy ny spectra XAS mifandraika amin'izany ho an'ny Ni sy Ce amin'ny toerana samihafa eo amin'ny velaran'ny santionany nokarakaraina tamin'ny hafanana sy ny mangatsiaka. Ny Ni XAS dia mampiseho ny toetry ny oksidasionan'ny Ni2+ manerana ny velaran'ny santionany nokarakaraina tamin'ny hafanana sy ny mangatsiaka (Fifanakalozan-kevitra fanampiny). Tsara homarihina fa, raha ny santionany nokarakaraina tamin'ny hafanana, dia tsy hita ny famantarana XAS an'ny Ce, raha ny santionany nokarakaraina tamin'ny hatsiaka kosa, dia hita ny spectra an'ny Ce3+. Ny fandinihana ireo teboka Ce amin'ny santionany nokarakaraina tamin'ny hatsiaka dia naneho fa ny Ce dia miseho indrindra amin'ny endrika precipitates.
Ao amin'ny SDSS niova endrika ara-hafanana, dia tsy nisy fiovana ara-drafitra teo an-toerana tao amin'ny XAS teo amin'ny sisin'ny Fe L2,3 hita (Sary 2c). Na izany aza, ny matrisin'ny Fe dia manova ny toetrany simika amin'ny teboka fito voafantina kisendrasendra amin'ny SDSS mangatsiaka, araka ny aseho amin'ny Sary 2f. Ho fanampin'izany, mba hahazoana hevitra marina momba ny fiovan'ny toetran'ny Fe amin'ny toerana voafantina ao amin'ny Sary 2f, dia nisy fanadihadiana teo an-toerana natao (Sary 3 sy Sary Fanampiny 10) izay nisafidianana faritra boribory kely kokoa. Ny spektra XAS an'ny sisin'ny Fe L2,3 amin'ny rafitra α-Fe2O3 sy ny oksida oktahedral Fe2+ dia nalaina modely tamin'ny kajy sehatra kristaly maromaro mampiasa sehatra kristaly 1.0 (Fe2+) sy 1.0 (Fe3+)44. Marihina fa ny α-Fe2O3 sy ny γ-Fe2O3 dia manana simetria eo an-toerana samihafa45,46, ny Fe3O4 dia manana fitambaran'ny Fe2+ sy Fe3+,47, ary ny FeO45 dia oksida Fe2+ roa sosona (3d6). Marihina fa ny α-Fe2O3 sy ny γ-Fe2O3 dia manana simetria eo an-toerana samihafa45,46, ny Fe3O4 dia manana fitambaran'ny Fe2+ sy Fe3+,47, ary ny FeO45 amin'ny maha-oksida Fe2+ mizara roa azy (3d6).Mariho fa ny α-Fe2O3 sy ny γ-Fe2O3 dia manana simetria eo an-toerana samihafa45,46, ny Fe3O4 dia mampifangaro ny Fe2+ sy ny Fe3+,47 ary ny FeO45 amin'ny endrika oksida Fe2+ (3d6) izay samy hafa endrika.Mariho fa samy hafa ny simetria eo an-toerana an'ny α-Fe2O3 sy γ-Fe2O345, ny Fe3O4 dia manana fitambaran'ny Fe2+ sy Fe3+,47 ary ny FeO45 dia miasa toy ny oksida Fe2+ divalent formal (3d6). Ny ion Fe3+ rehetra ao amin'ny α-Fe2O3 dia manana toerana Oh ihany, raha ny γ-Fe2O3 kosa dia matetika asehon'ny spinel Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 misy banga amin'ny toerana eg. Noho izany, ny ion Fe3+ ao amin'ny γ-Fe2O3 dia samy manana toerana Td sy Oh. Araka ny voalaza tao amin'ny lahatsoratra teo aloha,45 na dia samy hafa aza ny tahan'ny hamafin'izy roa, ny tahan'ny hamafin'izy ireo eg/t2g dia ≈1, raha amin'ity tranga ity kosa ny tahan'ny hamafin'ny eg/t2g dia eo amin'ny 1 eo ho eo. Izany dia manilika ny mety ho fisian'ny Fe3+ ihany amin'izao toe-javatra misy ankehitriny. Raha jerena ny trangan'ny Fe3O4 miaraka amin'ny Fe2+ sy Fe3+, ny endri-javatra voalohany, izay fantatra fa manana sisin'ny L3 malemy kokoa (matanjaka kokoa) ho an'ny Fe, dia manondro isa kely kokoa (lehibe kokoa) amin'ny toetry ny t2g tsy misy mponina. Mihatra amin'ny Fe2+ (Fe3+) izany, izay mampiseho fa ny endri-javatra voalohany amin'ny fitomboana dia manondro fitomboan'ny votoatin'ny Fe2+47. Ireo valiny ireo dia mampiseho fa ny fiaraha-miainan'ny Fe2+ sy γ-Fe2O3, α-Fe2O3 ary/na Fe3O4 no manjaka amin'ny velaran'ny akora mifangaro mangatsiaka.
Sary nohalehibeazina tamin'ny alalan'ny sary mafana avy amin'ny fotoelektronika an'ny spektra XAS (a, c) sy (b, d) miampita ny sisin'ny Fe L2,3 amin'ny toerana ara-habakabaka samihafa ao anatin'ny faritra voafantina 2 sy E ao amin'ny Sary 2d.
Ny angon-drakitra azo avy amin'ny andrana (Sary 4a sy Sary Fanampiny 11) dia aseho amin'ny sary ary ampitahaina amin'ny angon-drakitra ho an'ny singa madio 40, 41, 48. Karazana telo samihafa amin'ny spectra Fe L-edge XAS nojerena tamin'ny andrana (XAS- 1, XAS-2 ary XAS-3: Sary 4a). Indrindra indrindra, ny spectra 2-a (antsoina hoe XAS-1) ao amin'ny Sary 3b arahin'ny spectra 2-b (voasoratra hoe XAS-2) dia hita manerana ny faritra nahitana azy manontolo, raha toa kosa ny spectra toa ny E-3 dia hita ao amin'ny sary 3d (voasoratra hoe XAS-3) dia hita amin'ny toerana manokana. Amin'ny ankapobeny, masontsivana efatra no nampiasaina hamantarana ny toetry ny valence misy ao amin'ny santionany nodinihina: (1) ny toetran'ny spectra L3 sy L2, (2) ny toerana misy ny angovon'ny toetran'ny L3 sy L2, (3) ny fahasamihafan'ny angovo L3-L2. , (4) ny tahan'ny hamafin'ny L2/L3. Araka ny fandinihana hita maso (Sary 4a), ireo singa Fe telo rehetra, dia ny Fe0, Fe2+, ary Fe3+, dia hita eo amin'ny velaran'ny SDSS izay dinihina. Ny tahan'ny hamafin'ny L2/L3 izay nokajiana dia naneho ihany koa ny fisian'ireo singa telo ireo.
