Nature.com сайтаар зочилсонд баярлалаа.Таны ашиглаж буй хөтчийн хувилбар нь хязгаарлагдмал CSS дэмжлэгтэй.Хамгийн сайн ашиглахын тулд бид танд шинэчилсэн хөтөч ашиглахыг зөвлөж байна (эсвэл Internet Explorer-д нийцтэй байдлын горимыг идэвхгүй болгох).Энэ хооронд байнгын дэмжлэгийг хангахын тулд бид сайтыг ямар ч загвар, JavaScript-гүйгээр үзүүлэх болно.
Өргөн хэрэглэгддэг зэвэрдэггүй ган болон түүний цутгамал хувилбарууд нь хромын исэлээс бүрдэх идэвхгүй давхаргаас шалтгаалан хүрээлэн буй орчны нөхцөлд зэврэлтэнд тэсвэртэй байдаг.Ган зэврэлт, элэгдэл нь уламжлалт байдлаар эдгээр давхаргыг устгахтай холбоотой байдаг боловч гадаргуугийн нэгэн төрлийн бус байдлын гарал үүслээс хамааран микроскопийн түвшинд ховор байдаг.Энэхүү ажилд спектроскопийн микроскоп болон химометрийн шинжилгээгээр илрүүлсэн нано хэмжээний гадаргуугийн химийн нэгдмэл бус байдал нь халуун хэв гажилтын үед хүйтэн цувисан цериний өөрчилсөн супер дуплекс зэвэрдэггүй ган 2507 (SDSS) задрал, зэврэлтэнд гэнэт давамгайлж байна.нөгөө тал.Рентген фотоэлектрон микроскопоор байгалийн Cr2O3 давхаргыг харьцангуй жигд бүрхсэн боловч хүйтэн цувисан SDSS нь Fe/Cr оксидын давхаргад Fe3+ баялаг нано арлуудын нутагшмал тархалтаас шалтгаалан идэвхгүй үр дүн муутай гарсан.Атомын түвшний энэхүү мэдлэг нь зэвэрдэггүй ган зэврэлтийг гүнзгий ойлгох боломжийг олгодог бөгөөд ижил төстэй өндөр хайлштай металлын зэврэлттэй тэмцэхэд туслах болно.
Зэвэрдэггүй ган зохион бүтээгдсэнээс хойш феррохромын хайлшийн зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал нь хромтой холбоотой байсан бөгөөд энэ нь ихэнх орчинд идэвхгүйжүүлэх шинж чанартай хүчтэй исэл/оксигидроксид үүсгэдэг.Уламжлалт (аустенит ба феррит) зэвэрдэггүй гантай харьцуулахад илүү сайн зэврэлтэнд тэсвэртэй супер дуплекс зэвэрдэггүй ган (SDSS) нь дээд зэргийн механик шинж чанартай байдаг1,2,3.Механик хүч чадлыг нэмэгдүүлснээр илүү хөнгөн, авсаархан загвар гаргах боломжтой.Үүний эсрэгээр эдийн засгийн хэмнэлттэй SDSS нь нүхжилт, ан цавын зэврэлтэнд өндөр эсэргүүцэлтэй тул ашиглалтын хугацааг уртасгаж, бохирдлын хяналт, химийн сав, далайн газрын тос, байгалийн хийн үйлдвэрлэлд илүү өргөн хэрэглээг бий болгодог4.Гэсэн хэдий ч дулааны боловсруулалтын температурын нарийхан хүрээ, хэлбэр муутай байдал нь түүнийг өргөн практикт хэрэглэхэд саад болж байна.Тиймээс дээрх шинж чанаруудыг сайжруулахын тулд SDSS-ийг өөрчилсөн.Жишээлбэл, Ce-ийн өөрчлөлт ба N 6, 7, 8-ийн өндөр нэмэлтүүдийг 2507 SDSS (Ce-2507) -д нэвтрүүлсэн.Жингийн 0.08% -ийн ховор элементийн (Ce) тохиромжтой концентраци нь үр тарианы цэвэршилт, үр тарианы хилийн бат бөх чанарыг сайжруулдаг тул DSS-ийн механик шинж чанарт сайнаар нөлөөлдөг.Мөн элэгдэл, зэврэлтэнд тэсвэртэй, суналтын бат бэх, уналтын бат бэх, халуунаар ажиллах чадвар сайжирсан9.Их хэмжээний азот нь үнэтэй никелийн агууламжийг орлож, SDSS-ийг илүү хэмнэлттэй болгодог10.
Сүүлийн үед SDSS нь маш сайн механик шинж чанарыг олж авахын тулд янз бүрийн температурт (бага температур, хүйтэн, халуун) хуванцараар деформаци хийж байна6,7,8.Гэсэн хэдий ч SDSS-ийн зэврэлтээс хамгаалах маш сайн чанар нь гадаргуу дээр нимгэн ислийн хальс байгаатай холбоотой бөгөөд үүнд үр тарианы хил хязгаартай олон фаз, хүсээгүй тунадас, янз бүрийн урвал зэрэг олон хүчин зүйл нөлөөлдөг.янз бүрийн аустенит ба феррит фазын дотоод нэг төрлийн бус бичил бүтэц гажигтай 7 .Иймээс ийм хальсны микродомэйн шинж чанарыг цахим бүтцийн түвшинд судлах нь SDSS зэврэлтийг ойлгоход чухал ач холбогдолтой бөгөөд туршилтын нарийн төвөгтэй арга техникийг шаарддаг.Өнөөг хүртэл Auger электрон спектроскопи11, рентген фотоэлектрон спектроскопи12,13,14,15 зэрэг гадаргуугийн мэдрэмтгий аргууд, мөн хатуу рентген фотоэлектрон фотоэлектрон систем нь нано масштабаар сансар огторгуйн өөр өөр цэгүүдэд нэг элементийн химийн төлөвийг ялгаж салгаж чаддаггүй.Сүүлийн үеийн хэд хэдэн судалгаагаар хромын орон нутгийн исэлдэлтийг 17 аустенит зэвэрдэггүй ган, 18 мартенсит зэвэрдэггүй ган, SDSS 19, 20 зэрэг зэврэлтийн шинжтэй холбосон. Гэсэн хэдий ч эдгээр судалгаанууд нь Cr-ийн гетероген байдлын (жишээ нь, Cr3+ исэлдэлтийн эсэргүүцэл) үзүүлэх нөлөөг голчлон анхаарсан.Элементүүдийн исэлдэлтийн төлөв дэх хажуугийн гетероген байдал нь төмрийн исэл гэх мэт ижил бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй өөр өөр нэгдлүүдээс үүдэлтэй байж болно.Эдгээр нэгдлүүд нь бие биентэйгээ ойрхон орших термомеханик аргаар боловсруулсан жижиг хэмжээтэй удамшдаг боловч найрлага, исэлдэлтийн төлөвөөрөө ялгаатай байдаг16,21.Тиймээс ислийн хальсыг устгаж, дараа нь нүхжилтийг илрүүлэх нь микроскопийн түвшинд гадаргуугийн нэгэн төрлийн бус байдлын талаархи ойлголтыг шаарддаг.Эдгээр шаардлагуудыг үл харгалзан хажуугийн исэлдэлтийн нэг төрлийн бус байдал, ялангуяа төмрийн нано/атомын масштаб зэрэг тоон үнэлгээ байхгүй хэвээр байгаа бөгөөд зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлын ач холбогдлыг судлаагүй хэвээр байна.Саяхныг хүртэл Fe, Ca зэрэг янз бүрийн элементүүдийн химийн төлөвийг нано хэмжээний синхротрон цацрагийн байгууламжид зөөлөн рентген фотоэлектрон микроскоп (X-PEEM) ашиглан ган дээжинд тоон байдлаар дүрсэлсэн байдаг.Химийн мэдрэмтгий рентген шингээлтийн спектроскопийн (XAS) аргуудтай хослуулан X-PEEM нь орон зайн болон спектрийн өндөр нарийвчлалтай XAS хэмжилт хийх боломжийг олгож, элементийн найрлага, түүний химийн төлөвийн талаарх химийн мэдээллийг нанометрийн масштаб хүртэл орон зайн нарийвчлалтайгаар хангадаг 23 .Микроскопоор үүсгэсэн талбайн спектроскопийн энэхүү ажиглалт нь орон нутгийн химийн туршилтуудыг хөнгөвчлөх ба Fe давхарга дахь урьд өмнө нь судлагдаагүй химийн өөрчлөлтийг орон зайн байдлаар харуулж чадна.
