Misaotra anao nitsidika ny Nature.com. Mampiasa dikan-tranonkala misy fanohanana CSS voafetra ianao. Ho an'ny traikefa tsara indrindra, manoro hevitra anao izahay hampiasa navigateur nohavaozina (na hanafoana ny Compatibility Mode ao amin'ny Internet Explorer). Ho fanampin'izany, mba hahazoana antoka fa mitohy ny fanohanana, dia asehonay ny tranonkala tsy misy styles sy JavaScript.
Mampiseho andian-tsary misy sary telo indray miaraka. Ampiasao ny bokotra "Previous" sy "Next" mba hifindrana amin'ny sary telo indray mandeha, na ampiasao ny bokotra "slider" eo amin'ny farany mba hifindrana amin'ny sary telo indray mandeha.
Ny vy tsy misy harafesina ampiasaina betsaka sy ireo karazana vy vita amin'ny vy dia mahatohitra ny harafesina amin'ny tontolo iainana noho ny sosona passivation misy chromium oxide. Ny harafesina sy ny fihotsahan'ny vy dia matetika mifandray amin'ny faharavan'ireo sosona ireo, saingy mahalana vao misy ny tsy fitoviana eo amin'ny velarana, miankina amin'ny ambaratonga mikroskopika. Amin'ity asa ity, ny tsy fitoviana simika amin'ny velarana amin'ny ambaratonga nano, izay hita amin'ny alàlan'ny mikroskopia spectroscopic sy ny fanadihadiana chemometric, dia manjaka tampoka amin'ny vaky sy ny harafesina amin'ny vy tsy misy harafesina super duplex cerium novaina mangatsiaka 2507 (SDSS) mandritra ny fiovaovan'ny endrika mafana. Na dia naneho fandrakofana mitovy amin'ny sosona Cr2O3 voajanahary aza ny mikroskopia photoelectron X-ray, dia ratsy ny fahombiazan'ny passivation an'ny SDSS mangatsiaka noho ny fizarana eo an-toerana ny nanoislands manankarena Fe3+ eo amin'ny sosona oxide Fe/Cr. Ity fahalalana amin'ny ambaratonga atomika ity dia manome fahatakarana lalina momba ny harafesina amin'ny 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 toetra manohitra ny harafesina amin'ny ferrochrome dia nolazaina fa avy amin'ny chromium, izay mamorona oksida/oxyhydroxides matanjaka ary mampiseho fihetsika passivating amin'ny ankamaroan'ny tontolo iainana. Raha ampitahaina amin'ny vy tsy misy harafesina mahazatra (austenitic sy ferritic) 1, 2, 3, ny vy tsy misy harafesina super duplex (SDSS) dia manana fanoherana tsara kokoa ny harafesina sy ny toetra mekanika tena tsara. 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, ka manitatra ny fampiharana azy 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 ireo amin'ny fomba azo ampiharina. Noho izany, ny SDSS dia novaina mba hanatsarana ny fampisehoana etsy ambony. Ohatra, ny fanovana Ce dia nampidirina tao amin'ny SDSS 2507 (Ce-2507) miaraka amin'ny votoatin'ny azota avo lenta6,7,8. Ny singa tany tsy fahita firy (Ce) amin'ny fifantohana mety amin'ny 0.08 wt.% dia misy fiantraikany tsara amin'ny toetra mekanika an'ny DSS, satria manatsara ny fanatsarana ny voam-bary sy ny tanjaky ny sisin'ny voam-bary. Mihatsara 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 kokoa10.
Vao haingana, ny SDSS dia novaina endrika plastika tamin'ny mari-pana samihafa (cryogenic, mangatsiaka ary mafana) mba hahazoana toetra mekanika tsara dia tsara6,7,8. Na izany aza, ny fanoherana tsara ny SDSS amin'ny harafesina noho ny fisian'ny sarimihetsika oksida manify eo amin'ny velarana dia voakasiky ny anton-javatra maro toy ny tsy fitoviana voajanahary noho ny fisian'ny dingana heterogeneous miaraka amin'ny sisin-tany samihafa, ny precipitates tsy ilaina ary ny fihetsika samihafa.7. Noho izany, ny fandalinana ny toetran'ny sehatra mikroskopika amin'ny sarimihetsika toy izany hatrany amin'ny ambaratongan'ny rafitra elektronika dia lasa 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 ny mikroskopia photoemission X-ray mafy (HAX-PEEM)16 dia tsy nahomby tamin'ny ankapobeny tamin'ny famantarana ny fahasamihafan'ny simika amin'ny sosona ambonin'ny velarana. 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 austenitic17, vy martensitic18 ary SDSS19,20. 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 singa samihafa misy singa mitovy, toy ny oksida vy. Ireo singa ireo, izay nandova habe kely vokatry ny fitsaboana thermomechanical, dia mifanakaiky, saingy tsy mitovy amin'ny firafiny sy ny toetry ny oksidasiona16,21. Noho izany, mba hamantarana ny fiparitahan'ny sarimihetsika oksida sy ny lavaka manaraka, dia ilaina ny mahatakatra ny tsy fitoviana amin'ny velarana amin'ny ambaratonga mikroskopika. Na eo aza ireo fepetra takiana ireo, dia mbola tsy ampy ny tombana ara-kajy toy ny tsy fitoviana lateral amin'ny oksidasiona, indrindra ho an'ny Fe amin'ny ambaratonga nano sy atomika, ary mbola tsy voadinika ny fifandraisany amin'ny fanoherana ny harafesina. Hatramin'ny vao haingana, ny toetran'ny singa simika isan-karazany, toy ny Fe sy Ca22, amin'ny santionan'ny vy dia nojerena 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 spectroscopy absorption X-ray saro-pady simika (XAS), ny X-PEEM dia ahafahana mandrefy XAS miaraka amin'ny famaha avo lenta amin'ny habaka sy spektraly, manome fampahalalana simika momba ny firafitry ny singa sy ny toetran'izy ireo miaraka amin'ny famaha hatramin'ny telo amby roapolo nanometer. Ity fandinihana spektromikroskopika ny fiandohana ity dia manamora ny fandinihana simika eo an-toerana ary afaka mampiseho fiovana simika ao amin'ny habaka misy ny sosona vy izay mbola tsy nodinihina teo aloha.