Spektra XAS nohaingoana an'i Fe miaraka amin'ny angon-drakitra fanandramana telo samihafa voamarika (tsipika matevina XAS-1, XAS-2 ary XAS-3 mifanitsy amin'ny 2-a, 2-b ary E-3 ao amin'ny Sary 2 sy 3) Fampitahana, Fe2+, Fe3+ Octahedrons miaraka amin'ny sandan'ny saha kristaly 1.0 eV sy 1.5 eV, tsirairay avy, ny angon-drakitra fanandramana dia refesina amin'ny bd (XAS-1, XAS-2, XAS-3) sy ny angon-drakitra LCF nohatsaraina mifanaraka amin'izany (tsipika mainty matevina), ary koa amin'ny endrika spektra XAS-3 miaraka amin'ny fenitra Fe3O4 (toetra mifangaro amin'ny Fe) sy Fe2O3 (Fe3+ madio).
Nampiasaina handrefesana ny firafitry ny oksida vy ny "linear combination fit" (LCF) an'ireo fenitra telo 40, 41, 48. Nampiharina ho an'ny spektra XAS telo misy sisiny Fe L voafantina ny LCF izay mampiseho ny fifanoherana avo indrindra, dia ny XAS-1, XAS-2 ary XAS-3, araka ny aseho amin'ny Sary 4b–d. Ho an'ny fitaovana LCF, dia nojerena ny 10% Fe0 tamin'ny tranga rehetra noho ny nahitanay sisiny kely tamin'ny angon-drakitra rehetra, ary koa noho ny hoe ny vy metaly no singa fototra amin'ny vy. Eny tokoa, ny halalin'ny fitsapana an'ny X-PEEM ho an'ny Fe (~6 nm)49 dia lehibe noho ny hatevin'ny sosona oksidasiona tombanana (kely > 4 nm), ahafahana mamantatra ny famantarana avy amin'ny matrisy vy (Fe0) eo ambanin'ny sosona passivation. Eny tokoa, ny halalin'ny fitsapana an'ny X-PEEM ho an'ny Fe (~6 nm)49 dia lehibe noho ny hatevin'ny sosona oksidasiona tombanana (kely > 4 nm), ahafahana mamantatra ny famantarana avy amin'ny matrisy vy (Fe0) eo ambanin'ny sosona passivation. Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм)49 больше, чем предполагаемая толщина слоя окисления (>4н тонски) обнаружить сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. Eny tokoa, ny halalin'ny probe X-PEEM ho an'ny Fe (~6 nm)49 dia lehibe noho ny hatevin'ny sosona oksidasiona (kely >4 nm), izay ahafahana mamantatra ny famantarana avy amin'ny matrisin'ny vy (Fe0) eo ambanin'ny sosona passivation.事实上，X-PEEM 对Fe（~6 nm）49 的检测深度大于估计的氧化层厚度（略> 4 nm），允许检测来自钝化层下方的铁基体（Fe0）的信号。事实上 ， X-PEEM 对 Fe （~ 6 nm） 49 的 检测 深度 大于 的 氧化层 厚度 略 略> 4 nm） 允记钝化层 下方 铁基体 （fe0） 的。 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号信号Фактически, глубина обнаружения Fe (~ 6 нм) 49 с помощью X-PEEM больше, чем предполагаемая толщина оксидного (>м4ного) что позволяет обнаруживать сигнал от железной матрицы (Fe0) ниже пассивирующего слоя. Raha ny marina, ny halalin'ny fahitana ny Fe (~6 nm) 49 amin'ny alalan'ny X-PEEM dia lehibe noho ny hatevin'ny sosona oksida andrasana (kely > 4 nm), izay ahafahana mamantatra ny famantarana avy amin'ny matrisin'ny vy (Fe0) eo ambanin'ny sosona passivation. .Natao ny fitambaran'ny Fe2+ sy Fe3+ isan-karazany mba hahitana ny vahaolana tsara indrindra ho an'ny angon-drakitra andrana voamarika. Ao amin'ny sary 4b dia aseho ny spektrum XAS-1 ho an'ny fitambaran'ny Fe2+ sy Fe3+, izay mitovy amin'ny 45% eo ho eo ny tahan'ny Fe2+ sy Fe3+, izay manondro ny toetry ny oksidasiona mifangaro amin'ny Fe. Raha ho an'ny spektrum XAS-2 kosa, ny isan-jaton'ny Fe2+ sy Fe3+ dia lasa ~30% sy 60% tsirairay avy. Latsaky ny Fe3+ ny Fe2+. Ny tahan'ny Fe2+ amin'ny Fe3, mitovy amin'ny 1:2, dia midika fa azo atao ny miforona amin'ny tahan'ny mitovy eo amin'ny ion Fe. Ho fanampin'izany, ho an'ny spektrum XAS-3, ny isan-jaton'ny Fe2+ sy Fe3+ dia lasa ~10% sy 80%, izay manondro ny fiovam-po ambony kokoa amin'ny Fe2+ ho Fe3+. Araka ny voalaza etsy ambony, ny Fe3+ dia mety ho avy amin'ny α-Fe2O3, γ-Fe2O3 na Fe3O4. Mba hahatakarana ny loharanon'ny Fe3+ azo inoana indrindra, ny spektrum XAS-3 dia naseho tamin'ny alalan'ny fenitra Fe3+ samihafa ao amin'ny Sary 4e, izay mampiseho fitoviana amin'ireo fenitra roa ireo rehefa jerena ny tendrony B. Na izany aza, ny hamafin'ny tendrony soroka (A: avy amin'ny Fe2+) sy ny tahan'ny hamafin'ny B/A dia manondro fa akaiky ny spektrum an'ny XAS-3, saingy tsy mifanaraka amin'ny spektrum an'ny γ-Fe2O3. Raha ampitahaina amin'ny γ-Fe2O3 betsaka, ny tendrony Fe 2p XAS an'ny A SDSS dia manana hamafin'ny somary ambony kokoa (Sary 4e), izay manondro ny hamafin'ny Fe2+ ambony kokoa. Na dia mitovy amin'ny an'ny γ-Fe2O3 aza ny spektrum an'ny XAS-3, izay misy ny Fe3+ amin'ny toerana Oh sy Td, dia mbola olana ny famantarana ny toetry ny valence samihafa sy ny fandrindrana eo amin'ny sisin'ny L2,3 na ny tahan'ny hamafin'ny L2/L3. Lohahevitra mbola iadian-kevitra noho ny fahasarotan'ireo anton-javatra isan-karazany izay misy fiantraikany amin'ny spektrum farany41.