Энэхүү судалгаа нь нано хэмжээст дэх химийн ялгааг илрүүлэхэд PEEM-ийн давуу талыг өргөжүүлж, Ce-2507-ийн зэврэлтийн шинж чанарыг ойлгохын тулд атомын түвшний гадаргуугийн шинжилгээний нарийн аргыг танилцуулж байна.Энэ нь K-means кластер химометрийн өгөгдлийг24 ашиглан оролцож байгаа элементүүдийн дэлхийн химийн найрлагыг (гетероген) болон тэдгээрийн химийн төлөвийг статистикийн дүрслэлээр харуулсан зураглалыг гаргадаг.Хромын ислийн хальс задрахаас үүдэлтэй ердийн зэврэлтээс ялгаатай нь одоогийн идэвхгүй байдал, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал нь Fe/Cr оксидын давхаргын ойролцоо байрлах Fe3+ баялаг нано арлуудтай холбоотой бөгөөд энэ нь хамгаалалтын ислийн халдлага байж болзошгүй юм.Энэ нь газар дээр нь хальс үүсгэж, зэврэлт үүсгэдэг.
Деформацид орсон SDSS 2507-ийн идэмхий шинж чанарыг эхлээд цахилгаан химийн хэмжилтээр үнэлэв.Зураг дээр.Өрөөний температурт FeCl3-ийн хүчиллэг (рН = 1) усан уусмал дахь сонгосон дээжийн Nyquist болон Bode муруйг Зураг 1-д үзүүлэв.Сонгосон электролит нь хүчтэй исэлдүүлэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ нь идэвхгүйжүүлэх хальс задрах хандлагыг тодорхойлдог.Хэдийгээр материал нь өрөөний температурт тогтворгүй цоорхойд өртөөгүй ч эдгээр дүн шинжилгээ нь эвдрэл, зэврэлтийн дараах үйл явцын талаархи ойлголтыг өгсөн.Эквивалент хэлхээг (Зураг 1d) цахилгаан химийн эсэргүүцлийн спектроскопийн (EIS) спектрийг тохируулахад ашигласан бөгөөд тохирох тохируулгын үр дүнг Хүснэгт 1-д үзүүлэв. Уусмалыг эмчилж, халуунаар боловсруулсан дээжийг турших үед бүрэн бус хагас тойрог гарч ирсэн бол харгалзах шахсан хагас тойрог нь хүйтэн цувисан (Зураг 1b).EIS спектрт хагас тойргийн радиусыг туйлшралын эсэргүүцэл (Rp)25,26 гэж үзэж болно.Хүснэгт 1-д үзүүлсэн SDSS-ийн уусмалын Rp нь ойролцоогоор 135 кОм см-2 байна, гэхдээ халуун болон хүйтэн цувисан SDSS-ийн хувьд бид 34.7 ба 2.1 кОм см-2 гэсэн хамаагүй бага утгыг харж болно.Rp-ийн энэхүү мэдэгдэхүйц бууралт нь өмнөх тайлан 27, 28, 29, 30-д үзүүлсэн шиг идэвхгүй байдал, зэврэлтэнд тэсвэртэй хуванцар хэв гажилтын сөрөг нөлөөг харуулж байна.
a Nyquist, b, c Биеийн эсэргүүцэл ба фазын диаграмм ба d-ийн эквивалент хэлхээний загвар, энд RS нь электролитийн эсэргүүцэл, Rp нь туйлшралын эсэргүүцэл, QCPE нь хамгийн тохиромжтой бус багтаамжийг (n) загварчлахад ашигладаг тогтмол фазын элементийн исэл юм.EIS хэмжилтийг ачаалалгүй үед хийсэн.
Эхний эрэмбийн тогтмолуудыг Bode диаграммд харуулсан бөгөөд өндөр давтамжийн өндөрлөг нь электролитийн эсэргүүцлийн RS26-г илэрхийлнэ.Давтамж буурах тусам эсэргүүцэл нэмэгдэж, фазын сөрөг өнцөг олдох нь багтаамжийн давамгайллыг илтгэнэ.Фазын өнцөг нэмэгдэж, харьцангуй өргөн давтамжийн мужид хамгийн их утгыг хадгалж, дараа нь буурдаг (Зураг 1c).Гэсэн хэдий ч, бүх гурван тохиолдолд энэ хамгийн их утга нь 90 ° -аас бага хэвээр байгаа нь багтаамжийн тархалтаас шалтгаалан оновчтой бус багтаамжтай байдлыг харуулж байна.Тиймээс, QCPE тогтмол фазын элемент (CPE) нь гадаргуугийн тэгш бус байдал эсвэл нэг төрлийн бус байдлаас үүссэн, ялангуяа атомын масштаб, фрактал геометр, электродын сүвэрхэг байдал, жигд бус потенциал, гадаргуугаас хамааралтай гүйдлийн тархалтаас үүссэн интерфэйсийн багтаамжийн хуваарилалтыг илэрхийлэхэд ашиглагддаг.Электродын геометр31,32.CPE эсэргүүцэл:
Энд j нь төсөөллийн тоо, ω нь өнцгийн давтамж юм.QCPE нь электролитийн идэвхтэй нээлттэй талбайтай пропорциональ давтамжаас хамааралгүй тогтмол юм.n нь хэмжээсгүй чадлын тоо бөгөөд конденсаторын хамгийн тохиромжтой багтаамжийн төлөвөөс хазайлтыг тодорхойлдог, өөрөөр хэлбэл n нь 1-тэй ойртох тусам CPE нь цэвэр багтаамжтай ойртох ба хэрэв n нь тэгтэй ойролцоо байвал эсэргүүцэл юм.n-ийн жижиг хазайлт нь 1-тэй ойролцоо байгаа нь туйлшралын туршилтын дараа гадаргуугийн багтаамжийн оновчтой бус байдлыг илтгэнэ.Хүйтэн цувисан SDSS-ийн QCPE нь ижил төрлийн бүтээгдэхүүнээс хамаагүй өндөр бөгөөд энэ нь гадаргуугийн чанар жигд бус байна гэсэн үг юм.
Зэвэрдэггүй гангийн ихэнх зэврэлтэнд тэсвэртэй шинж чанаруудтай нийцдэг SDSS-ийн харьцангуй өндөр Cr агууламж нь гадаргуу дээр идэвхгүй хамгаалалтын ислийн хальс байдгаас SDSS-ийн зэврэлтээс хамгаалах өндөр эсэргүүцэлтэй байдаг17.Энэхүү идэвхгүй хальс нь ихэвчлэн Cr3+ исэл ба/эсвэл гидроксидоор баялаг бөгөөд гол төлөв Fe2+, Fe3+ исэл ба/эсвэл (окси) гидроксидыг нэгтгэдэг 33 .Гадаргуугийн жигд байдал, идэвхгүй оксидын давхарга, гадаргуу дээр харагдахуйц гэмтэл байхгүй хэдий ч 6,7 бичил харуурын зургаар тодорхойлогддог боловч халуун болон хүйтэн цувисан SDSS-ийн зэврэлтийн шинж чанар нь ялгаатай тул гангийн деформацийн бичил бүтэц, бүтцийн шинж чанарыг гүнзгий судлах шаардлагатай.
Деформацид орсон зэвэрдэггүй гангийн бичил бүтцийг дотоод болон синхротрон өндөр энерги бүхий рентген туяа ашиглан тоон байдлаар судалсан (Нэмэлт Зураг 1, 2).Нарийвчилсан дүн шинжилгээг Нэмэлт мэдээлэлд оруулсан болно.Хэдийгээр тэдгээр нь үндсэн фазын төрөлтэй ихээхэн тохирч байгаа боловч нэмэлт хүснэгтэд жагсаасан фазын эзэлхүүний фракцуудын ялгаа олддог. Эдгээр ялгаа нь гадаргуу дээрх нэг төрлийн бус фазын фракцууд, түүнчлэн өөр өөр гүнд хийгдсэн эзэлхүүний фазын фракцуудтай холбоотой байж болно.рентген туяаны дифракцаар илрүүлэх.(XRD) ослын фотонуудын янз бүрийн энергийн эх үүсвэртэй.Лабораторийн эх сурвалжаас авсан XRD-ээр тодорхойлсон хүйтэн цувисан сорьц дахь аустенитын харьцангуй өндөр хувь нь идэвхгүйжүүлэлт, улмаар зэврэлтэнд тэсвэртэй болохыг харуулж байгаа35 бол илүү үнэн зөв, статистик үр дүн нь фазын харьцааны эсрэг хандлагыг харуулж байна.Түүнчлэн гангийн зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал нь термомеханик боловсруулалтын явцад үүсэх үр тарианы хэмжээ, ширхэгийн хэмжээ багасах, бичил хэв гажилтын өсөлт, дислокацын нягт зэргээс хамаарна36,37,38.Халуун аргаар боловсруулсан сорьцууд нь илүү мөхлөгт шинж чанартай бөгөөд энэ нь микрон хэмжээтэй үр тариаг илтгэдэг бол хүйтэн цувисан сорьцонд ажиглагдсан гөлгөр цагиргууд (Нэмэлт Зураг 3) нь өмнөх ажилд6 ширхэгийг нано хэмжээс болгон сайжруулж байгааг харуулж байгаа бөгөөд энэ нь хальсыг идэвхгүйжүүлэхэд хувь нэмэр оруулах ёстой.үүсэх ба зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлэх.Илүү их мултралын нягтрал нь ихэвчлэн нүхжилтийн эсэргүүцэл багатай холбоотой байдаг бөгөөд энэ нь цахилгаан химийн хэмжилттэй сайн тохирдог.