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 fanadihadiana lalina momba ny ety ambonin'ny atôma mba hahatakarana ny fihetsiky ny harafesina amin'ny Ce-2507. Mampiasa fomba fiasa kemometrika K-means24 mivondrona izy io mba hanombanana ny fitoviana simika (hetero) manerantany amin'ireo singa voakasik'izany, izay aseho amin'ny endrika statistika ny toetrany simika. Mifanohitra amin'ny harafesina natomboky ny faharavan'ny sarimihetsika chromium oxide amin'ny tranga mahazatra, ny tsy fahampian'ny passivation sy ny fanoherana ny harafesina ambany kokoa dia vokatry ny nosy nano manankarena Fe3+ eo akaikin'ny sosona oxide Fe/Cr, izay mety ho toetra miaro. Ny oksida dia manimba ny sarimihetsika misy teboka ary 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 rava. Na dia tsy nandalo lavaka marin-toerana aza ny fitaovana amin'ny mari-pana ao an-trano, ny fanadihadiana dia nanome fahatakarana momba ny mety ho tsy fahombiazana sy ny harafesina manaraka izany. Ny circuit mitovy (Sary 1d) dia nampiasaina mba hifanaraka amin'ny spectrum electrochemical impedance spectroscopy (EIS), ary ny valin'ny fampifanarahana mifanaraka amin'izany dia aseho amin'ny Tabilao 1. Ny antsasaky ny boribory tsy feno dia miseho amin'ny santionany voatsabo amin'ny vahaolana sy miasa amin'ny hafanana, raha ny antsasaky ny boribory voaporitra kosa dia miseho amin'ny mitovy amin'ny mangatsiaka (Sary 1b). Ao amin'ny spectroscopy EIS, ny radius amin'ny antsasaky ny boribory dia azo heverina ho fanoherana ny polarization (Rp) 25,26. Eo amin'ny 135 kΩ cm–2 eo ho eo ny Rp an'ny lalana voatsabo amin'ny vahaolana ao amin'ny Tabilao 1, na izany aza, ambany lavitra ny sandan'ny lalana voahodina mafana sy mangatsiaka, 34.7 sy 2.1 kΩ cm–2 tsirairay avy. Io fihenan'ny Rp io dia mampiseho ny fiantraikany ratsy ateraky ny fiovaovan'ny endrika plastika amin'ny passivation sy ny fanoherana ny harafesina, araka ny aseho amin'ny tatitra teo aloha27,28,29,30.
a Nyquist, b, c Bode impedance sy diagram phase, ary d modely circuit mitovy mifandraika amin'izany, izay RS ny fanoherana ny electrolyte, Rp ny fanoherana ny polarization, ary QCPE ny oksidan'ny singa phase tsy miovaova ampiasaina hamolavolana ny capacitance tsy idealy (n). Ny fandrefesana EIS dia atao amin'ny potential circuit misokatra.
Aseho ao amin'ny teti-bolan'i Bode ireo tsy miovaova miaraka, miaraka amin'ny plateau ao amin'ny elanelana avo lenta maneho ny fanoherana ny electrolyte RS26. Rehefa mihena ny matetika, dia mitombo ny impedance ary hita ny zoro phase ratsy, izay manondro ny capacitance dominance. Mitombo ny zoro phase, mitazona ny 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 ambony indrindra io, izay manondro ny fitondran-tena capacitive tsy tonga lafatra noho ny dispersion capacitive. Noho izany, ny singa phase tsy miova QCPE (CPE) dia ampiasaina hanehoana ny fizarana capacitance interfacial vokatry ny roughness na ny inhomogeneity surface, indrindra amin'ny ambaratonga atomika, ny jeometria fractal, ny porosity electrode, ny potential tsy mitovy, ary ny jeometria misy ny endriky ny electrodes31,32. CPE impedance:
izay j ny isa foronina ary ω ny fatran'ny zoro. Ny QCPE dia tsy miovaova fatran'ny matetika izay mifanandrify amin'ny velaran-tany misokatra mahomby amin'ny electrolyte. Ny n dia isa hery tsy misy refy mamaritra ny fivilian'ny capacitor amin'ny capacitance idealy, izany hoe arakaraka ny maha akaiky ny n amin'ny 1, no maha akaiky ny CPE amin'ny capacitive madio, raha toa kosa ka akaiky ny aotra ny n, dia toa resistive. Ny fivilian-dàlana 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 mitovy aminy, midika izany 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 ny harafesina amin'ny SDSS noho ny fisian'ny sarimihetsika oksida miaro amin'ny passivating eo amin'ny velarana17. Ireo sarimihetsika passivating ireo dia mazàna manankarena oksida Cr3+ sy/na hydroxides, indrindra miaraka amin'ny Fe2+, oksida Fe3+ ary/na (oxy)hydroxides33. Na dia mitovy aza ny fitoviana eo amin'ny velarana, ny sosona oksida passivating, ary ny tsy fisian'ny triatra hita maso araka ny fandrefesana mikroskopika6,7, dia samy hafa ny fihetsiky ny harafesina amin'ny SDSS miasa mafana sy mangatsiaka, noho izany dia ilaina ny fandalinana lalina momba ny toetran'ny mikrofirafitra mba hahazoana fiovaovan'ny endrika vy.