Ankoatra ny fahasamihafan'ny spektra eo amin'ny toetry ny simikan'ireo faritra voafantina voalaza etsy ambony, ny tsy fitoviana ara-tsimika manerantany amin'ireo singa fototra Cr sy Fe dia nodinihina ihany koa tamin'ny fanasokajiana ny spektra XAS rehetra azo teo amin'ny velaran'ny santionany tamin'ny fampiasana ny fomba fanangonana K-means. Ny mombamomba ny sisiny Cr L dia napetraka mba hamorona vondrona roa tsara indrindra miparitaka ara-toerana ao amin'ireo santionany nokarakaraina tamin'ny hafanana sy ny nanakodia mangatsiaka aseho amin'ny Sary 5. Mazava fa tsy misy fiovana ara-drafitra eo an-toerana heverina ho mitovy, satria azo ampitahaina ny centroids roa amin'ny spektra XAS Cr. Ireo endrika spektra amin'ireo vondrona roa ireo dia saika mitovy amin'ireo mifanaraka amin'ny Cr2O342, izay midika fa ny sosona Cr2O3 dia mitovy elanelana eo amin'ny SDSS.
Cr L K-midika hoe vondrona faritra sisiny, ary b ny santionany XAS mifandraika amin'izany. Vokatra azo avy amin'ny fampitahana K-means X-PEEM an'ny SDSS natono mangatsiaka: c Cr L2.3 faritra sisin'ny vondrona K-means ary d ny santionany XAS mifandraika amin'izany.
Mba hanazavana ireo sarintany sisin'ny FeL sarotra kokoa, dia nampiasaina ho an'ny santionany niasana tamin'ny hafanana sy ny santionany nanakodia mangatsiaka ny vondrona nohatsaraina efatra sy dimy. Noho izany, ny isan-jaton'ny (%) an'ny Fe2+ sy Fe3+ dia azo amin'ny alàlan'ny fampifanarahana ny LCF aseho amin'ny Sary 4. Ny mety ho pseudoelectrode Epseudo ho toy ny fiasan'ny Fe0 dia nampiasaina mba hampisehoana ny tsy fitoviana bitika amin'ny sarimihetsika oksida ambonin'ny tany. Tombanana amin'ny alàlan'ny fitsipika fifangaroana ny Epseudo,
izay mitovy amin'ny \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) ny \(\rm{Fe} + 2e^ – \ hatramin'ny \rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), 0.440 sy 0.036 V. Ireo faritra manana potentiel ambany kokoa dia manana votoatin'ny fitambarana Fe3+ ambony kokoa. Ny fizarazarana potentiel amin'ny santionany simba amin'ny hafanana dia manana toetra misy sosona miaraka amin'ny fiovana ambony indrindra eo amin'ny 0.119 V eo ho eo (Sary 6a, b). Ity fizarazarana potentiel ity dia mifandray akaiky amin'ny topografia ety ambonin'ny tany (Sary 6a). Tsy nisy fiovana hafa miankina amin'ny toerana ao amin'ny anatiny laminar fototra hita (Sary 6b). Mifanohitra amin'izany, ho an'ny fifandraisan'ny oksida tsy mitovy amin'ny votoatin'ny Fe2+ sy Fe3+ samihafa ao amin'ny SDSS natono mangatsiaka, dia azo jerena ny toetra tsy mitovy amin'ny pseudopotentiel (Sary 6c, d). Ny oksida Fe3+ sy/na (oxy)hidroksida no singa fototra mahatonga ny harafesina amin'ny vy ary mora andairan'ny oksizenina sy rano50. Amin'ity tranga ity, ireo nosy manankarena Fe3+ dia heverina ho miparitaka eo an-toerana ary azo heverina ho faritra misy harafesina. Mandritra izany fotoana izany, ny fiovaovan'ny sehatry ny mety ho vita, fa tsy ny sandan'ny mety ho vita tanteraka, dia azo ampiasaina ho toy ny famantarana ny toerana misy ny harafesina mavitrika. Io fizarana tsy mitovy amin'ny Fe2+ sy Fe3+ eo amin'ny velaran'ny SDSS natono mangatsiaka io dia afaka manova ny simia eo an-toerana ary manome velaran-tany mavitrika azo ampiharina kokoa amin'ny fahapotehan'ny sarimihetsika oksida sy ny fihetsiky ny harafesina, ka mamela ny harafesina mitohy amin'ny matrice metaly fototra, ka miteraka harafesina anatiny, tsy fitoviana amin'ny toetra ary fihenan'ny toetra miaro ny sosona passivating.
Ireo vondrona K-means sy ireo centroid XAS mifandraika amin'izany ao amin'ny faritra sisin'ny Fe L2.3 amin'ny X-PEEM ac sy df amin'ny SDSS natono mangatsiaka. a, d Ireo tetika vondrona K-means eo ambonin'ny sary X-PEEM. Ny potential pseudoelectrode (Epseudo) voakajy dia voalaza miaraka amin'ny tetika vondrona K-means. Ny famirapiratan'ny sary X-PEEM, toy ny loko amin'ny Sary 2, dia mifanandrify amin'ny hamafin'ny fidiran'ny taratra X.