X-PEEM ашиглан анхан шатны элементүүдийн микро домайнуудын химийн төлөвийн өөрчлөлтийг системтэйгээр судалсан.Хайлшийн элементүүд элбэг байгаа хэдий ч Cr нь идэвхгүйжүүлэх хальс үүсгэх гол элемент, Fe нь гангийн гол элемент, Ni нь идэвхгүйжүүлэх, феррит-аустенит фазын бүтэц, Ce өөрчлөлтийн зорилгыг тэнцвэржүүлдэг тул энд Cr, Fe, Ni, Ce39-ийг сонгосон.Синхротрон цацрагийн энергийг тохируулснаар RAS нь гадаргуугаас Cr (ирмэг L2.3), Fe (ирмэг L2.3), Ni (ирмэг L2.3), Ce (ирмэг M4.5) үндсэн шинж чанаруудаар бүрсэн.халуун хэлбэрт болон хүйтэн цувих Ce-2507 SDSS.Тохиромжтой өгөгдлийн шинжилгээг нийтлэгдсэн өгөгдөлтэй эрчим хүчний тохируулга (жишээ нь, Fe L2 дээр XAS 40, 41, 3 ирмэг) нэгтгэх замаар хийсэн.
Зураг дээр.Зураг 2-т халуунаар боловсруулсан (Зураг 2а) болон хүйтэн цувисан (Зураг 2d) Ce-2507 SDSS болон Cr ба Fe L2,3-ын харгалзах XAS ирмэгийг тус тусад нь тэмдэглэсэн газруудын X-PEEM зургийг үзүүлэв.XAS-ийн L2,3 ирмэг нь 2p3/2 (L3 ирмэг) ба 2p1/2 (L2 ирмэг) эргэх тойрог замд хуваагдах түвшинд электрон фото өдөөлтийн дараа эзэнгүй 3d төлөвийг шалгадаг.Cr-ийн валентын төлөвийн талаарх мэдээллийг Зураг 2b, e-ийн L2,3 ирмэг дээр XAS-аас авсан.Шүүгчидтэй харьцуулах.42,43 нь Cr2O3 ионтой тохирох октаэдр Cr3+-ийг тусгасан A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV) ба D (582.2 eV) нэртэй дөрвөн оргил L3 ирмэгийн ойролцоо ажиглагдсан болохыг харуулсан.Туршилтын спектрүүд нь 2.0 eV44-ийн болор талбарыг ашиглан Cr L2.3 интерфэйс дэх талст талбайн олон тооны тооцооллоос олж авсан b ба e самбарт үзүүлсэн онолын тооцоололтой тохирч байна.Халуун болон хүйтэн цувисан SDSS-ийн гадаргуу нь Cr2O3-ийн харьцангуй жигд давхаргаар бүрсэн байна.
b Cr L2.3 ирмэг ба c Fe L2.3 ирмэгт тохирох дулааны хэв гажилттай SDSS-ийн X-PEEM дулааны зураг, d e Cr L2.3 ирмэг ба f Fe L2 .3 ирмэгийн тал ( f) -д тохирсон хүйтэн цувисан SDSS-ийн X-PEEM дулааны зураг.XAS спектрийг дулааны зураг (a, d) дээр тэмдэглэсэн орон зайн өөр өөр байрлалд зурсан бөгөөд (b) ба (e) дахь улбар шар өнгийн тасархай шугамууд нь 2.0 эВ-ийн талст талбайн утга бүхий Cr3+-ийн симуляцийн XAS спектрийг төлөөлдөг.X-PEEM зургийн хувьд цэнхэрээс улаан хүртэлх өнгө нь рентген туяа шингээлтийн эрчимтэй (багагаас өндөр хүртэл) пропорциональ байдаг дүрсийг унших чадварыг сайжруулахын тулд дулааны палитр ашиглана уу.
Эдгээр металл элементүүдийн химийн орчноос үл хамааран хоёр дээжийн Ni, Ce хайлшийн элементүүдийн химийн төлөв өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна.Нэмэлт зураг.Зураг 5-9-д халуун болон хүйтэн цувисан сорьцын гадаргуу дээрх янз бүрийн байрлал дахь Ni, Ce-ийн X-PEEM дүрс болон харгалзах XAS спектрийг харуулав.Ni XAS нь халуун болон хүйтэн цувисан сорьцын хэмжсэн бүх гадаргуу дээрх Ni2+-ийн исэлдэлтийн төлөвийг харуулж байна (Нэмэлт хэлэлцүүлэг).Халуун аргаар боловсруулсан дээжийн хувьд Ce-ийн XAS дохио ажиглагдаагүй бол хүйтэн цувисан дээжийн хувьд Ce3+ спектр ажиглагдаж байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй.Хүйтэн цувисан дээж дэх Ce толбоны ажиглалтаас харахад Ce нь ихэвчлэн тунадас хэлбэрээр илэрдэг.
Дулааны гажигтай SDSS-д Fe L2,3 ирмэг дээр XAS-д орон нутгийн бүтцийн өөрчлөлт ажиглагдаагүй (Зураг 2c).Гэсэн хэдий ч, Fe матрицын бичил муж нь 2f-р зурагт үзүүлсэн шиг хүйтэн цувисан SDSS-ийн санамсаргүй сонгосон долоон цэгт химийн төлөвөө өөрчилдөг.Нэмж дурдахад, 2f-р зурагт сонгосон газруудад Fe төлөвийн өөрчлөлтийн талаар үнэн зөв ойлголттой болохын тулд жижиг дугуй бүсүүдийг сонгосон орон нутгийн гадаргуугийн судалгааг (Зураг 3 ба Нэмэлт зураг 10) хийсэн.α-Fe2O3 системүүдийн Fe L2,3 ирмэг ба Fe2+ октаэдр ислийн XAS спектрийг 1.0 (Fe2+) ба 1.0 (Fe3+)44 талст талбайг ашиглан олон талст талбайн тооцоогоор загварчилсан. α-Fe2O3 ба γ-Fe2O3 нь өөр өөр орон нутгийн тэгш хэмтэй45,46, Fe3O4 нь Fe2+, Fe3+,47, FeO45 нь албан ёсоор хоёр валенттай Fe2+ исэл (3d6)-ийн хослолтой болохыг бид тэмдэглэж байна. α-Fe2O3 ба γ-Fe2O3 нь өөр өөр орон нутгийн тэгш хэмтэй45,46, Fe3O4 нь Fe2+ & Fe3+,47, FeO45 нь албан ёсоор хоёр валенттай Fe2+ исэл (3d6)-ийн хослолтой болохыг бид тэмдэглэж байна.α-Fe2O3 ба γ-Fe2O3 нь өөр өөр орон нутгийн тэгш хэмтэй45,46, Fe3O4 нь Fe2+, Fe3+,47, FeO45 хоёрыг албан ёсоор хоёр валентын исэл Fe2+ (3d6) хэлбэрээр нэгтгэдэг болохыг анхаарна уу.α-Fe2O3 ба γ-Fe2O3 нь өөр өөр орон нутгийн тэгш хэмтэй45,46, Fe3O4 нь Fe2+ ба Fe3+,47, FeO45 нь албан ёсны хоёр валенттай Fe2+ исэл (3d6) үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг анхаарна уу.α-Fe2O3 дахь бүх Fe3+ ионууд нь зөвхөн Oh байрлалтай байдаг бол γ-Fe2O3 нь ихэвчлэн Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]жишээ нь O4 шпинелээр илэрхийлэгддэг.Тиймээс γ-Fe2O3 дахь Fe3+ ионууд нь Td ба Oh байрлалтай байна.Өмнөх нийтлэлд дурьдсанчлан45, хэдийгээр энэ хоёрын эрчимийн харьцаа өөр боловч эрчим хүчний харьцаа жишээлбэл/t2g ≈1 байхад энэ тохиолдолд ажиглагдсан эрчим хүчний харьцаа жишээ нь/t2g 1 орчим байна. Энэ нь одоогийн нөхцөлд зөвхөн Fe3+ байх боломжийг үгүйсгэж байна.Fe3O4-ийн Fe2+ ба Fe3+-ийн аль алиныг нь авч үзвэл Fe-ийн хувьд илүү сул (илүү хүчтэй) L3 ирмэгтэй болох нь мэдэгдэж байгаа эхний шинж чанар нь t2g-ийн жижиг (том) эзгүй төлөвийг харуулж байна.Энэ нь Fe2+ (Fe3+)-д хамаарах бөгөөд энэ нь өсөлтийн эхний шинж чанар нь Fe2+47-ийн агууламж нэмэгдэж байгааг харуулж байна.Эдгээр үр дүн нь нийлмэл материалын хүйтэн цувисан гадаргуу дээр Fe2+ болон γ-Fe2O3, α-Fe2O3 ба/эсвэл Fe3O4 зэрэгцэн орших нь давамгайлж байгааг харуулж байна.