Nodinihina tamin'ny alalan'ny fampiasana taratra X angovo avo lenta avy amin'ny intrinsic sy synchrotron (Sary Fanampiny 1, 2) ny firafitry ny vy tsy misy harafesina. Misy fanadihadiana amin'ny antsipiriany ao amin'ny Fampahalalana Fanampiny. Na dia misy aza ny marimaritra iraisana momba ny karazana dingana lehibe, dia hita ny fahasamihafana eo amin'ny ampahany betsaka amin'ny dingana, izay voatanisa ao amin'ny Tabilao Fanampiny 1. Ireo fahasamihafana ireo dia mety ho vokatry ny ampahany tsy mitovy amin'ny dingana eo amin'ny velarana sy ny volume, izay voakasiky ny halaliny samihafa amin'ny fitadiavana diffraction X-ray (XRD) miaraka amin'ny loharanon-kery samihafa amin'ny photons miditra34. Ny ampahany austenite avo lenta amin'ny santionany mangatsiaka voafaritry ny XRD avy amin'ny loharano laboratoara dia manondro passivation tsara kokoa ary avy eo 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 harafesin'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 naneho toetra voamaina kokoa, izay manondro ireo voamaina mitovy habe amin'ny mikrônôma, raha toa kosa ireo peratra malama hita tamin'ireo santionany nokosehina mangatsiaka (Sary Fanampiny 3) dia manondro ny fanatsarana ny voamaina ho lasa nanosize tamin'ny asa teo aloha. Izany dia tokony hanatsara ny fiforonan'ny sarimihetsika passive sy 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 voarindra tamin'ny fampiasana X-PEEM ny fiovana eo amin'ny toetry ny simikan'ny microdomains amin'ireo singa fototra. Na dia betsaka kokoa aza ny singa firaka, dia ny Cr, Fe, Ni ary Ce39 no nofidiana teto, satria ny Cr no singa fototra amin'ny fananganana ny sarimihetsika passive, ny Fe no singa fototra amin'ny vy, ary ny Ni dia manatsara ny passivation ary mandanjalanja ny dingana ferrite-austenitic. Ny rafitra sy ny fanovana no tanjon'ny Ce. Amin'ny alàlan'ny fanitsiana ny angovon'ny synchrotron beam, ny XAS dia naka ny toetra mampiavaka ny Cr (sisiny L2.3), Fe (sisiny L2.3), Ni (sisiny L2.3), ary Ce (sisiny M4.5) avy amin'ny velarana. -2507 SDSS. Natao ny fanadihadiana angon-drakitra mety amin'ny alàlan'ny fampidirana ny calibration angovo amin'ny angon-drakitra navoaka (ohatra ny XAS amin'ny Fe L2, 3 ribs40,41).
Ao amin'ny sary 2, ny sary X-PEEM an'ny Ce-2507 SDSS nokarakaraina mafana (Sary 2a) sy nokosehina mangatsiaka (Sary 2d) ary ny sisiny XAS Cr sy Fe L2,3 mifanaraka amin'izany amin'ny toerana voamarika tsirairay. Ny sisiny L2,3 XAS dia mikaroka ny toetry ny elektrôna 3d tsy misy mponina aorian'ny photoexcitation amin'ny ambaratongan'ny spin-orbit splitting 2p3/2 (sisiny L3) sy 2p1/2 (sisiny L2). Ny fampahalalana momba ny toetry ny valence an'ny Cr dia azo avy amin'ny fanadihadiana diffraction X-ray an'ny sisiny L2,3 ao amin'ny sary 2b,d. Fampitahana rohy. Ny 42, 43 dia naneho fa ny tendrony efatra A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV), ary D (582.2 eV) dia hita akaikin'ny sisiny L3, izay maneho ny ion Cr3+ octahedral, Cr2O3 mifanaraka amin'izany. Mifanaraka amin'ny kajy teorika ireo spektra fanandramana, araka ny aseho amin'ny takelaka b sy e, azo avy amin'ny kajy sehatra kristaly maromaro eo amin'ny interface Cr L2.3 mampiasa sehatra kristaly 2.0 eV44. Samy rakotra sosona Cr2O3 mitovy tsara ny velaran'ny SDSS miasa amin'ny hafanana sy ny SDSS mihodina amin'ny hatsiaka.
Sary mafana an'ny X-PEEM SDSS niforona mafana mifanaraka amin'ny sisiny b Cr L2.3 sy ny sisiny c Fe L2.3, d Sary mafana X-PEEM an'ny SDSS natono mangatsiaka mifanaraka amin'ny sisiny e Cr L2.3 sy f Fe L2.3 amin'ny lafiny (e). Ny spektra XAS aseho amin'ny toerana ara-habakabaka samihafa voamarika amin'ny sary mafana (a, d) amin'ny alàlan'ny tsipika teboteboka volomboasary ao amin'ny (b) sy (e) dia maneho ny spektra XAS nohaingoina an'ny Cr3+ miaraka amin'ny sandan'ny saha kristaly 2.0 eV. Ho an'ny sary X-PEEM, ny paleta mafana dia ampiasaina 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 nitovy ihany ny toetran'ny singa mifangaro Ni sy Ce ho an'ny santionany roa. Sary fanampiny. Ao amin'ny sary 5-9 dia asehoy 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 mafana sy nangonina mangatsiaka. Ny Ni XAS dia mampiseho ny toetran'ny oksidasionan'ny Ni2+ manerana ny velaran'ny santionany nokarakaraina mafana sy nangonina mangatsiaka (Fifanakalozan-kevitra fanampiny). Tsara homarihina fa raha ny santionany nokarakaraina mafana, dia tsy hita ny famantarana XAS an'ny Ce, raha toa kosa ny spectra an'ny Ce3+ amin'ny santionany nangonina mangatsiaka dia hita amin'ny toerana iray. Ny fandinihana ny teboka Ce amin'ny santionany nangonina mangatsiaka dia naneho fa ny Ce dia misy indrindra amin'ny endrika mivaingana.
