Grazzi talli żort Nature.com. Il-verżjoni tal-browser li qed tuża għandha appoġġ limitat għas-CSS. Għall-aħjar esperjenza, nirrakkomandaw li tuża browser aġġornat (jew tiddiżattiva l-Modalità ta' Kompatibilità fl-Internet Explorer). Sadanittant, biex niżguraw appoġġ kontinwu, se nirrendu s-sit mingħajr stili u JavaScript.
L-azzar inossidabbli użat ħafna u l-verżjonijiet maħduma tiegħu huma reżistenti għall-korrużjoni f'kundizzjonijiet ambjentali minħabba s-saff ta' passivazzjoni li jikkonsisti minn ossidu tal-kromju. Il-korrużjoni u l-erożjoni tal-azzar huma tradizzjonalment assoċjati mal-qerda ta' dawn is-saffi, iżda rarament fil-livell mikroskopiku, skont l-oriġini tal-inomoġeneità tal-wiċċ. F'dan ix-xogħol, l-eteroġeneità kimika tal-wiċċ fuq skala nanometrika skoperta permezz ta' mikroskopija spettroskopika u analiżi kemometrika tiddomina b'mod mhux mistenni d-dekompożizzjoni u l-korrużjoni tal-azzar inossidabbli super duplex modifikat biċ-ċerju rrumblat fil-kesħa 2507 (SDSS) matul l-imġiba tiegħu ta' deformazzjoni sħuna. naħa l-oħra. Għalkemm il-mikroskopija fotoelettronika bir-raġġi-X uriet kopertura relattivament uniformi tas-saff naturali Cr2O3, l-SDSS irrumblat fil-kesħa wera riżultati ħżiena ta' passivazzjoni minħabba d-distribuzzjoni lokalizzata ta' nanoislands rikki f'Fe3+ fuq is-saff tal-ossidu Fe/Cr. Dan l-għarfien fil-livell atomiku jipprovdi fehim profond tal-korrużjoni tal-azzar inossidabbli u huwa mistenni li jgħin fil-ġlieda kontra l-korrużjoni ta' metalli simili b'liga għolja.
Mill-invenzjoni tal-azzar inossidabbli, ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-ligi tal-ferrokromju ġiet attribwita lill-kromju, li jifforma ossidu/ossidrossidu qawwi li juri mġiba passivanti fil-biċċa l-kbira tal-ambjenti. Meta mqabbel mal-azzar inossidabbli konvenzjonali (awstenitiku u ferritiku), l-azzar inossidabbli super duplex (SDSS) b'reżistenza aħjar għall-korrużjoni għandhom proprjetajiet mekkaniċi superjuri1,2,3. Saħħa mekkanika akbar tippermetti disinji eħfef u aktar kompatti. B'kuntrast, l-SDSS ekonomiku għandu reżistenza għolja għall-korrużjoni bil-ħofor u xquq, li tirriżulta f'ħajja ta' servizz itwal u applikazzjonijiet usa' fil-kontroll tat-tniġġis, kontenituri kimiċi, u l-industrija taż-żejt u l-gass offshore4. Madankollu, il-firxa dejqa ta' temperaturi tat-trattament bis-sħana u l-formabilità fqira jfixklu l-applikazzjoni prattika wiesgħa tiegħu. Għalhekk, l-SDSS ġie modifikat biex itejjeb il-proprjetajiet ta' hawn fuq. Pereżempju, il-modifika tas-Ce u żidiet għoljin ta' N 6, 7, 8 ġew introdotti fl-SDSS 2507 (Ce-2507). Konċentrazzjoni xierqa ta' 0.08 wt.% ta' element rari tad-dinja (Ce) għandha effett benefiċjarju fuq il-proprjetajiet mekkaniċi tad-DSS, billi ttejjeb ir-raffinar tal-qamħ u s-saħħa tal-konfini tal-qamħ. Ir-reżistenza għall-użu u l-korrużjoni, is-saħħa tat-tensjoni u s-saħħa tar-rendiment, u l-abbiltà li taħdem bis-sħana tjiebu wkoll9. Ammonti kbar ta' nitroġenu jistgħu jissostitwixxu kontenut ta' nikil li jiswa ħafna flus, u b'hekk l-SDSS isir aktar kosteffettiv10.