2-р зурагт сонгосон бүс нутаг дахь орон зайн янз бүрийн байрлалд Fe L2,3 ирмэгийг гаталж буй XAS спектрийн (a, c) ба (b, d) фотоэлектрон дулааны дүрслэлийн томруулсан зургууд.2d.
Олж авсан туршилтын өгөгдлийг (Зураг 4a ба Нэмэлт зураг 11) графикаар зурж, 40, 41, 48-р цэвэр нэгдлүүдийн өгөгдөлтэй харьцуулав. Гурван өөр төрлийн Fe L ирмэгийн XAS спектр (XAS- 1, XAS-2 ба XAS-3: Зураг 4a).Тодруулбал, 3b-р зурагт 2-a спектр (XAS-1 гэж тэмдэглэсэн) дараа нь 2-b спектр (XAS-2 гэсэн шошготой) бүх илрүүлэлтийн талбайд ажиглагдсан бол E-3 шиг спектрүүд 3d зурагт (XAS-3 шошготой) ажиглагдсан нь тодорхой байршилд ажиглагдсан.Дүрмээр бол судалж буй дээжинд байгаа валентын төлөвийг тодорхойлохын тулд дөрвөн параметрийг ашигласан: (1) L3 ба L2 спектрийн шинж чанар, (2) L3 ба L2 шинж чанарын энергийн байрлал, (3) L3-L2 энергийн ялгаа., ( 4) L2/L3 эрчмийн харьцаа.Харааны ажиглалтын дагуу (Зураг 4a) Fe0, Fe2+, Fe3+ гэсэн гурван Fe бүрэлдэхүүн хэсэг нь судалж буй SDSS гадаргуу дээр байна.Тооцоолсон эрчим хүчний харьцаа L2/L3 нь мөн бүх гурван бүрэлдэхүүн хэсэг байгааг харуулсан.
Гурван өөр туршилтын өгөгдөл бүхий Fe-ийн симуляцийн XAS спектр (XAS-1, XAS-2 ба XAS-3 хатуу шугамууд нь 2 ба 3-р зураг дээрх 2-a, 2-b ба E-3-тай тохирч байна) Харьцуулалт, талст талбайн утгууд Fe2+, Fe3+ октаэдрүүд 1.0 eV ба AS5, туршилтын X 1. хэмжсэн өгөгдлүүдтэй харгалзах. AS-2, XAS-3) болон харгалзах оновчтой LCF өгөгдөл (цул хар шугам), мөн Fe3O4 (Fe-ийн холимог төлөв) ба Fe2O3 (цэвэр Fe3+) стандарттай XAS-3 спектр хэлбэрээр.
Төмрийн ислийн найрлагыг тодорхойлохдоо 40, 41, 48 гэсэн гурван стандартын шугаман хослол тохируулгыг (LCF) ашигласан.LCF-ийг 4b-d-р зурагт үзүүлсэн шиг XAS-1, XAS-2 ба XAS-3 зэрэг хамгийн өндөр тодосгогчийг харуулсан гурван сонгосон Fe L ирмэгийн XAS спектрт хэрэгжүүлсэн.LCF холбох хэрэгслийн хувьд 10% Fe0-ийг бүх өгөгдлүүдэд бага зэрэг тэмдэглэсэн, мөн металл төмөр нь гангийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг байдаг тул бүх тохиолдолд харгалзан үзсэн. Үнэн хэрэгтээ, Fe (~6 нм)49-ийн X-PEEM-ийн туршилтын гүн нь исэлдэлтийн давхаргын тооцоолсон зузаанаас (бага зэрэг > 4 нм) их бөгөөд энэ нь идэвхгүйжүүлэх давхаргын доорх төмрийн матрицаас (Fe0) дохиог илрүүлэх боломжийг олгодог. Үнэн хэрэгтээ, Fe (~6 нм)49-ийн X-PEEM-ийн туршилтын гүн нь исэлдэлтийн давхаргын тооцоолсон зузаанаас (бага зэрэг > 4 нм) их бөгөөд энэ нь идэвхгүйжүүлэх давхаргын доорх төмрийн матрицаас (Fe0) дохиог илрүүлэх боломжийг олгодог. Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм)49 больше, чем предполагаемая толщина слоя окисления (неймного > 4 нм), энэ нь железной матрицын (Fe0) под пассивирующимээс гарах дохио юм. Үнэн хэрэгтээ Fe (~6 нм)49-ийн X-PEEM гүн нь исэлдэлтийн давхаргын тооцоолсон зузаанаас (бага зэрэг >4 нм) их байдаг бөгөөд энэ нь идэвхгүйжүүлэх давхаргын доорх төмрийн матрицаас (Fe0) дохиог илрүүлэх боломжийг олгодог.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（略渵輌杁杁杁）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 测m！ 厚度 略 略！> 49 的 检测自 钝化层 下方 铁基体 （fe0） 的。 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 （fe0） 的。 （fe0）信号Фактически, глубина обнаружения Fe (~ 6 нм) 49 с помощью X-PEEM больше, чем предполагаемая толщина оксидного слоя (неймного > 4 нм), что позволяет обнаруживать сигнал от железной матрицы (Fe0) бага. Үнэн хэрэгтээ X-PEEM-ээр Fe (~6 нм) 49-ийг илрүүлэх гүн нь исэлдүүлэх давхаргын хүлээгдэж буй зузаанаас (бага зэрэг > 4 нм) их байдаг бөгөөд энэ нь идэвхгүйжүүлэх давхаргын доорх төмрийн матрицаас (Fe0) дохиог илрүүлэх боломжийг олгодог. .Ажиглагдсан туршилтын өгөгдлийн хамгийн боломжит шийдлийг олохын тулд Fe2+ болон Fe3+-ийн янз бүрийн хослолыг хийсэн.Зураг дээр.4b-д Fe2+ ба Fe3+-ийн хослолын XAS-1 спектрийг харуулсан ба Fe2+ ба Fe3+-ийн харьцаа ойролцоогоор 45%-иар ойролцоо байсан нь Fe-ийн холимог исэлдэлтийн төлөвийг харуулж байна.XAS-2 спектрийн хувьд Fe2+ ба Fe3+-ийн эзлэх хувь ~30% ба 60% болно.Fe2+ ​​нь Fe3+-ээс бага байна.Fe2+-ийн Fe3-ийн харьцаа 1:2-тэй тэнцүү байгаа нь Fe ионуудын хооронд ижил харьцаатай Fe3O4 үүсэх боломжтой гэсэн үг юм.Үүнээс гадна XAS-3 спектрийн хувьд Fe2+ ба Fe3+-ийн эзлэх хувь ~10% ба 80% болж Fe2+-ийг Fe3+ болгон хувиргаж байгааг харуулж байна.Дээр дурдсанчлан Fe3+ нь α-Fe2O3, γ-Fe2O3 эсвэл Fe3O4-ээс гарч ирж болно.Fe3+-ийн хамгийн их магадлалтай эх үүсвэрийг ойлгохын тулд XAS-3 спектрийг өөр өөр Fe3+ стандартаар Зураг 4e-д үзүүлсэн нь B оргилыг авч үзэхэд хоёр стандарттай ижил төстэй байгааг харуулсан.Гэсэн хэдий ч мөрний оргилуудын эрчим (A: Fe2+-аас) болон B/A эрчмийн харьцаа нь XAS-3-ийн спектр ойрхон боловч γ-Fe2O3-ийн спектртэй давхцахгүй байгааг харуулж байна.Бөөнөөр γ-Fe2O3-тай харьцуулахад A SDSS-ийн Fe 2p XAS оргил нь бага зэрэг өндөр эрчимтэй (Зураг 4e) бөгөөд энэ нь Fe2+ илүү эрчимтэй байгааг харуулж байна.XAS-3-ын спектр нь Oh болон Td байрлалд Fe3+ агуулагдах γ-Fe2O3-ийн спектртэй төстэй боловч зөвхөн L2,3 ирмэг буюу L2/L3 эрчмийн харьцааны дагуу өөр өөр валентын төлөв, зохицуулалтыг тодорхойлох нь одоог хүртэл үргэлжилсэн судалгааны сэдэв хэвээр байна.эцсийн спектрт нөлөөлөх янз бүрийн хүчин зүйлсийн нарийн төвөгтэй байдлаас үүдэлтэй хэлэлцүүлэг41.