Ao amin'ny SDSS novaina endrika ara-hafanana, tsy nisy fiovana ara-drafitra teo an-toerana tao amin'ny XAS hita teo amin'ny sisin'ny Fe L2.3 (Sary 2c). Na izany aza, araka ny aseho amin'ny sary 2f, ny matrisin'ny Fe dia manova ny toetrany simika amin'ny teboka fito voafantina kisendrasendra ao amin'ny SDSS mangatsiaka. 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 natao modely tamin'ny fampiasana kajy sehatra kristaly marobe 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 ny α-Fe2O3 sy γ-Fe2O3 dia manana simetria eo an-toerana samihafa45,46, 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 aseho amin'ny hoe Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 spinel 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 asa teo aloha, 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 hita eg/t2g dia eo amin'ny 1 eo ho eo. Izany dia manilika ny mety hisian'ny Fe3+ ihany amin'ity tranga ity. Raha jerena ny trangan'ny Fe3O4 miaraka amin'ny fitambaran'ny Fe2+ sy Fe3+, dia fantatra fa ny endri-javatra voalohany malemy kokoa (matanjaka) ao amin'ny sisin'ny L3 an'ny Fe dia manondro tsy fisian'ny toerana kely kokoa (lehibe kokoa) ao amin'ny toetry ny t2g. Mihatra amin'ny Fe2+ (Fe3+) izany, izay manondro fitomboan'ny famantarana voalohany izay manondro fitomboan'ny votoatin'ny Fe2+47. Ireo valiny ireo dia mampiseho fa ny Fe2+ sy γ-Fe2O3, α-Fe2O3 ary/na Fe3O4 no manjaka amin'ny velaran'ny akora voahodina mangatsiaka.
Sary nohalehibeazina momba ny elektrôna mafana amin'ny famoahana sary an'ny spektra XAS (a, c) sy (b, d) manerana 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 naseho ary nampitahaina tamin'ny an'ny singa madio 40, 41, 48. Amin'ny ankapobeny, karazana telo samihafa amin'ny spectra Fe L-edge XAS nojerena tamin'ny andrana (XAS-1, XAS-2 ary XAS-3: Sary 4a) no hita tamin'ny toerana samihafa ara-toerana. Indrindra indrindra, spectra mitovy amin'ny 2-a (antsoina hoe XAS-1) ao amin'ny Sary 3b no hita manerana ny faritra rehetra voakasik'izany, arahin'ny spectra 2-b (antsoina hoe XAS-2), raha toa kosa ka spectra mitovy amin'ny E-3 no hita amin'ny sary 3d (antsoina hoe XAS-3) no hita tamin'ny toerana sasany teo an-toerana. Matetika, masontsivana efatra no ampiasaina hamantarana ny toetry ny valence misy ao amin'ny santionany probe: (1) endri-javatra spectral L3 sy L2, (2) toerana misy ny angovon'ny endri-javatra L3 sy L2, (3) fahasamihafan'ny angovo L3-L2, (4) 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 nodinihina. Ny tahan'ny hamafin'ny L2/L3 nokajiana dia naneho ihany koa ny fisian'ireo singa telo ireo.
a Nahita angon-drakitra fanandramana telo samihafa (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 Sary 3) raha oharina amin'ny spektra fampitahana XAS nohadihadiana, octahedrons Fe2+, Fe3+, sandan'ny saha kristaly 1.0 eV sy 1.5 eV, tsirairay avy, b–d Nandrefy angon-drakitra fanandramana (XAS-1, XAS-2, XAS-3) sy angon-drakitra LCF nohatsaraina mifanaraka amin'izany (tsipika mainty matevina), ary nampitaha ny spektra XAS-3 amin'ny fenitra Fe3O4 (toetra mifangaro Fe) sy Fe2O3 (Fe3+ madio).
Nampiasaina handrefesana ny firafitry ny oksida vy ny fitambarana lineary (LCF). Nampiharina ho an'ny spectra XAS Fe-edge telo voafantina izay mampiseho ny fifanoherana avo indrindra ny LCF, dia ny XAS-1, XAS-2 ary XAS-3, araka ny aseho amin'ny Sary 4b–d. Ho an'ny fitaovana LCF, 10% Fe0 no noheverina tamin'ny tranga rehetra noho ny sisiny kely hitanay tamin'ny angon-drakitra rehetra sy ny hoe metaly ferrous 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.Raha ny marina, ny X-PEEM dia mahita ny Fe (~6 nm)49 lalindalina kokoa noho ny hatevin'ny sosona oksida andrasana (mihoatra kely ny 4 nm), ka ahafahana mamantatra ireo famantarana avy amin'ny matrisy 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, ny sary 4b dia mampiseho ny fitambaran'ny Fe2+ sy Fe3+ ao amin'ny spectrum XAS-1, izay mifanakaiky ny tahan'ny Fe2+ sy Fe3+, eo amin'ny 45% eo ho eo, izay manondro toetry ny oksidasiona mifangaro an'ny Fe. Raha ho an'ny spectrum XAS-2 kosa, ny isan-jaton'ny Fe2+ sy Fe3+ dia lasa ~30% sy 60% tsirairay avy. Ambany noho ny an'ny Fe3+ ny votoatin'ny Fe2+. Ny tahan'ny Fe2+ amin'ny Fe3 1:2 dia midika fa azo atao ny miforona amin'ny tahan'ny ion Fe mitovy ny Fe3O4. Ankoatra izany, ho an'ny spectrum XAS-3, niova ho ~10% sy 80% ny isan-jaton'ny Fe2+ sy Fe3+, izay manondro fiovam-po ambony kokoa an'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 spectrum XAS-3 dia aseho miaraka amin'ny fenitra Fe3+ isan-karazany ao amin'ny Sary 4e izay mampiseho fitoviana amin'ny fenitra roa rehetra rehefa dinihina ny Tendrony B. Na izany aza, ny hamafin'ny soroka (A: avy amin'ny Fe2+) sy ny tahan'ny hamafin'ny B/A dia manondro fa ny spectrum an'ny XAS-3 dia akaiky fa tsy mitovy amin'ny an'ny γ-Fe2O3. Raha ampitahaina amin'ny γ-Fe2O3 betsaka, ny hamafin'ny Fe 2p XAS an'ny tendrony A SDSS dia somary avo kokoa (Sary 4e), izay manondro hamafin'ny Fe2+ ambony kokoa. Na dia mitovy amin'ny an'ny γ-Fe2O3 aza ny spektrum an'ny XAS-3, izay ahitana ny Fe3+ amin'ny toerana Oh sy Td, dia mbola olana ny famantarana ny toetry ny valence samihafa sy ny fandrindrana amin'ny alàlan'ny sisin'ny L2,3 na ny tahan'ny hamafin'ny L2/L3. Lohahevitra miverimberina ifampiresahana izany noho ny fahasarotan'ireo anton-javatra samihafa tafiditra ao amin'ny spektrum farany41.