Ny Cr mitovy nefa samy hafa ny toetran'ny Fe simika dia mitarika fahasimbana samihafa amin'ny sarimihetsika oksida sy ny lamina harafesina amin'ny Ce-2507 miasa amin'ny hafanana sy mangatsiaka. Efa nodinihina tsara ity toetran'ny Ce-2507 mangatsiaka ity. Mikasika ny fiforonan'ny oksida sy hidrôksidan'ny Fe ao amin'ny rivotra manodidina amin'ity asa saika tsy miandany ity, dia toy izao manaraka izao ny fihetsika:
Ireo fihetsika etsy ambony ireo dia mitranga amin'ireto toe-javatra manaraka ireto mifototra amin'ny fanadihadiana X-PEEM. Ny soroka kely mifanaraka amin'ny Fe0 dia mifandray amin'ny vy metaly ao ambaniny. Ny fihetsiky ny Fe metaly amin'ny tontolo iainana dia miteraka fiforonan'ny sosona Fe(OH)2 (equation (5)), izay manatsara ny famantarana Fe2+ ao amin'ny Fe L-edge XAS. Ny fiparitahana maharitra amin'ny rivotra dia mety hiteraka fiforonan'ny oksida Fe3O4 sy/na Fe2O3 aorian'ny Fe(OH)252,53. Ny endrika roa marin-toerana amin'ny Fe, Fe3O4 sy Fe2O3, dia mety hiforona ao amin'ny sosona miaro manankarena Cr3+, izay tian'ny Fe3O4 ny rafitra mitovy sy miraikitra. Ny fisian'izy roa ireo dia miteraka toetry ny oksidasiona mifangaro (spectrum XAS-1). Ny spectrum XAS-2 dia mifanandrify indrindra amin'ny Fe3O4. Raha toa ka ny fandinihana ny spectrum XAS-3 amin'ny toerana maromaro dia manondro ny fiovam-po tanteraka ho γ-Fe2O3. Koa satria ny halalin'ny fidiran'ny taratra X mivelatra dia eo amin'ny 50 nm eo ho eo, ny famantarana avy amin'ny sosona ambany dia miteraka hamafin'ny tendrony A ambony kokoa.
Ny spektrum XPA dia mampiseho fa ny singa Fe ao amin'ny sarimihetsika oksida dia manana rafitra misy sosona miaraka amin'ny sosona oksida Cr. Mifanohitra amin'ny famantarana ny passivation noho ny tsy fitoviana eo an-toerana amin'ny Cr2O3 mandritra ny harafesina, na dia eo aza ny sosona mitovy amin'ny Cr2O3 amin'ity asa ity, dia hita fa ambany ny fanoherana ny harafesina amin'ity tranga ity, indrindra ho an'ny santionany mangatsiaka. Ny fihetsika voamarika dia azo takarina ho toy ny tsy fitoviana amin'ny toetry ny oksidasiona simika ao amin'ny sosona ambony (Fe), izay misy fiantraikany amin'ny fahombiazan'ny harafesina. Noho ny stoikiometria mitovy amin'ny sosona ambony (oksida vy) sy ny sosona ambany (oksida krômôma)52,53, ny fifandraisana tsara kokoa (firaikitra) eo amin'izy ireo dia mitarika amin'ny fitaterana miadana ny ion metaly na oksizenina ao amin'ny harato, izay, kosa, mitarika amin'ny fitomboan'ny fanoherana ny harafesina. Noho izany, ny tahan'ny stoikiometrika mitohy, izany hoe toetry ny oksidasiona iray amin'ny Fe, dia aleo kokoa noho ny fiovana stoikiometrika tampoka. Ny SDSS miovaova amin'ny hafanana dia manana velarana mitovy kokoa, sosona fiarovana matevina kokoa, ary fanoherana ny harafesina tsara kokoa. Raha ho an'ny SDSS natono mangatsiaka kosa, ny fisian'ny nosy manankarena Fe3+ eo ambanin'ny sosona fiarovana dia mandika ny fahamarinan'ny velarana ary miteraka harafesina galvanika miaraka amin'ny substrate akaiky, izay mitarika fihenan'ny Rp tampoka (Tabilao 1). Mihena ny spektrum EIS sy ny fanoherany ny harafesina. Hita fa ny fizarana eo an-toerana amin'ny nosy manankarena Fe3+ noho ny fiovaovan'ny endrika plastika dia misy fiantraikany lehibe amin'ny fanoherany ny harafesina, izay fandrosoana lehibe amin'ity asa ity. Noho izany, ity fandalinana ity dia mampiseho sary mikroskopika spectroscopic momba ny fihenan'ny fanoheran'ny santionany SDSS amin'ny harafesina nodinihina tamin'ny alàlan'ny fomba fiovaovan'ny endrika plastika.
Ankoatra izany, na dia mampiseho fahombiazana tsara kokoa aza ny fampifangaroana amin'ny singa tany tsy fahita firy amin'ny vy roa dingana, dia mbola sarotra ny fifandraisan'ity singa fanampiny ity amin'ny matrisy vy tsirairay raha ny momba ny fitondran-tenan'ny harafesina araka ny angon-drakitra mikroskopika spectroscopic. Ny fisehoan'ny famantarana Ce (amin'ny alàlan'ny XAS M-edges) dia miseho amin'ny toerana vitsivitsy ihany mandritra ny fihodinana mangatsiaka, saingy manjavona mandritra ny fiovan'ny endrika mafana amin'ny SDSS, izay manondro ny fisian'ny Ce eo an-toerana ao amin'ny matrisy vy, fa tsy ny fampifangaroana homogeneous. Na dia tsy manatsara be loatra ny toetra mekanika amin'ny SDSS6,7 aza, ny fisian'ny singa tany tsy fahita firy dia mampihena ny haben'ny inclusions ary heverina fa manakana ny pitting amin'ny faritra voalohany54.