Дээр дурдсан сонирхсон бүс нутгуудын химийн төлөв байдлын спектрийн ялгаатай байдлаас гадна К-түлхүүр кластерын аргыг ашиглан дээжийн гадаргуу дээр олж авсан бүх XAS спектрийг ангилах замаар Cr ба Fe гол элементүүдийн дэлхийн химийн нэг төрлийн бус байдлыг үнэлэв.Cr L ирмэгийн профиль нь зурагт үзүүлсэн халуун болон хүйтэн цувисан сорьцуудад орон зайд тархсан оновчтой хоёр кластер үүсгэдэг.5. XAS Cr спектрийн хоёр центроид нь харьцуулах боломжтой тул орон нутгийн бүтцийн өөрчлөлтүүд ижил төстэй байдлаар мэдрэгддэггүй нь тодорхой байна.Эдгээр хоёр кластерын спектрийн хэлбэрүүд нь Cr2O342-тай бараг адилхан бөгөөд энэ нь Cr2O3 давхаргууд нь SDSS дээр харьцангуй жигд байрладаг гэсэн үг юм.
Cr L K- захын бүсийн кластеруудыг илэрхийлдэг ба b нь харгалзах XAS центроидууд юм.Хүйтэн цувисан SDSS-ийн K-means X-PEEM харьцуулалтын үр дүн: c Cr L2.3 K-means кластеруудын захын бүс ба d харгалзах XAS центроидууд.
Илүү төвөгтэй FeL ирмэгийн газрын зургийг харуулахын тулд халуунаар боловсруулсан болон хүйтэн цувисан сорьцуудад дөрөв ба таван оновчтой кластер ба тэдгээртэй холбоотой центроидуудыг (спектр профайл) ашигласан.Тиймээс 4-р зурагт үзүүлсэн LCF-ийг тохируулснаар Fe2+ ба Fe3+-ийн хувь (%)-ийг олж авч болно.Гадаргуугийн оксидын хальсны микрохимийн нэг төрлийн бус байдлыг илрүүлэхийн тулд псевдоэлектродын боломжит Epseudo Fe0-ийн функцийг ашигласан.Epseudo-г холих дүрмээр ойролцоогоор тооцоолдог.
Энд \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) нь \(\rm{Fe} + 2e^ – \ - \rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), 0.440 ба 0.036 В-тэй тэнцүү байна.Боломж багатай бүс нутагт Fe3+ нэгдлийн агууламж өндөр байдаг.Дулааны хэв гажилттай дээж дэх боломжит тархалт нь ойролцоогоор 0.119 В-ийн хамгийн их өөрчлөлттэй давхаргат шинж чанартай байдаг (Зураг 6a, b).Энэ боломжит тархалт нь гадаргуугийн топографтай нягт холбоотой (Зураг 6а).Ламинар дотоод хэсэгт байрлалаас хамааралтай өөр өөрчлөлт ажиглагдаагүй (Зураг 6б).Эсрэгээр, хүйтэн цувисан SDSS дахь Fe2+ ба Fe3+-ийн өөр өөр агуулгатай өөр өөр ислийг холбохын тулд псевдопотенциалын жигд бус шинж чанарыг ажиглаж болно (Зураг 6c, d).Fe3+ исэл ба/эсвэл (хүчил) гидроксид нь ган дахь зэвний үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд хүчилтөрөгч, ус нэвчдэг50.Энэ тохиолдолд Fe3+-аар баялаг арлуудыг орон нутагт тархсан гэж үзэж, зэвэрсэн бүс гэж үзэж болно.Үүний зэрэгцээ потенциалын үнэмлэхүй утгаас илүүтэй боломжит талбар дахь градиентийг идэвхтэй зэврэлтийн цэгүүдийг нутагшуулах үзүүлэлт болгон ашиглаж болно.Хүйтэн цувисан SDSS-ийн гадаргуу дээр Fe2+, Fe3+-ийн жигд бус тархалт нь орон нутгийн химийн найрлагыг өөрчилж, оксидын хальс задрах, зэврэлтээс хамгаалах урвалын үед илүү практик идэвхтэй гадаргуугийн талбайг бий болгож, үндсэн металлын матрицыг үргэлжлүүлэн зэврүүлж, улмаар дотоод нэг төрлийн бус байдлыг бий болгодог.шинж чанар, идэвхгүй давхаргын хамгаалалтын шинж чанарыг бууруулдаг.
K-хүйтэн цувисан SDSS-ийн халуун хэв гажилттай X-PEEM ac ба df-ийн Fe L2.3 ирмэгийн бүсэд кластерууд болон харгалзах XAS центроидууд гэсэн үг.a, d K-нь X-PEEM зураг дээр давхардсан кластер графикуудыг хэлнэ.Тооцоолсон псевдоэлектродын потенциалыг (Эпсевдо) K-дундаж кластерын графикийн хамт дурьдсан болно.2-р зураг дээрх өнгө шиг X-PEEM зургийн тод байдал нь рентген туяаны шингээлтийн эрчимтэй пропорциональ байна.
Харьцангуй жигд Cr боловч Fe-ийн өөр өөр химийн төлөв нь халуун болон хүйтэн цувисан Ce-2507-ийн исэлдлийн хальс гэмтэх, зэврэлт үүсэхэд хүргэдэг.Хүйтэн цувисан Ce-2507-ийн энэ шинж чанарыг сайтар судалсан.Энэхүү бараг л төвийг сахисан ажилд хүрээлэн буй орчны агаарт Fe-ийн исэл ба гидроксид үүсэхтэй холбоотой урвал дараах байдалтай байна.
Дээрх урвалууд нь X-PEEM шинжилгээнд үндэслэн дараах хувилбаруудад тохиолддог.Fe0-д тохирсон жижиг мөр нь үндсэн металл төмөртэй холбоотой байдаг.Металл Fe-ийн хүрээлэн буй орчинтой урвалд орсноор Fe(OH)2 давхарга (тэгшитгэл (5)) үүсдэг бөгөөд энэ нь Fe L ирмэгийн XAS дахь Fe2+ дохиог сайжруулдаг.Агаарт удаан хугацаагаар өртөх нь Fe(OH)252,53-ын дараа Fe3O4 ба/эсвэл Fe2O3 исэл үүсэхэд хүргэдэг.Fe-ийн хоёр тогтвортой хэлбэр болох Fe3O4 ба Fe2O3 нь Cr3+-аар баялаг хамгаалалтын давхаргад үүсэх боломжтой бөгөөд үүнээс Fe3O4 нь жигд, наалдамхай бүтцийг илүүд үздэг.Аль аль нь байгаа нь холимог исэлдэлтийн төлөвийг (XAS-1 спектр) үүсгэдэг.XAS-2 спектр нь голчлон Fe3O4-тэй тохирдог.Хэд хэдэн газар XAS-3 спектрийн ажиглалт нь γ-Fe2O3 болж бүрэн хувирсан болохыг харуулж байна.Эвхэгдсэн рентген туяаны нэвтрэлтийн гүн нь ойролцоогоор 50 нм байдаг тул доод давхаргаас ирэх дохио нь А оргилын эрчимийг ихэсгэдэг.
XPA спектр нь ислийн хальс дахь Fe бүрэлдэхүүн хэсэг нь Cr оксидын давхаргатай хосолсон давхаргат бүтэцтэй болохыг харуулж байна.Зэврэлтийн үед Cr2O3-ийн орон нутгийн нэгэн төрлийн бус байдлаас шалтгаалан идэвхгүйжүүлэх шинж тэмдгүүдээс ялгаатай нь энэ ажилд Cr2O3-ийн жигд давхарга байгаа хэдий ч энэ тохиолдолд зэврэлтэнд бага эсэргүүцэл ажиглагдаж байна, ялангуяа хүйтэн цувисан сорьцын хувьд.Ажиглагдсан зан төлөвийг дээд давхарга дахь химийн исэлдэлтийн төлөвийн (Fe) нэг төрлийн бус байдал гэж ойлгож болно, энэ нь зэврэлтээс хамгаалахад нөлөөлдөг.Дээд давхарга (төмрийн исэл) ба доод давхарга (хромын исэл) 52,53 ижил стехиометрийн улмаас тэдгээрийн хооронд илүү сайн харилцан үйлчлэл (наалдац) нь торонд металл эсвэл хүчилтөрөгчийн ионуудын тээвэрлэлтийг удаашруулж, улмаар зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг.Тиймээс тасралтгүй стехиометрийн харьцаа, өөрөөр хэлбэл Fe-ийн нэг исэлдэлтийн төлөв нь стехиометрийн огцом өөрчлөлтөөс илүүд үздэг.Дулааны деформацитай SDSS нь илүү жигд гадаргуутай, илүү нягт хамгаалалтын давхаргатай, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдаг.Харин хүйтэн цувисан SDSS-ийн хувьд хамгаалалтын давхарга дор Fe3+-аар баялаг арлууд байгаа нь гадаргуугийн бүрэн бүтэн байдлыг зөрчиж, ойролцоох субстраттай гальваник зэврэлт үүсгэдэг бөгөөд энэ нь Rp-ийн огцом бууралтад хүргэдэг (Хүснэгт 1).EIS спектр ба түүний зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал буурсан.Хуванцар хэв гажилтын улмаас Fe3+ баялаг арлуудын орон нутагт тархсан байдал нь зэврэлтэнд тэсвэртэй байдалд голчлон нөлөөлж байгаа нь энэ ажилд нээлт болж байгааг харж болно.Тиймээс энэхүү судалгаанд хуванцар хэв гажилтын аргаар судлагдсан SDSS дээжийн зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлын бууралтыг харуулсан спектроскопийн микроскопийн зургийг үзүүлэв.