Ankoatra ny fanavahana ara-spektra ny toetran'ny simika amin'ireo faritra voafantina voalaza etsy ambony, ny tsy fitoviana ara-tsimika manerantany amin'ireo singa fototra Cr sy Fe dia nojerena tamin'ny alàlan'ny fanasokajiana ireo 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 tamin'ny fomba iray mba hamoronana vondrona roa tsara indrindra miparitaka ara-toerana ao amin'ireo santionany nokarakaraina tamin'ny hafanana sy ny hatsiaka aseho amin'ny Sary 5. Mazava fa tsy nisy fiovana ara-drafitra teo an-toerana hita, satria mitovy be 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 miparitaka mitovy amin'ny SDSS.
vondron-faritra K-means L-edge Cr, b centroid XAS mifandraika amin'izany. Vokatra azo avy amin'ny fampitahana K-means X-PEEM an'ny SDSS natono mangatsiaka: c vondron-faritra K-means edge an'ny Cr L2,3 ary d centroid XAS mifandraika amin'izany.
Mba hanazavana sarintany sisin'ny FeL sarotra kokoa, dia ampiasaina amin'ny santionany miasa amin'ny hafanana sy mangatsiaka ny vondrona efatra sy dimy nohatsaraina ary ny centroids mifandraika amin'izany (fizarana spectral). Noho izany, ny isan-jaton'ny (%) an'ny Fe2+ sy Fe3+ dia azo amin'ny alàlan'ny fanitsiana ny LCF aseho amin'ny Sary 4. Ny pseudoelectrode potential Epseudo ho toy ny fiasan'ny Fe0 dia nampiasaina mba hampisehoana ny tsy fitoviana microchemical amin'ny sarimihetsika oxide surface. Ny Epseudo dia tombanana amin'ny alàlan'ny fitsipika fifangaroana,
izay mitovy amin'ny \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) ny \(\rm{Fe} + 2e^ – \to\rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), izay 0.440 sy 0.036 V. Ireo faritra manana hery ambany kokoa dia manana votoatin'ny fitambarana Fe3+ ambony kokoa. Ny fizarana hery ao amin'ny santionany simba ara-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 fizarana hery ity dia mifandray akaiky amin'ny topografia ambonin'ny tany (Sary 6a). Tsy nisy fiovana mifandraika amin'ny toerana hafa hita tao amin'ny atin'ny lamellar ambaniny (Sary 6b). Mifanohitra amin'izany kosa, ho an'ny fitambaran'ny oksida samihafa miaraka amin'ny votoatin'ny Fe2+ sy Fe3+ samihafa ao amin'ny SDSS natono mangatsiaka, dia azo jerena ny toetra tsy mitovy amin'ny pseudopotential (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, dia hita fa ireo nosy manankarena Fe3+ dia miparitaka eo an-toerana ary azo heverina ho faritra misy harafesina. Amin'ity tranga ity, ny gradient ao amin'ny sehatry ny mety ho vitany, fa tsy ny sandan'ny mety ho vitany tanteraka, dia azo heverina ho famantarana ny toerana misy ny faritra misy harafesina mavitrika51. Io fizarana tsy mitovy amin'ny Fe2+ sy Fe3+ eo amin'ny velaran'ny SDSS mangatsiaka io dia afaka manova ny toetra simika eo an-toerana ary manome velaran-tany mahomby kokoa amin'ny fiparitahan'ny sarimihetsika oksida sy ny fihetsiky ny harafesina, ka mamela ny matrisin'ny metaly ambaniny hiharafesina tsy tapaka, ka miteraka tsy mitovy amin'ny anatiny. ary mampihena ny toetra miaro ny sosona passivating.
Vondron-kintana K-mean an'ny faritra sisin'ny Fe L2,3 sy ny santionany XAS mifandraika amin'izany ho an'ny a–c X-PEEM niasana mafana sy d–f SDSS nihodina mangatsiaka. Tetikasa vondrona a, d K-means eo ambonin'ny sary X-PEEM. Voalaza miaraka amin'ny kisary vondrona K-means ny mety ho herin'ny pseudoelectrode (epseudo). Ny famirapiratan'ny sary X-PEEM toy ny loko ao amin'ny Sary 2 dia mifanandrify mivantana amin'ny hamafin'ny fidiran'ny taratra X.
Ny Cr mitovy nefa samy hafa ny toetran'ny Fe simika dia mitarika amin'ny fiavian'ny triatra sy ny lamina harafesina samihafa amin'ny Ce-2507 natono mafana sy mangatsiaka. Fantatra tsara io toetran'ny Ce-2507 natono mangatsiaka io. Mikasika ny fiforonan'ny oksida sy hidroksida an'ny Fe ao amin'ny rivotra iainana, ireto fihetsika manaraka ireto dia sokajiana ho fihetsika tsy miandany ato amin'ity asa ity:
Mifototra amin'ny fandrefesana ny X-PEEM, ity fihetsika etsy ambony ity dia nitranga tamin'ireto tranga manaraka ireto. 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 mitarika amin'ny fiforonan'ny sosona Fe(OH)2 (equation (5)), izay mampitombo ny famantarana Fe2+ ao amin'ny XAS amin'ny sisin'ny L an'ny Fe. Ny fiparitahana maharitra amin'ny rivotra dia hiteraka fiforonan'ny oksida Fe3O4 sy/na Fe2O3 aorian'ny Fe(OH)252,53. Karazana Fe roa marin-toerana, Fe3O4 sy Fe2O3, dia mety hiforona ao amin'ny sosona miaro manankarena Cr3+, izay tian'ny Fe3O4 ny rafitra mitovy sy mifamatotra. Ny fisian'izy roa ireo dia miteraka toetry ny oksidasiona mifangaro (spektra XAS-1). Ny spektrum XAS-2 dia mifanitsy indrindra amin'ny Fe3O4. Raha toa kosa ny spektrum XAS-3 hita amin'ny toerana maromaro dia manondro fiovam-po tanteraka ho γ-Fe2O3. Koa satria manana halaliny fidiran'ny taratra X tsy fonosina eo amin'ny 50 nm eo ho eo, ny famantarana avy amin'ny sosona ambaniny dia miteraka hamafin'ny tendron'ny A ambony kokoa.