Ho famaranana, ity asa ity dia mampiseho ny fiantraikan'ny tsy fitoviana amin'ny ety ambonin'ny tany amin'ny harafesina amin'ny 2507 SDSS novaina tamin'ny cerium amin'ny alàlan'ny fandrefesana ny votoatin'ny simika amin'ny singa nanoscale. Mamaly ny fanontaniana hoe nahoana ny vy tsy misy harafesina no harafesina na dia eo ambanin'ny sosona oksida miaro aza amin'ny alàlan'ny fandrefesana ny rafitra bitika, ny simia amin'ny ety ambonin'ny tany, ary ny fanodinana famantarana amin'ny alàlan'ny fampiasana ny K-means clustering. Voaporofo fa ny nosy manankarena Fe3+, anisan'izany ny fandrindrana octahedral sy tetrahedral azy ireo manaraka ny endri-javatra manontolo amin'ny Fe2+/Fe3+ mifangaro, no loharanon'ny fahasimbana sy ny harafesina amin'ny sarimihetsika oksida mangatsiaka SDSS. Ny nosy nano izay fehezin'ny Fe3+ dia mitarika amin'ny fanoherana ny harafesina ratsy na dia eo aza ny fisian'ny sosona passivating Cr2O3 stoichiometrika ampy. Ho fanampin'ny fandrosoana ara-metolojika amin'ny famaritana ny fiantraikan'ny tsy fitoviana simika amin'ny nanoscale amin'ny harafesina, ny asa mitohy dia antenaina hamporisika ny fizotran'ny injeniera hanatsara ny fanoherana ny harafesina amin'ny vy tsy misy harafesina mandritra ny fanamboarana vy.
Mba hanomanana ny "ingot" Ce-2507 SDSS nampiasaina tamin'ity fandalinana ity, dia natsonika tao anaty lafaoro induction 150 kg ny fangaro mifangaro misy firaka Fe-Ce voaisy tombo-kase tamin'ny fantsona vy madio mba hamokarana vy mitsonika ary nararaka tao anaty lasitra. Ny fangaro simika voarefy (wt%) dia voatanisa ao amin'ny Tabilao Fanampiny 2. Voalohany, dia nopotehina tamin'ny hafanana ho lasa sakana ny "ingot". Avy eo dia nohafanaina tamin'ny 1050°C nandritra ny 60 minitra mba hahazoana vy amin'ny toetry ny vahaolana mivaingana, ary avy eo dia novonoina tao anaty rano hatramin'ny mari-pana mahazatra. Nodinihina tamin'ny antsipiriany tamin'ny fampiasana TEM sy DOE ireo santionany nodinihina mba handinihana ny dingana, ny haben'ny voam-bary ary ny endriky ny endriny. Azo jerena ao amin'ny loharano hafa ny fampahalalana amin'ny antsipiriany bebe kokoa momba ny santionany sy ny fizotran'ny famokarana6,7.
Santionany boribory (φ10 mm×15 mm) ho an'ny famatrarana mafana dia nokarakaraina mba hitovy amin'ny lalana izoran'ny fiovaovan'ny endriky ny bloc ny axe-n'ny varingarina. Natao tamin'ny mari-pana isan-karazany teo anelanelan'ny 1000-1150°C ny famatrarana amin'ny mari-pana avo lenta tamin'ny fampiasana simulator mafana Gleeble-3800 tamin'ny tahan'ny fihenjanana tsy miova teo anelanelan'ny 0.01-10 s-1. Talohan'ny fiovaovan'ny endriky ny endrika, dia nafanaina tamin'ny tahan'ny 10 °C s-1 nandritra ny 2 minitra tamin'ny mari-pana voafantina ireo santionany mba hanafoanana ny fiovaovan'ny mari-pana. Rehefa nahazo fitoviana mari-pana, dia novaina ho 0.7 ny santionany. Rehefa avy nivaina ny endrika, dia novonoina avy hatrany tamin'ny rano ireo santionany mba hiarovana ny rafitra nivaina. Avy eo dia notapatapahina mifanitsy amin'ny lalana izoran'ny famatrarana ilay santionany nohamafisina. Ho an'ity fandalinana manokana ity, dia nifidy santionany manana toe-javatra fihenjanana mafana 1050°C, 10 s-1 izahay satria ambony noho ny santionany hafa ny hamafin'ny bitika hita7.
Santionany goavana (80 × 10 × 17 mm3) avy amin'ny vahaolana mivaingana Ce-2507 no nampiasaina tao anaty milina fikosoham-bary roa tsy mifanindry telo dingana LG-300 izay manana toetra mekanika tsara indrindra amin'ireo ambaratonga fiovaovan'ny endrika hafa rehetra6. Ny tahan'ny fihenjanana sy ny fihenan'ny hateviny ho an'ny lalana tsirairay dia 0.2 m·s-1 sy 5% tsirairay avy.
Nampiasaina tamin'ny fandrefesana elektrokimia SDSS ny toeram-piasana elektrokimia Autolab PGSTAT128N taorian'ny fanodinana mangatsiaka hatramin'ny fihenan'ny hateviny 90% (1.0 mitovy amin'ny fihenjanana marina) ary taorian'ny fanosehana mafana tamin'ny 1050°C nandritra ny 10 s-1 hatramin'ny fihenjanana marina 0.7. Ny toeram-piasana dia manana sela elektroda telo miaraka amin'ny elektroda kalomela mahavoky ho elektroda fanondroana, elektroda mpifanandrina grafita, ary santionany SDSS ho elektroda miasa. Notapatapahina ho varingarina misy savaivony 11.3 mm ireo santionany, izay nametahana tariby varahina teo amin'ny sisiny. Avy eo dia nohamafisina tamin'ny epoxy ireo santionany, ka namela faritra misokatra miasa 1 cm2 ho elektroda miasa (lafiny ambany amin'ny santionany varingarina). Mitandrema mandritra ny fanasitranana ny epoxy sy ny fasika sy ny fanosorana mba tsy ho triatra. Nototoina sy nopolesina tamin'ny fampiatoana fanosorana diamondra misy habe poti-javatra 1 μm ny velaran-tany niasana, nosasana tamin'ny rano voadio sy etanôla, ary nohamainina tamin'ny rivotra mangatsiaka. Talohan'ny fandrefesana elektrokimia, dia naseho tamin'ny rivotra nandritra ny andro maromaro ireo santionany nopolesina mba hamorona sarimihetsika oksida voajanahary. Vahaolana FeCl3 (6.0 wt%) anaty rano, izay nohamafisina ho pH = 1.0 ± 0.01 miaraka amin'ny HCl araka ny tolo-kevitry ny ASTM, no ampiasaina hanafainganana ny harafesina amin'ny vy tsy misy harafesina55 satria manimba izy io rehefa misy iôna klôro miaraka amin'ny fahafaha-manadio mahery vaika ary pH ambany araka ny fenitra momba ny tontolo iainana G48 sy A923. Atsobohy ao anaty vahaolana fitsapana mandritra ny adiny 1 ny santionany mba hahatratrarana ny toetry ny fahamarinan-toerana alohan'ny hanaovana fandrefesana. Ho an'ny santionany vahaolana mivaingana, namboarina mafana, ary natono mangatsiaka, dia natao tamin'ny potential circuit open (OPC) 0.39, 0.33, ary 0.25 V ny fandrefesana ny impedance, amin'ny elanelam-potoana matetika manomboka amin'ny 1 105 ka hatramin'ny 0.1 Hz miaraka amin'ny amplitude 5 mV. Naverina in-3 farafahakeliny ny fitsapana simika rehetra tamin'ny fepetra mitovy mba hahazoana antoka fa azo averina ny angona.