Нэмж дурдахад, хоёр фазын ган дахь ховор шороон хайлш нь илүү сайн гүйцэтгэлтэй байдаг ч спектроскопийн микроскопийн дагуу зэврэлтийн шинж чанарын хувьд энэхүү нэмэлт элементийн бие даасан ган матрицтай харилцан үйлчлэлцэх нь тодорхойгүй хэвээр байна.Ce дохионы харагдах байдал (XAS M-ирмэгээр дамжин) хүйтэн гулсмал үед зөвхөн цөөн хэдэн газарт гарч ирэх боловч SDSS-ийн халуун хэв гажилтын үед алга болж, нэг төрлийн хайлш биш харин ган матриц дахь Ce-ийн орон нутгийн хур тунадасыг илтгэнэ.SDSS6,7-ийн механик шинж чанарыг төдийлөн сайжруулдаггүй ч газрын ховор элемент байгаа нь орцны хэмжээг багасгаж, эхний бүсэд нүхжилтийг саатуулдаг гэж үздэг54.
Дүгнэж хэлэхэд, энэхүү ажил нь нано хэмжээний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн химийн агуулгыг тодорхойлох замаар цериумаар өөрчилсөн 2507 SDSS-ийн зэврэлтэнд гадаргуугийн нэг төрлийн бус байдлын нөлөөллийг илчилсэн.Зэвэрдэггүй ган яагаад хамгаалалтын ислийн давхаргын дор ч зэврдэг вэ гэсэн асуултад түүний бичил бүтэц, гадаргуугийн хими, дохионы боловсруулалтыг K-түлхүүр бүлэглэл ашиглан тоон үзүүлэлтээр хариулдаг.Fe3+-ээр баялаг арлууд, түүний дотор холимог Fe2+/Fe3+-ийн бүхэл бүтэн шинж чанарын дагуу наймалж ба тетраэдр зохицуулалт нь SDSS-ийн хүйтэн цувисан исэлдүүлсэн хальсыг гэмтээх, зэврүүлэх эх үүсвэр болдог нь тогтоогдсон.Fe3+ давамгайлсан наной арлууд нь хангалттай стехиометрийн Cr2O3 идэвхгүй давхаргатай байсан ч зэврэлтэнд муу эсэргүүцэл үзүүлдэг.Нано хэмжээст химийн нэгдмэл бус байдлын зэврэлтэнд үзүүлэх нөлөөг тодорхойлох арга зүйн дэвшлээс гадна ган хайлуулах явцад зэвэрдэггүй гангийн зэврэлтээс хамгаалах чадварыг сайжруулах инженерчлэлийн процессуудад урам зориг өгөх ажил үргэлжилж байна.
Энэхүү судалгаанд ашигласан Ce-2507 SDSS ембүү бэлтгэхийн тулд цэвэр төмрийн хоолойгоор битүүмжилсэн Fe-Ce мастер хайлш агуулсан холимог найрлагыг дунд давтамжийн индукцийн зууханд 150 кг хайлуулж, хайлсан ган гаргаж аваад хэвэнд цутгасан.Хэмжсэн химийн найрлагыг ( жин %) Нэмэлт хүснэгт 2-д жагсаав. Эмбүүг эхлээд халуунаар цутгаж блок болгон хийнэ.Дараа нь хатуу уусмалын төлөвт ган авахын тулд 1050 градусын температурт 60 минутын турш хатааж, дараа нь тасалгааны температурт усанд байлгана.Судалгаанд хамрагдсан дээжийг TEM болон DOE ашиглан үе шат, ширхэгийн хэмжээ, морфологийг судлах зорилгоор нарийвчлан судалсан.Дээж болон үйлдвэрлэлийн үйл явцын талаарх дэлгэрэнгүй мэдээллийг бусад эх сурвалжаас авах боломжтой6,7.
Халуун шахалтын цилиндр дээжийг (φ10 мм × 15 мм) цилиндрийн тэнхлэг нь блокийн хэв гажилтын чиглэлтэй параллель байхаар боловсруулсан.Өндөр температурын шахалтыг 1000-1150 ° C-ийн янз бүрийн температурт Gleeble-3800 дулааны симулятор ашиглан 0.01-10 с-1-ийн хязгаарт тогтмол хүчдэлийн хурдаар гүйцэтгэсэн.Деформаци хийхээс өмнө дээжийг температурын градиентийг арилгахын тулд сонгосон температурт 2 минутын турш 10 ° C s-1 хурдтайгаар халаана.Температурын жигд байдалд хүрсний дараа дээжийг 0.7-ийн жинхэнэ деформацийн утга болгон хувиргасан.Деформацийн дараа хэв гажилтын бүтцийг хадгалахын тулд дээжийг усаар нэн даруй унтраасан.Дараа нь хатуурсан сорьцыг шахалтын чиглэлтэй зэрэгцүүлэн зүснэ.Энэхүү тусгай судалгаанд бид 1050°C, 10 с-1 халуун омогтой сорьцыг сонгосон, учир нь ажиглагдсан бичил хатуулаг нь бусад сорьцоос өндөр байсан7.
Ce-2507 хатуу уусмалын их хэмжээний (80 × 10 × 17 мм3) дээжийг бусад бүх хэв гажилтын түвшинд хамгийн сайн механик шинж чанартай LG-300 гурван фазын асинхрон хоёр өнхрөх тээрэмд ашигласан.Зам тус бүрийн ачаалал ба зузаанын бууралт нь 0.2 м·с-1 ба 5% байна.
Хүйтэн өнхрүүлэн зузааныг 90%-иар бууруулсны дараа (1.0 эквивалент жинхэнэ ачаалал) ба 10 сек-1 турш 1050°С-т халуун дарсны дараа SDSS-ийн цахилгаан химийн хэмжилтэнд Autolab PGSTAT128N цахилгаан химийн ажлын станцыг ашигласан.Ажлын станц нь лавлагаа электрод болох ханасан каломель электрод, графит тоолуур электрод, ажлын электрод нь SDSS дээж бүхий гурван электродын эстэй.Дээжийг 11.3 мм диаметртэй цилиндр болгон хувааж, тэдгээрийн хажуу тал руу нь зэс утсыг гагнасан.Дараа нь дээжийг эпоксиоор бэхэлж, ажлын электрод (цилиндр дээжийн доод тал) болгон 1 см2 нээлттэй талбайг үлдээв.Хагарахаас зайлсхийхийн тулд эпоксид хатах, дараа нь зүлгүүр, өнгөлгөө хийхдээ болгоомжтой байгаарай.Ажлын гадаргууг нунтаглаж, 1 мкм ширхэгийн хэмжээтэй алмаазан өнгөлгөөний суспензээр өнгөлж, нэрмэл ус, этилийн спиртээр угааж, хүйтэн агаарт хатаана.Цахилгаан химийн хэмжилт хийхээс өмнө өнгөлсөн дээжийг хэд хоногийн турш агаарт байлгаж, байгалийн ислийн хальс үүсгэсэн.Зэвэрдэггүй гангийн зэврэлтийг түргэсгэхийн тулд ASTM-ийн зөвлөмжийн дагуу рН = 1.0 ± 0.01 HCl хүртэл тогтворжуулсан FeCl3 (6.0 жин%) усан уусмалыг зэвэрдэггүй гангийн зэврэлтийг түргэсгэхийн тулд ашигладаг55, учир нь энэ нь хүчтэй исэлдүүлэх чадвартай хлоридын ионуудын дэргэд идэмхий бөгөөд рН G2 орчин багатай байдаг.Хэмжилт хийхээсээ өмнө дээжийг туршилтын уусмалд 1 цагийн турш дүрнэ.Хатуу уусмал, халуун хэлбэртэй, хүйтэн цувисан дээжийн хувьд эсэргүүцлийн хэмжилтийг 5 мВ далайцтай 1 105-аас 0.1 Гц давтамжийн мужид 0.39, 0.33, 0.25 В-ын нээлттэй хэлхээний потенциалд (OPC) тус тус хийсэн.Бүх химийн туршилтыг ижил нөхцөлд 3-аас доошгүй удаа давтаж, өгөгдөл дахин давтагдах болно.