Ny spektrum XRD dia mampiseho fa ny singa Fe ao amin'ny sarimihetsika oksida dia manana rafitra misy sosona, izay mifamatotra amin'ny sosona oksida Cr. Mifanohitra amin'ny toetran'ny passivation amin'ny harafesina noho ny tsy fitoviana eo an-toerana amin'ny Cr2O317, na dia eo aza ny sosona mitovy amin'ny Cr2O3 amin'ity fandalinana ity, dia hita fa ambany ny fanoherana ny harafesina tamin'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 amin'ny sosona ambony (Fe) izay misy fiantraikany amin'ny fahombiazan'ny harafesina. Ny famindrana miadana ny ion metaly na oksizenina ao amin'ny harato noho ny stoikiometria mitovy amin'ny sosona ambony (oksida Fe) sy ambany (oksida Cr)52,53 dia mitarika fifandraisana tsara kokoa (firaikitra) eo amin'izy ireo. Izany kosa dia manatsara ny fanoherana ny harafesina. Noho izany, ny stoikiometria mitohy, izany hoe toetry ny oksidasiona iray amin'ny Fe, dia aleo kokoa noho ny fiovana stoikiometria tampoka. Ny SDSS novaina tamin'ny hafanana dia manana velarana mitovy kokoa ary sosona fiarovana matevina kokoa, izay manome fanoherana ny harafesina tsara kokoa. Na izany aza, ho an'ny SDSS natono mangatsiaka, ny fisian'ny nosy manankarena Fe3+ eo ambanin'ny sosona fiarovana dia manimba ny fahamarinan'ny velarana ary miteraka harafesina galvanika amin'ny substrate akaiky, izay mitarika amin'ny fihenan'ny Rp (Tabilao 1) ao amin'ny spectra EIS sy ny fanoherany ny harafesina. Noho izany, ireo nosy miparitaka eo an-toerana manankarena Fe3+ noho ny fiovaovan'ny endrika plastika dia misy fiantraikany lehibe amin'ny fahombiazan'ny fanoherana ny harafesina, izay fandrosoana lehibe amin'ity asa ity. Noho izany, ity fandalinana ity dia mampiseho spectromicrographs momba ny fihenan'ny fanoherana ny harafesina noho ny fiovaovan'ny endrika plastika amin'ny santionany SDSS nodinihina.
Ankoatra izany, na dia mahomby kokoa aza ny fampiasana "rare earth alloy" amin'ny vy roa dingana, dia mbola sarotra ny mahita ny fifandraisan'ity singa fanampiny ity amin'ny "matrice" vy tsirairay raha ny amin'ny fihetsiky ny harafesina no jerena araka ny fandinihana mikroskopika. Ny famantarana Ce (manaraka ny sisiny XAS M) dia miseho amin'ny toerana vitsivitsy monja mandritra ny fihodinana mangatsiaka, saingy manjavona mandritra ny fiovan'ny endrika mafana amin'ny SDSS, izay manondro ny fametrahana eo an-toerana ny Ce ao amin'ny "matrice" vy fa tsy ny "alloy" homogeneous. Na dia tsy mihatsara aza ny toetra mekanikan'ny SDSS6,7, ny fisian'ny REE dia mampihena ny haben'ny "inclusions" ary heverina fa manakana ny lavaka eo amin'ny loharano54.
Ho famaranana, ity asa ity dia mampiseho ny fiantraikan'ny tsy fitoviana amin'ny ety ambonin'ny tany amin'ny harafesin'ny 2507 SDSS novaina tamin'ny cerium amin'ny alàlan'ny fandrefesana ny votoatin'ny simika ao amin'ny singa nanoscale. Namaly ny fanontaniana momba ny antony mahatonga ny vy tsy misy harafesina ho harafesina na dia voarakotra sosona oksida miaro aza izahay tamin'ny alàlan'ny fandalinana ny rafitra bitika, ny toetran'ny simika amin'ny endriky 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 manerana ny rafitry ny Fe2+/Fe3+ mifangaro, dia loharanon'ny fahasimban'ny sarimihetsika oksida ary loharanon'ny harafesin'ny SDSS natono mangatsiaka. 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-metodolojika natao tamin'ny famaritana ny fiantraikan'ny tsy fitoviana simika amin'ny nanoscale amin'ny harafesina, ity asa ity dia antenaina hamporisika ny fizotran'ny injeniera hanatsara ny fanoherana ny harafesin'ny vy tsy misy harafesina mandritra ny fanamboarana vy.
Mba hanomanana ireo "ingots" Ce-2507 SDSS nampiasaina tamin'ity fandalinana ity, ireo singa mifangaro, anisan'izany ny firaka Fe-Ce voaisy tombo-kase amin'ny fantsona vy madio, dia natsonika tao anaty lafaoro induction 150 kg mba hamokarana vy natsonika ary nararaka tao anaty lasitra fanariana. Ny singa simika voarefy (wt %) dia voatanisa ao amin'ny Tabilao Fanampiny 2. Ny "ingots" dia amboarina amin'ny hafanana voalohany ho lasa sakana. Avy eo dia nafanaina tamin'ny 1050°C nandritra ny 60 minitra ny vy mba ho lasa vahaolana mivaingana, ary avy eo dia novonoina tao anaty rano hatramin'ny mari-pana mahazatra. Ireo santionany nodinihina dia nodinihina tamin'ny antsipiriany tamin'ny fampiasana TEM sy DOE mba handinihana ny dingana, ny haben'ny voam-bary ary ny endriky ny endriny. Ny fampahalalana amin'ny antsipiriany bebe kokoa momba ny santionany sy ny fizotran'ny famokarana dia azo jerena ao amin'ny loharano hafa6,7.