Ho an'ny fandrefesana HE-SXRD, dia norefesina ireo vy roa sosona mahitsizoro mirefy 1 × 1 × 1.5 mm3 mba handrefesana ny firafitry ny taratra amin'ny fitaovana mpikiky angovo avo lenta Brockhouse ao amin'ny CLS, Kanada56. Natao tamin'ny jeometrika Debye-Scherrer na jeometrika fandefasana amin'ny mari-pana ao an-trano ny fanangonana angon-drakitra. Ny halavan'ny onjam-peo X nokaliana tamin'ny calibrator LaB6 dia 0.212561 Å, izay mifanandrify amin'ny 58 keV, izay avo kokoa noho ny an'ny Cu Kα (8 keV) izay matetika ampiasaina ho loharanon-taratra X any amin'ny laboratoara. Ny santionany dia napetraka tamin'ny halavirana 740 mm avy amin'ny detector. Ny habetsaky ny fahitana ny santionany tsirairay dia 0.2 × 0.3 × 1.5 mm3, izay voafaritry ny haben'ny taratra sy ny hatevin'ny santionany. Nangonina tamin'ny fampiasana detector faritra Perkin Elmer, detector taratra X fisaka, piksela 200 µm, 40 × 40 cm2 ny angon-drakitra rehetra tamin'ny fampiasana fotoana fisehoana 0.3 s sy frame 120.
Natao tao amin'ny tobin'ny Beamline MAXPEEM PEEM ao amin'ny laboratoara MAX IV (Lund, Soeda) ny fandrefesana X-PEEM an'ireo rafitra modely roa voafantina. Nomanina tamin'ny fomba mitovy amin'ny fandrefesana elektrokimia ireo santionany. Notazonina tao anaty rivotra nandritra ny andro maromaro ireo santionany voaomana ary nesorina tao anaty efitrano banga avo dia avo talohan'ny nampidirana azy tamin'ny photons synchrotron. Ny famaha ny angovon'ny tsipika taratra dia azo tamin'ny fandrefesana ny spectrum ion yield ao amin'ny faritra excitation avy amin'ny N 1 s ka hatramin'ny 1\(\pi _g^ \ast\) akaikin'ny hv = 401 eV ao amin'ny N2 miaraka amin'ny fiankinan'ny angovon'ny photon amin'ny E3/2, 57. Ny spectra aproximation dia nanome ΔE (sakany amin'ny tsipika spectral) eo amin'ny 0.3 eV eo ho eo ao amin'ny elanelan'ny angovo voarefy. Noho izany, ny famaha ny angovon'ny taratra dia tombanana ho E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 ary ny fikorianan'ny hazavana ≈1012 ph/s amin'ny fampiasana monochromator SX-700 novaina miaraka amin'ny harato Si 1200-line mm−1 ho an'ny sisiny Fe 2p L2,3, sisiny Cr 2p L2,3, sisiny Ni 2p L2,3, ary sisiny Ce M4,5. Noho izany, ny famaha ny angovon'ny taratra dia tombanana ho E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 ary ny fikorianan'ny hazavana ≈1012 ph/s amin'ny fampiasana monochromator SX-700 novaina miaraka amin'ny harato Si 1200-line mm−1 ho an'ny sisiny Fe 2p L2.3, sisiny Cr 2p L2.3, sisiny Ni 2p L2.3, ary sisiny Ce M4.5. Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка было оценено как E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ > 2000 и/10 к ≤ использовании модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 штрихов/мм для Fe кромка 2p L2,3, кромка 2,3 Lкромка кромка Ce M4,5. Noho izany, ny famaha angovon'ny fantsona taratra dia notombanana ho E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 ary ny flux ≈1012 f/s amin'ny fampiasana monochromator SX-700 novaina miaraka amin'ny grating Si 1200 lines/mm ho an'ny sisin'ny Fe 2p L2,3, sisin'ny Cr 2p L2.3, sisin'ny Ni 2p L2.3, ary sisin'ny Ce M4.5.因此，光束线能量分辨率估计为E/ΔE = 700 eV/0.3 eV > 2000 和通量≈1012 ph/s，通过使甜 1 mm光栅的改进的SX-700 单色器用于Fe 2p L2,3 边缘、Cr 2p L2,3 边缘、Ni 2p L2,3 边缘和边缘和边缘和边缘和Ce M4,5。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 ， 使禔1200 线 mm-1 光栅 改进 的 SX-700 单色器 于 于 于 用 用 用Fe 2p L2.3 边缘、Cr 2p L2.3 边缘、Cr 2p L2.3 边缘、Cr 2p L2.3 边边缘和 Ce M4.5 边缘。Araka izany, rehefa mampiasa monochromator SX-700 novaina miaraka amin'ny grating Si tsipika 1200. 3, sisin'ny Cr 2p L2.3, sisin'ny Ni 2p L2.3 ary sisin'ny Ce M4.5.Sintonina amin'ny dingana 0.2 eV ny angovon'ny fotona. Isaky ny angovo, dia noraketina tamin'ny alalan'ny fitaovana mpitsikilo TVIPS F-216 CMOS mifamatotra amin'ny fibre misy bins 2 x 2 ny sary PEEM, izay manome famaha 1024 x 1024 piksela ao anatin'ny sehatra fijery 20 µm. Ny fotoana fisehoan'ny sary dia 0.2 s, izay misy sary 16 eo ho eo. Ny angovon'ny sary photoelectron dia nofidiana tamin'ny fomba iray mba hanomezana ny famantarana elektrôna faharoa ambony indrindra. Ny fandrefesana rehetra dia natao tamin'ny tranga mahazatra tamin'ny fampiasana taratra photon polarisé lineary. Azo jerena ao amin'ny fanadihadiana teo aloha ny fampahalalana bebe kokoa momba ny fandrefesana. Rehefa avy nandalina ny fomba fitiliana ny totalin'ny elektrôna (TEY) sy ny fampiharana azy amin'ny X-PEEM49, dia tombanana ho eo amin'ny 4-5 nm eo ho eo ny halaliny fitsapana an'ity fomba ity ho an'ny famantarana Cr ary eo amin'ny 6 nm eo