HE-SXRD хэмжилтийн хувьд 1 × 1 × 1.5 мм3 хэмжээтэй тэгш өнцөгт хоёр талт ган блокуудыг Канадын CLS-д байрлах Brockhouse өндөр эрчим хүчний wiggler-ийн цацрагийн фазын найрлагыг хэмжихийн тулд хэмжсэн56.Мэдээлэл цуглуулах ажлыг өрөөний температурт Дебай-Шеррер геометр эсвэл дамжуулах геометрээр хийсэн.LaB6 калибратороор тохируулсан рентген долгионы урт нь 0.212561 Å бөгөөд энэ нь 58 кВ-тай тохирч байгаа нь лабораторийн рентген туяаны эх үүсвэр болгон түгээмэл хэрэглэгддэг Cu Kα (8 кеВ)-ээс хамаагүй өндөр байна.Дээжийг илрүүлэгчээс 740 мм-ийн зайд байрлуулсан.Дээж тус бүрийн илрүүлэх хэмжээ нь 0.2 × 0.3 × 1.5 мм3 бөгөөд энэ нь цацрагийн хэмжээ, дээжийн зузаанаар тодорхойлогддог.Бүх өгөгдлийг Perkin Elmer талбайн детектор, хавтгай самбар бүхий рентген детектор, 200 μm пиксел, 40 × 40 см2, 0.3 секунд, 120 фрэймийн өртөх хугацаа ашиглан цуглуулсан.
Сонгогдсон хоёр загварын системийн X-PEEM хэмжилтийг MAX IV лабораторийн (Лунд, Швед) Beamline MAXPEEM PEEM эцсийн станцад хийсэн.Дээжийг цахилгаан химийн хэмжилтийн нэгэн адил бэлтгэсэн.Бэлтгэсэн дээжийг хэд хоногийн турш агаарт байлгаж, синхротрон фотоноор цацруулахын өмнө хэт өндөр вакуум камерт хийгүйжүүлсэн.Цацрагийн шугамын энергийн нарийвчлалыг N2-д hv = 401 eV-ийн ойролцоох N 1 сек-ээс 1\(\pi _g^ \ast\) хүртэлх өдөөх муж дахь ионы гарцын спектрийг хэмжиж, фотоны энерги E3/2 , 57-д хамааруулан олж авсан. эрчим хүчний хүрээ. Иймд Fe 2p зах, L2, ирмэг, C2p, L2, ирмэг, L2p, захын Si 1200 шугамын мм-1 сараалжтай өөрчлөгдсөн SX-700 монохроматорыг ашиглан цацрагийн шугамын энергийн нягтралыг E/∆E = 700 эВ/0.3 эВ > 2000 ба урсгал ≈1012 ph/s гэж тооцоолсон. Ce M4,5 ирмэг. Иймд Fe 2p L2, L2, ирмэг ба Nip L2, захад Si 1200 шугамтай мм−1 сараалжтай SX-700 монохроматорыг ашиглан цацрагийн шугамын энергийн нягтралыг E/∆E = 700 эВ/0.3 эВ > 2000 ба урсгал ≈1012 ph/s гэж тооцоолсон. Ce M4.5 ирмэг. Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка bylo оценено как E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ > 2000 и поток ≈1012 ф/с при использовании модифицированного монохроматора SX-700 SX-700 L Fetrihov смм02, для шм2, кромка Cr 2p L2,3, кромка Ni 2p L2,3 ба кромка Ce M4,5. Иймд цацрагийн сувгийн энергийн нягтралыг Fe ирмэг 2p L2, L2, L3p ирмэг, L3p захад 1200 шугам/мм-ийн Si сараалжтай өөрчилсөн SX-700 монохроматор ашиглан E/∆E = 700 эВ/0.3 эВ > 2000 ба урсгал ≈1012 f/s гэж тооцсон. 4.5.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，通量≈1012 ph/s，通能県通迿県通迿県通迿県通迨因此，光束线能量分辨率估计为E/ΔE = 700 eV/0.3 eV 1 光栅的改进的SX-700 单色器用于Fe 2p L2,3 边缘、Cr 2p L2,3 边缘、Ni 2p L2,3 边缘、Ni 2p L2,3 辌缘4,边缘异因此 ， 光束线 能量 分辨率 为 为 为 为 δe = 700 EV/0.3 EV> 2000 和 ≈1012 PH/S 圦2 圦希0 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 輘2p. Ce M4.5 загвар.Тиймээс 1200 шугамын Si сараалжтай өөрчилсөн SX-700 монохроматорыг ашиглах үед.3, Cr ирмэг 2p L2.3, Ni ирмэг 2p L2.3 болон Ce ирмэг M4.5.Фотоны энергийг 0.2 эВ алхамаар сканнердах.Эрчим хүч тус бүр дээр PEEM зургийг TVIPS F-216 шилэн холбосон CMOS детекторыг 2 x 2 савтай, 20 μм харах талбарт 1024 × 1024 пикселийн нягтралтайгаар бүртгэсэн.Зургийн өртөх хугацаа 0.2 секунд буюу дунджаар 16 кадр байв.Фотоэлектроны дүрсний энергийг хамгийн их хоёрдогч электрон дохио өгөх байдлаар сонгосон.Бүх хэмжилтийг шугаман туйлширсан фотоны цацраг ашиглан хэвийн давтамжтайгаар хийсэн.Хэмжилтийн талаарх дэлгэрэнгүй мэдээллийг өмнөх судалгаанаас олж болно.Нийт электрон гарц (TEY) илрүүлэх горим болон түүний X-PEEM49-д хэрэглэгдэх байдлыг судалсны дараа энэ аргын туршилтын гүн нь Cr дохионы хувьд 4-5 нм, Fe-ийн хувьд 6 нм орчим байхаар тооцоолсон.Cr гүн нь оксидын хальсны зузаан (~4 нм)60,61-тэй маш ойрхон, харин Fe-ийн гүн нь зузаанаас их байна.Fe L-ийн ирмэг дээр цуглуулсан XRD нь төмрийн оксидын XRD ба матрицаас Fe0-ийн холимог юм.Эхний тохиолдолд ялгарсан электронуудын эрч хүч нь TEY-д хувь нэмэр оруулах боломжтой бүх төрлийн электронуудаас гардаг.Гэсэн хэдий ч цэвэр төмрийн дохио нь электронууд оксидын давхаргаар гадаргуу руу дамжиж, анализаторт цуглуулагдахын тулд илүү их кинетик энерги шаарддаг.Энэ тохиолдолд Fe0 дохио нь голчлон LVV Auger электронууд, түүнчлэн тэдгээрийн ялгаруулдаг хоёрдогч электронуудаас шалтгаална.Нэмж дурдахад эдгээр электронуудын нөлөөлсөн TEY эрчим нь электрон зугтах замд задарч, төмрийн XAS газрын зураг дээрх Fe0 спектрийн хариу урвалыг улам бүр бууруулдаг.
Өгөгдлийн олборлолтыг өгөгдлийн шоо (X-PEEM өгөгдөл) болгон нэгтгэх нь олон хэмжээст арга барилаар холбогдох мэдээллийг (химийн эсвэл физик шинж чанар) гаргаж авах гол алхам юм.K-means clustering нь машины хараа, зураг боловсруулах, хяналтгүй хэв маягийг таних, хиймэл оюун ухаан, ангиллын шинжилгээ зэрэг хэд хэдэн салбарт өргөн хэрэглэгддэг.Жишээлбэл, K-means clustering нь гиперспектр дүрсний өгөгдлийг кластер болгоход сайн ажилласан.Зарчмын хувьд, олон функцтэй өгөгдлийн хувьд K-means алгоритм нь тэдгээрийн шинж чанаруудын (фотон энергийн шинж чанарууд) талаархи мэдээлэлд үндэслэн тэдгээрийг хялбархан бүлэглэж чаддаг.K-тэдгээрийн бөөгнөрөл нь гангийн бичил бүтцийн найрлага дахь химийн нэгдмэл бус байдлын орон зайн тархалтаас хамааран пиксел бүр нь тодорхой кластерт хамаарах өгөгдлийг K-д давхардаагүй бүлэгт (кластер) хуваах давталтын алгоритм юм.K-means алгоритм нь хоёр үе шатыг агуулдаг: эхний шатанд K төвийг тооцоолж, хоёр дахь шатанд цэг бүрт хөрш зэргэлдээ төвүүдтэй кластер хуваарилдаг.Кластерын хүндийн төв нь тухайн кластерын өгөгдлийн цэгүүдийн (XAS спектр) арифметик дундажаар тодорхойлогддог.Хөрш зэргэлдээх төвүүдийг Евклидийн зай гэж тодорхойлох янз бүрийн зай байдаг.px,y-ийн оролтын зургийн хувьд (х ба y нь пикселийн нарийвчлал) CK нь кластерын хүндийн төв юм;Энэ зургийг дараа нь K-means63 ашиглан K кластерт хувааж (бүлэглэж) болно.K-means кластер хийх алгоритмын эцсийн алхамууд нь:
Алхам 2. Одоогийн центроид дагуу бүх пикселийн гишүүнчлэлийг тооцоол.Жишээлбэл, төв ба пиксел бүрийн хоорондох Евклидийн d зайнаас тооцоолно.