Andrahoy ireo santionany boribory (φ10 mm × 15 mm) ho an'ny fanerena mafana miaraka amin'ny axe-n'ny varingarina mifanitsy amin'ny lalana fiovaovan'ny endrika. Ny famatrarana amin'ny hafanana avo dia natao tamin'ny tahan'ny fihenjanana tsy miovaova eo amin'ny 0.01-10 s-1 amin'ny mari-pana samihafa eo amin'ny 1000-1150°C amin'ny fampiasana simulator hafanana Gleeble-3800. Talohan'ny fiovaovan'ny endrika, dia nafanaina tamin'ny mari-pana voafantina tamin'ny tahan'ny 10 °C s-1 nandritra ny 2 minitra ireo santionany mba hanafoanana ny fiovaovan'ny mari-pana. Rehefa nahatratra fitoviana ny mari-pana, dia novaina ho 0.7 ny santionany amin'ny sanda fihenjanana marina. Rehefa avy novaina ny endrika, dia novonoina avy hatrany tamin'ny rano mba hitazonana ny rafitra novaina. Avy eo dia notapatapahina mifanitsy amin'ny lalana fikosehana ireo santionany nohamafisina. Ho an'ity fandalinana ity, dia nifidy santionany novaina tamin'ny hafanana tamin'ny 1050°C, 10 s-1 izahay noho ny hamafin'ny mikro hita ambony kokoa noho ireo santionany hafa7.
Notsapaina tamin'ny milina fanovana endrika roa-horonana tsy mifanindry misy dingana telo LG-300 ireo santionany betsaka (80 × 10 × 17 mm3) avy amin'ny vahaolana mivaingana Ce-2507, izay nanome ny toetra mekanika tsara indrindra tamin'ireo kilasy fanovana endrika hafa rehetra6. Ny tahan'ny fihenjanana sy ny fihenan'ny hateviny dia 0.2 m·s-1 ary 5% ho an'ny lalana tsirairay avy.
Nampiasaina handrefesana ny SDSS amin'ny alalan'ny elektrokimia ny toeram-piasana elektrokimia Autolab PGSTAT128N taorian'ny fanodinana mangatsiaka hatramin'ny fihenan'ny hateviny 90% (fihenan-tena mitovy amin'ny 1.0) ary ny fanerena mafana hatramin'ny 0.7 amin'ny 1050 oC sy 10 s-1. Ny toeram-piasana dia manana sela elektroda telo miaraka amin'ny elektroda kalomel 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 nararaka tamin'ny resina epoxy ny santionany, ka namela faritra misokatra miasa 1 cm2 ho elektroda miasa (ny velaran'ny santionany varingarina). Mitandrema tsara mandritra ny fanasitranana ny epoxy sy mandritra ny fasika sy ny fanosorana manaraka mba tsy ho triatra. Ny velaran'ny asa dia nofonosina sy nopolesina tamin'ny fampiatoana fanosorana diamondra misy habe poti-javatra 1 micron, nodiovina 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, nohamafisina tamin'ny HCl ho pH = 1.0 ± 0.01, no nampiasaina hanafainganana ny harafesin'ny vy tsy misy harafesina 55, satria hita amin'ny tontolo mahery vaika izay misy ion klôro manana hery oksidana mahery vaika sy pH ambany araka ny voalazan'ny ASTM. Ny fenitra natolotra dia G48 sy A923. Natsoboka tao anaty vahaolana fitsapana nandritra ny 1 ora ireo santionany talohan'ny nanaovana fandrefesana mba hahatratrarana ny toetry ny tsy fihetsehana. Ho an'ny vahaolana mivaingana, ny santionany miasa amin'ny hafanana ary ny santionany mihodina mangatsiaka, ny elanelam-pandrefesana impedance dia 1 × 105 ~ 0.1 Hz, ary ny potential open-circuit (OPS) dia 5 mV, izay 0.39, 0.33, ary 0.25 VSCE. Ny fitsapana elektrokimia tsirairay amin'ny santionany rehetra dia naverina intelo farafahakeliny tamin'ny fepetra mitovy mba hahazoana antoka fa azo averina ny angona.
Ho an'ny fandrefesana HE-SXRD, dia norefesina tamin'ny tady Brockhouse wiggler mahery vaika tao amin'ny CLS, Kanada ny sakana vy duplex mahitsizoro 1 × 1 × 1.5 mm3 mba handrefesana ny firafitry ny dingana56. Natao tamin'ny mari-pana ao amin'ny efitrano ny fanangonana angon-drakitra tamin'ny jeometrika Debye-Scherrer na jeometrika fitaterana. Ny halavan'ny onjam-peo amin'ny taratra X voafehy amin'ny calibrant LaB6 dia 0.212561 Å, izay mifanandrify amin'ny 58 keV, izay avo lavitra noho ny an'ny Cu Kα (8 keV) izay matetika ampiasaina ho loharanon'ny taratra X any amin'ny laboratoara. Napetraka amin'ny halavirana 740 mm miala ny detector ny santionany. Ny habetsaky ny detector amin'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 alalan'ny fitaovana mpitsikilo faritra Perkin Elmer, mpitsikilo taratra X fisaka, piksela 200 µm, 40 × 40 cm2, ny tsirairay amin'ireo angon-drakitra ireo, ary nampiasa fotoana fakana sary 0.3 segondra sy sary 120.