ho eo ho an'ny Fe. Ny halaliny Cr dia tena akaiky ny hatevin'ny sarimihetsika oksida (~4 nm)60,61 raha lehibe kokoa noho ny hateviny ny halaliny Fe. Ny XRD voaangona eo amin'ny sisin'ny FeL dia fifangaroan'ny XRD an'ny oksida vy sy Fe0 avy amin'ny matrisa. Amin'ny tranga voalohany, ny hamafin'ny elektrôna avoaka dia avy amin'ny karazana elektrôna rehetra mety handray anjara amin'ny TEY. Na izany aza, ny famantarana vy madio dia mitaky angovo kinetika ambony kokoa mba hahafahan'ny elektrôna mandalo ny sosona oksida mankany amin'ny velarana ary angonin'ny mpandinika. Amin'ity tranga ity, ny famantarana Fe0 dia vokatry ny elektrôna LVV Auger, ary koa ny elektrôna faharoa avoakany. Ankoatra izany, ny hamafin'ny TEY izay atolotry ireo elektrôna ireo dia mihena mandritra ny lalan'ny fivoahan'ny elektrôna, ka mampihena bebe kokoa ny valinteny spektraly Fe0 ao amin'ny sarintany vy XAS.
Ny fampidirana ny fitrandrahana angon-drakitra ao anaty kioba angon-drakitra (angon-drakitra X-PEEM) dia dingana fototra amin'ny fitrandrahana fampahalalana mifandraika (toetra simika na ara-batana) amin'ny fomba fiasa marolafy. Ny clustering K-means dia ampiasaina betsaka amin'ny sehatra maro, anisan'izany ny fahitana milina, ny fanodinana sary, ny famantarana lamina tsy misy fanaraha-maso, ny faharanitan-tsaina artifisialy, ary ny famakafakana fanasokajiana. Ohatra, ny clustering K-means dia nahomby tsara tamin'ny clustering ny angon-drakitra sary hyperspectral. Amin'ny ankapobeny, ho an'ny angon-drakitra misy endri-javatra maro, ny algorithm K-means dia afaka manambatra azy ireo mora foana mifototra amin'ny fampahalalana momba ny toetrany (toetran'ny angovo photon). Ny clustering K-means dia algorithm miverimberina ho an'ny fizarana angon-drakitra ho vondrona K tsy mifanindry (clusters), izay ny pixel tsirairay dia an'ny cluster sasany arakaraka ny fizarana ara-toerana ny tsy fitoviana simika ao amin'ny firafitry ny vy. Ny algorithm K-means dia misy dingana roa: amin'ny dingana voalohany, kajy ny centroids K, ary amin'ny dingana faharoa, ny teboka tsirairay dia omena cluster miaraka amin'ny centroids mifanila. Ny foiben'ny hery misintona ao amin'ny vondrona iray dia faritana ho salan'isa aritmetika amin'ireo teboka angona (XAS spectrum) ho an'io vondrona io. Misy elanelana samihafa hamaritana ireo centroid mifanila ho elanelana Eoclidean. Ho an'ny sary ampidirina px,y (izay x sy y no famaha amin'ny piksela), ny CK no foiben'ny hery misintona ao amin'ny vondrona; ity sary ity dia azo zaraina (vondronina) ho vondrona K amin'ny fampiasana K-means63. Ireto ny dingana farany amin'ny algorithm clustering K-means:
Dingana 2. Kajy ny isan'ny piksela rehetra araka ny centroid ankehitriny. Ohatra, kajy avy amin'ny elanelana Eoklidiana d eo anelanelan'ny afovoany sy ny piksela tsirairay izany:
Dingana 3 Omeo ny centroid akaiky indrindra ny pixel tsirairay. Avy eo dia kajy indray ny toerana misy ny centroid K toy izao manaraka izao:
Dingana 4. Avereno ny dingana (fampitoviana (7) sy (8)) mandra-pifanindry ireo centroid. Ny vokatra farany amin'ny kalitaon'ny clustering dia mifandray akaiky amin'ny safidy tsara indrindra amin'ny centroid voalohany. Ho an'ny firafitry ny angon-drakitra PEEM amin'ny sary vy, matetika ny X (x × y × λ) dia kioba misy angon-drakitra 3D array, raha ny axe x sy y kosa dia maneho fampahalalana ara-habakabaka (famaha pixel) ary ny axe λ dia mifanandrify amin'ny sary spektra angovo photon. Ny algorithm K-means dia ampiasaina handinihana ireo faritra mahaliana amin'ny angon-drakitra X-PEEM amin'ny alàlan'ny fanasarahana ireo pixel (cluster na sub-blocs) araka ny endri-javatra spectral azy ireo ary ny fakana ireo centroid tsara indrindra (profil spectral XAS) ho an'ny analyte tsirairay. cluster). Ampiasaina handinihana ny fizarana ara-habakabaka, ny fiovan'ny spectral eo an-toerana, ny fitondran-tena oksidasiôna, ary ny toetry ny simika. Ohatra, ny algorithm clustering K-means dia nampiasaina ho an'ny faritra Fe L-edge sy Cr L-edge ao amin'ny X-PEEM miasa mafana sy mangatsiaka. Notsapaina ny isan'ny vondrona K (faritra misy rafitra bitika) isan-karazany mba hahitana ireo vondrona sy centroid tsara indrindra. Rehefa aseho ireo isa ireo dia afindra any amin'ireo centroid an'ny vondrona mifanaraka amin'izany ny piksela. Ny fizarana loko tsirairay dia mifanandrify amin'ny afovoan'ny vondrona, izay mampiseho ny fandaminana ara-habakabaka ny zavatra simika na ara-batana. Ny centroid nalaina dia fitambarana tsipika avy amin'ny spectra madio.