Алхам 3 Пиксел бүрийг хамгийн ойрын центроид руу оноо.Дараа нь K төвийн байрлалыг дараах байдлаар дахин тооцоол.
Алхам 4. Центроидууд нийлэх хүртэл (тэгшитгэл (7) ба (8)) үйлдлийг давтана.Эцсийн кластерын чанарын үр дүн нь эхний центроидуудын хамгийн сайн сонголттой нягт уялдаатай байдаг.Ган зургийн PEEM өгөгдлийн бүтцийн хувьд ихэвчлэн X (x × y × λ) нь 3D массив өгөгдлийн шоо байдаг бол x ба y тэнхлэгүүд нь орон зайн мэдээллийг (пикселийн нягтрал), λ тэнхлэг нь фотонтой тохирдог.энергийн спектрийн зураг.K-means алгоритм нь X-PEEM өгөгдлийн сонирхсон бүс нутгийг судлахад пикселүүдийг (кластер эсвэл дэд блок) спектрийн шинж чанараар нь салгаж, анализатор бүрийн хамгийн сайн центроидуудыг (XAS спектрийн профиль) гаргаж авахад ашигладаг.бөөгнөрөл).Энэ нь орон зайн тархалт, орон нутгийн спектрийн өөрчлөлт, исэлдэлтийн төлөв байдал, химийн төлөвийг судлахад хэрэглэгддэг.Жишээлбэл, халуун болон хүйтэн цувисан X-PEEM-ийн Fe L ирмэг ба Cr L ирмэгийн мужуудад K-means кластерийн алгоритмыг ашигласан.Хамгийн оновчтой кластер ба центроидуудыг олохын тулд янз бүрийн тооны K кластеруудыг (бичил бүтцийн бүсүүд) туршсан.Эдгээр тоо гарч ирэхэд пикселүүдийг харгалзах кластерийн төвүүдэд дахин хуваарилдаг.Өнгөний тархалт бүр нь кластерын төвтэй тохирч, химийн болон физик объектуудын орон зайн зохицуулалтыг харуулдаг.Олж авсан центроидууд нь цэвэр спектрүүдийн шугаман хослолууд юм.
Энэхүү судалгааны үр дүнг дэмжих өгөгдлийг WC-ийн зохиогчийн үндэслэлтэй хүсэлтийн дагуу авах боломжтой.
Sieurin, H. & Sandström, R. Гагнасан дуплекс зэвэрдэггүй гангийн хугарлын хатуулаг. Sieurin, H. & Sandström, R. Гагнасан дуплекс зэвэрдэггүй гангийн хугарлын хатуулаг. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Гагнасан дуплекс зэвэрдэггүй гангийн хугарлын бат бөх чанар. 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. Гагнасан дуплекс зэвэрдэггүй гангийн хугарлын бат бөх чанар.Британи.Бутархай хэсэг.үслэг.73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Сонгосон органик хүчил, органик хүчил / хлоридын орчинд дуплекс зэвэрдэггүй гангийн зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Сонгосон органик хүчил, органик хүчил / хлоридын орчинд дуплекс зэвэрдэггүй гангийн зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал.Адамс, FW, Олубамби, ТХГН-ийн, Потгитер, Ж.Х.болон Van Der Merwe, J. Зарим органик хүчил, органик хүчил/хлорид бүхий орчинд дуплекс зэвэрдэггүй гангийн зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相不锈钢在选定的有机酸和有机酸/氯化物环墀襀譐譐 Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相зэвэрдэггүй ган在特定的organic酸和organic酸/хлоржуулсан орчин的耐过性性。Адамс, FW, Олубамби, ТХГН-ийн, Потгитер, Ж.Х.болон Van Der Merwe, J. Органик хүчил, органик хүчил/хлоридын сонгосон орчинд дуплекс зэвэрдэггүй гангийн зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал.хадгалах бодис.Материал арга 57, 107–117 (2010).
Barrera, S. et al.Fe-Al-Mn-C хоёр талт хайлшийн зэврэлт-исэлдэлтийн шинж чанар.Материал 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Тоног төхөөрөмжийн хий, газрын тосны үйлдвэрлэлийн супер дуплекс ган шинэ үеийн. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Тоног төхөөрөмжийн хий, газрын тосны үйлдвэрлэлийн супер дуплекс ган шинэ үеийн.Левков Л., Шурыгин Д., Дуб В., Косырев К., Баликоев А. Газрын тос, байгалийн хийн үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжийн супер дуплекс гангийн шинэ үеийн.Левков Л., Шурыгин Д., Дуб В., Косырев К., Баликоев А. Хийн болон газрын тосны үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжийн супер дуплекс гангийн шинэ үеийн.Webinar E3S 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Хоёр талт зэвэрдэггүй гангийн 2507 ангийн халуун хэв гажилтын судалгаа. Металл. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Хоёр талт зэвэрдэггүй гангийн 2507 ангийн халуун хэв гажилтын судалгаа. Металл. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 төрлийн хоёр талт зэвэрдэггүй гангийн халуун хэв гажилтын зан үйлийн судалгаа.Металл. 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. болон Utaisansuk, V. 2507 төрлийн хоёр талт зэвэрдэггүй гангийн халуун хэв гажилтын үйл ажиллагааны судалгаа.Металл.алма матер.транс.48, 95–108 (2017).
Жоу, Т. нар.Церийн өөрчилсөн супер-дуплекс SAF 2507 зэвэрдэггүй гангийн бичил бүтэц, механик шинж чанарт хяналттай хүйтэн цувих нөлөө.алма матер.шинжлэх ухаан.Британи.A 766, 138352 (2019).
Жоу, Т. нар.Церийн өөрчилсөн супер-дуплекс SAF 2507 зэвэрдэггүй гангийн дулааны хэв гажилтын улмаас үүссэн бүтцийн болон механик шинж чанарууд.Ж. Алма матер.хадгалах сав.технологи.9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Austenitic гангийн өндөр температурт исэлдэлтийн зан төлөвт газрын ховор элементийн нөлөө. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Austenitic гангийн өндөр температурт исэлдэлтийн зан төлөвт газрын ховор элементийн нөлөө.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. and Zheng K. Газрын ховор элементийн өндөр температурт исэлдэлтийн үед аустенитийн гангийн зан төлөвт үзүүлэх нөлөө. Жэн, З., Ван, С., Лонг, Ж., Ван, Ж. & Жэн, К. 稀土元素对奥氏体钢高温氧化行为的影响。 Жэн, З., Ван, С., Лонг, Ж., Ван, Ж., Жэн, К.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. and Zheng K. Өндөр температурт исэлдэлтийн үед аустенитийн гангийн зан төлөвт газрын ховор элементийн нөлөө.корос.шинжлэх ухаан.164, 108359 (2020).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. 27Cr-3.8Mo-2Ni супер-феррит зэвэрдэггүй гангийн микро бүтэц, шинж чанарт Ce-ийн нөлөө. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. 27Cr-3.8Mo-2Ni супер-феррит зэвэрдэггүй гангийн микро бүтэц, шинж чанарт Ce-ийн нөлөө.Li Y., Yang G., Jiang Z., Chen K. and Sun S. Superferritic зэвэрдэггүй гангийн 27Cr-3,8Mo-2Ni-ийн микро бүтэц, шинж чанарт Se-ийн нөлөөлөл. 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彂哂 Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. 27Cr-3.8Mo-2Ni супер ган зэвэрдэггүй гангийн бичил бүтэц, шинж чанарт Ce-ийн нөлөө. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Влияние Ce на микроструктур болон хувийн суперферритной нержавеющей стали 27Cr-3,8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Effect Ce on microstructure and properties of superferritic зэвэрдэггүй ган 27Cr-3,8Mo-2Ni.Төмөр тэмдэг.Стилмак 47, 67–76 (2020).