Natao tao amin'ny tobin'ny faran'ny PEEM an'ny tsipika Beamline MAXPEEM 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 lenta talohan'ny nampidirana azy tamin'ny photons synchrotron. Ny famaha ny angovon'ny taratra dia azo amin'ny fandrefesana ny spectrum output ion avy amin'ny N 1 s ka hatramin'ny 1\(\pi _g^ \ast\) amin'ny faritra fientanentanana miaraka amin'ny hv = 401 eV ao amin'ny N2 ary ny fiankinan'ny angovon'ny photon amin'ny E3/2.57. Ny fitoviana spectral dia nanome ΔE (spectral linewidth) ~0.3 eV amin'ny elanelam-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 通过使甿生单色器和Si 1200 线mm−1 光栅用于Fe 2p L2,3 边缘、Cr 2p L2,3 边缘、Ni 2p L2,3 边缘和C。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 通 过 0 SX-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 边缘缘、Araka izany, rehefa mampiasa monochromator SX-700 novaina sy grating Si tsipika 1200. 3, sisin'ny Cr 2p L2.3, sisin'ny Ni 2p L2.3 ary sisin'ny Ce M4.5.Ampitomboy 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 miaraka amin'ny fifandraisana fibre optique 2 x 2 binning izay manome piksela 1024 × 1024 ao anatin'ny sehatra fijery 20 µm ny sary. 0.2 segondra ny fotoana isehoan'ny sary, izay misy sary 16 eo ho eo. Ny angovon'ny sary photoelectron dia nofidiana amin'ny fomba iray mba hanomezana ny famantarana elektrôna faharoa ambony indrindra. Ny fandrefesana rehetra dia atao amin'ny tranga mahazatra amin'ny taratra photon polarisé lineary. Raha mila fanazavana fanampiny momba ny fandrefesana, jereo ny fanadihadiana teo aloha58. Rehefa avy nandalina ny fomba fitiliana ny totalin'ny vokatra elektrôna (TEY)59 sy ny fampiharana azy amin'ny X-PEEM, dia tombanana ho ~4–5 nm ny halaliny fitiliana amin'ity fomba ity ho an'ny famantarana Cr ary ~6 nm ho an'ny famantarana Fe. Ny halaliny Cr dia tena akaiky ny hatevin'ny sarimihetsika oksida (~4 nm)60,61 raha lehibe kokoa noho ny hatevin'ny sarimihetsika oksida ny halaliny Fe. Ny XAS voangona akaikin'ny sisin'ny FeL dia fifangaroan'ny oksida vy XAS sy FeO avy amin'ny matrice. Amin'ny tranga voalohany, ny hamafin'ny elektrôna avoaka dia vokatry ny karazana elektrôna rehetra mety ho mandray 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, mahatratra ny velarana, ary angonin'ny mpandinika. Amin'ity tranga ity, ny famantarana Fe0 dia vokatry ny elektrôna LVV Auger sy ny elektrôna faharoa avoakany. Ankoatra izany, ny hamafin'ny TEY izay atolotry ireo elektrôna ireo dia mihena mandritra ny lalan'ny fandosiran'ny elektrôna49 izay mampihena bebe kokoa ny sonia spektralin'ny 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 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 fanasokajiana24. Ohatra, ny clustering K-means dia ampiharina tsara amin'ny clustering ny angon-drakitra sary hyperspectral62. Amin'ny ankapobeny, ho an'ny angon-drakitra zavatra maro, ny algorithm K-means dia afaka manambatra azy ireo mora foana araka ny fampahalalana momba ny toetrany (toetran'ny angovo photon). Ny clustering K-means dia algorithm miverimberina ho an'ny fizarazarana ny angon-drakitra ho vondrona K tsy mifanindry (clusters), izay ny pixel tsirairay dia an'ny cluster manokana arakaraka ny fizarana ara-toerana ny tsy fitoviana simika ao amin'ny firafitry ny mikrostruktura vy. Ny algorithm K-means dia misy dingana roa: ny dingana voalohany dia manisa ny centroids K, ary ny dingana faharoa dia manendry ny teboka tsirairay amin'ny cluster misy centroids mifanila. Ny foiben'ny hery misintona ao amin'ny vondrona iray dia faritana ho salan'isa aritmetika amin'ireo teboka angona (XAS spectra) an'io vondrona io. Misy elanelana samihafa hamaritana ireo centroid mifanila ho elanelana Eoclidean. Ho an'ny sary ampidirina px,y (x sy y dia 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 K-means clustering:
Dingana 2. Kajy ny haavon'ny maha-mpikambana ny piksela rehetra araka ny centroid ankehitriny. Ohatra, kajy avy amin'ny elanelana Eoclidean 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 (equations (7) sy (8)) mandra-pihaonan'ny centroids. Ny vokatra farany amin'ny kalitaon'ny cluster dia mifandray akaiky amin'ny safidy tsara indrindra amin'ny centroids voalohany63. 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 ny fampahalalana ara-habakabaka (famaha pixel) ary ny axe λ dia mifanandrify amin'ny fomba spectral angovon'ny photons. Ny algorithm K-means dia nampiasaina handinihana ireo faritra mahaliana amin'ny angon-drakitra X-PEEM amin'ny alàlan'ny fanasarahana ireo pixel (clusters na sub-blocs) araka ny toetran'ny spectral azy ireo ary ny fakana ny centroid tsara indrindra (XAS spectral curve) ho an'ny analyte tsirairay (cluster). Ampiasaina handinihana ny fizarana ara-habakabaka, ny fiovan'ny spectral eo an-toerana, ny fitondran-tena oxidation 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 bitika) isan-karazany mba hahitana ireo vondrona sy centroid tsara indrindra. Rehefa aseho ny grafika, dia afindra any amin'ny centroid vondrona marina ireo 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 avy amin'ny mpanoratra ny WC tsirairay avy ny angon-drakitra manohana ny valin'ity fanadihadiana ity raha misy fangatahana ara-drariny.
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.tetikasa. fractal. fur. 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. 双相不锈钢在选定有机酸和有机酸/氯化物环境中的耐。 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 misy asidra organika sy asidra organika/klôrida sasany.manohitra ny harafesina. Method Mater 57, 107–117 (2010).
Barella S. et al. Toetra mampiavaka ny harafesina sy ny oksidana amin'ny firaka Fe-Al-Mn-C duplex. Akora 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. 2507 级双相不锈钢的热变形行为研究。 Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507Kingklang, S. sy Utaisansuk, V. Fanadihadiana ny Fihetsika Miova Hafana amin'ny Vy Tsy Miraikitra Duplex Karazana 2507. Vy.alma mater. trance. A 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. tetikasa. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. et al. Rafitra sy toetra mekanika ateraky ny fiovaovan'ny endrika vokatry ny hafanana 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.harafesina. ny siansa. 164, 108359 (2020).