Azo alaina ny angon-drakitra manohana ny valin'ity fanadihadiana ity raha misy fangatahana ara-drariny avy amin'ny mpanoratra ny WC tsirairay avy.
Sieurin, H. & Sandström, R. Fahamafisan'ny vy tsy misy harafesina duplex voahodina amin'ny vaky. Sieurin, H. & Sandström, R. Fahamafisan'ny vy tsy misy harafesina duplex voahodina amin'ny vaky. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Fahamafisan'ny vy tsy misy harafesina duplex voahodina amin'ny alalan'ny vaky. 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. Fahamafisan'ny vaky vy tsy misy harafesina duplex voahodina.Britannia. Ampahany. volom-biby. 73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Fanoherana ny harafesina amin'ny vy tsy misy harafesina duplex ao anaty asidra organika sy tontolo asidra/klôro organika voafantina. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Fanoherana ny harafesina amin'ny vy tsy misy harafesina duplex ao anaty asidra organika sy tontolo asidra/klôro organika voafantina.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. sy Van Der Merwe, J. Fanoherana ny harafesin'ny vy tsy misy harafesina duplex amin'ny tontolo misy asidra organika sy asidra organika/klôrida sasany. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. sy Van Der Merwe, J. Fanoherana ny harafesin'ny vy tsy misy harafesina duplex amin'ny tontolo voafantina misy asidra organika sy asidra organika/klôrida.fitaovana fiarovana. Fomba Akora 57, 107–117 (2010).
Barrera, S. et al. Fitondran-tenan'ny firaka Fe-Al-Mn-C duplex amin'ny harafesina sy oksidana. Fitaovana 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Taranaka vaovao amin'ny vy super duplex ho an'ny famokarana entona sy solika. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Taranaka vaovao amin'ny vy super duplex ho an'ny famokarana entona sy solika.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Taranaka vaovao amin'ny vy super duplex ho an'ny fitaovana famokarana solika sy entona.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Vy super duplex taranaka vaovao ho an'ny fitaovana famokarana entona sy solika. Webinar E3S 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Fanadihadiana momba ny fihetsiky ny fiovaovan'ny endrika amin'ny vy tsy misy harafesina duplex kilasy 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Fanadihadiana momba ny fihetsiky ny fiovaovan'ny endrika amin'ny vy tsy misy harafesina duplex kilasy 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Fandinihana ny Fitondran-tenan'ny Fiovan'ny Hafana amin'ny Vy Tsy Miraikitra Duplex Karazana 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 双相不锈钢2507 级热变形行为的研究。 Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 级热变形行为的研究。Kingklang, S. sy Utaisansuk, V. Fanadihadiana ny Fihetsika Miova Hafana amin'ny Vy Tsy Miraikitra Duplex Karazana 2507. Vy.almamater. trance. 48, 95–108 (2017).
Zhou, T. et al. Fiantraikan'ny fanodinana mangatsiaka voafehy amin'ny rafitra bitika sy ny toetra mekanika amin'ny vy tsy misy fangarony SAF 2507 super-duplex novaina cerium. alma mater. ny siansa. Britannia. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. et al. Toetra ara-drafitra sy mekanika vokatry ny fiovaovan'ny mari-pana amin'ny vy tsy misy fangarony SAF 2507 super-duplex novaina cerium. J. Alma mater. tanky fitahirizana. teknolojia. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Fiantraikan'ny singa tsy fahita firy amin'ny fihetsiky ny vy austenitika amin'ny mari-pana avo. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Fiantraikan'ny singa tsy fahita firy amin'ny fihetsiky ny vy austenitika amin'ny mari-pana avo.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. ary Zheng K. Ny fiantraikan'ny singa tsy fahita firy amin'ny fitondran-tenan'ny vy austenitika eo ambany oksidasiôna amin'ny mari-pana avo. 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. ary Zheng K. Ny fiantraikan'ny singa tsy fahita firy amin'ny fitondran-tenan'ny vy austenitika amin'ny oksidasiôna amin'ny mari-pana avo.koros. ny siansa. 164, 108359 (2020).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Fiantraikan'ny Ce amin'ny rafitra bitika sy ny toetran'ny vy tsy misy harafesina super-ferritic 27Cr-3.8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Fiantraikan'ny Ce amin'ny rafitra bitika sy ny toetran'ny vy tsy misy harafesina super-ferritic 27Cr-3.8Mo-2Ni.Li Y., Yang G., Jiang Z., Chen K. ary Sun S. Ny fiantraikan'ny Se eo amin'ny rafitra bitika sy ny toetran'ny vy tsy misy harafesina superferritic 27Cr-3,8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ce 对27Cr-3.8Mo-2Ni 超铁素体不锈钢的显微组织和性能的影响。 Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Fiantraikan'ny Ce amin'ny rafitra bitika sy ny toetran'ny vy tsy misy harafesina super-steel 27Cr-3.8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Влияние Ce на микроструктуру и свойства суперферритной нержавеющей стали 27Cr-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Fiantraikan'ny Ce amin'ny rafitra bitika sy ny toetran'ny vy tsy misy harafesina superferritika 27Cr-3,8Mo-2Ni.Famantarana vy. Steelmak 47, 67–76 (2020).