Riċentement, l-SDSS ġie deformat plastikament f'temperaturi varji (temperatura baxxa, kiesħa u sħuna) biex jikseb proprjetajiet mekkaniċi eċċellenti6,7,8. Madankollu, ir-reżistenza eċċellenti għall-korrużjoni tal-SDSS hija dovuta għall-preżenza ta' film irqiq ta' ossidu fuq il-wiċċ, li huwa affettwat minn ħafna fatturi, bħall-preżenza ta' ħafna fażijiet b'konfini tal-qamħ differenti, preċipitati mhux mixtieqa u reazzjonijiet differenti. Il-mikrostruttura interna mhux omoġenja ta' diversi fażijiet awstenitiċi u ferritiċi hija deformata7. Għalhekk, l-istudju tal-proprjetajiet tal-mikrodominju ta' films bħal dawn fil-livell tal-istruttura elettronika huwa ta' importanza kruċjali għall-fehim tal-korrużjoni tal-SDSS u jeħtieġ tekniki sperimentali kumplessi. S'issa, metodi sensittivi għall-wiċċ bħall-ispettroskopija tal-elettroni Auger11 u l-ispettroskopija tal-fotoelettroni bir-raġġi-X12,13,14,15 kif ukoll is-sistema tal-fotoelettroni bir-raġġi-X iebsa jiddistingwu, iżda ħafna drabi jonqsu milli jisseparaw, l-istati kimiċi tal-istess element f'punti differenti fl-ispazju fuq in-nanoskala. Diversi studji reċenti rabtu l-ossidazzjoni lokali tal-kromju mal-imġiba osservata tal-korrużjoni ta' 17-il azzar inossidabbli awstenitiku, 18-il azzar inossidabbli martensitiku, u SDSS 19, 20. Madankollu, dawn l-istudji ffokaw prinċipalment fuq l-effett tal-eteroġeneità tas-Cr (eż., stat ta' ossidazzjoni tas-Cr3+) fuq ir-reżistenza għall-korrużjoni. L-eteroġeneità laterali fl-istati ta' ossidazzjoni tal-elementi tista' tkun ikkawżata minn komposti differenti bl-istess elementi kostitwenti, bħal ossidi tal-ħadid. Dawn il-komposti jirtu daqs żgħir ipproċessat termomekkanikament li jinsab qrib xulxin, iżda jvarjaw fil-kompożizzjoni u l-istat ta' ossidazzjoni 16,21. Għalhekk, l-iżvelar tal-qerda tal-films tal-ossidu u mbagħad it-tħaffir jeħtieġ fehim tal-inomoġeneità tal-wiċċ fil-livell mikroskopiku. Minkejja dawn ir-rekwiżiti, valutazzjonijiet kwantitattivi bħall-eteroġeneità tal-ossidazzjoni laterali, speċjalment tal-ħadid fuq l-iskala nano/atomika, għadhom nieqsa u s-sinifikat tagħhom għar-reżistenza għall-korrużjoni jibqa' mhux esplorat. Sa ftit ilu, l-istat kimiku ta’ diversi elementi, bħall-Fe u s-Ca, kien deskritt b’mod kwantitattiv fuq kampjuni tal-azzar bl-użu ta’ mikroskopija fotoelettronika bir-raġġi-X rotob (X-PEEM) f’faċilitajiet ta’ radjazzjoni sinkrotron fuq skala nanometrika. Flimkien ma’ tekniki ta’ spettroskopija ta’ assorbiment bir-raġġi-X (XAS) kimikament sensittivi, l-X-PEEM jippermetti kejl XAS b’riżoluzzjoni spazjali u spettrali għolja, u jipprovdi informazzjoni kimika dwar il-kompożizzjoni elementali u l-istat kimiku tagħha b’riżoluzzjoni spazjali sal-iskala nanometrika 23. Din l-osservazzjoni spettroskopika tas-sit tal-bidu taħt mikroskopju tiffaċilita esperimenti kimiċi lokali u tista’ turi spazjalment bidliet kimiċi li qabel ma kinux esplorati fis-saff tal-Fe.
Dan l-istudju jestendi l-vantaġġi tal-PEEM fl-iskoperta ta' differenzi kimiċi fuq in-nanoskala u jippreżenta metodu insightful ta' analiżi tal-wiċċ fil-livell atomiku għall-fehim tal-imġiba tal-korrużjoni ta' Ce-2507. Juża dejta kemometrika ta' raggruppament K-means24 biex jimmappa l-kompożizzjoni kimika globali (eteroġeneità) tal-elementi involuti, bl-istati kimiċi tagħhom ippreżentati f'rappreżentazzjoni statistika. B'differenza mill-każ tradizzjonali ta' korrużjoni kkawżata minn tkissir tal-film tal-ossidu tal-kromju, il-passivazzjoni fqira attwali u r-reżistenza fqira għall-korrużjoni huma attribwiti għal nanoislands lokalizzati b'ħafna Fe3+ ħdejn is-saff tal-ossidu Fe/Cr, li jistgħu jkunu r-riżultat ta' ossidi protettivi. Fil-post tat-tkissir, jiġi ffurmat film li jikkawża korrużjoni.
L-imġiba korrużiva ta' SDSS 2507 deformat ġiet evalwata għall-ewwel darba bl-użu ta' kejl elettrokimiku. Fil-figura 1 turi l-kurvi ta' Nyquist u Bode għal kampjuni magħżula f'soluzzjonijiet akwei aċidużi (pH = 1) ta' FeCl3 f'temperatura tal-kamra. L-elettrolit magħżul jaġixxi bħala aġent ossidanti qawwi, li jikkaratterizza t-tendenza tal-film tal-passivazzjoni li jitkisser. Għalkemm il-materjal ma għaddiex minn pitting stabbli f'temperatura tal-kamra, dawn l-analiżijiet ipprovdew għarfien dwar avvenimenti potenzjali ta' ħsara u proċessi ta' wara l-korrużjoni. Iċ-ċirkwit ekwivalenti (Fig. 1d) intuża biex jitwaħħlu l-ispettri tal-ispettroskopija tal-impedenza elettrokimika (EIS), u r-riżultati tat-twaħħil korrispondenti huma murija fit-Tabella 1. Dehru nofs ċrieki mhux kompluti meta ġew ittestjati l-kampjuni ttrattati bis-soluzzjoni u maħduma bis-sħana, filwaqt li n-nofs ċrieki kkompressati korrispondenti ġew irrumblati fil-kesħa (Fig. 1b). Fl-ispettru EIS, ir-raġġ tas-semiċirku jista' jitqies bħala r-reżistenza tal-polarizzazzjoni (Rp)25,26. L-Rp tal-SDSS ittrattat f'soluzzjoni fit-Tabella 1 huwa madwar 135 kΩ cm-2, madankollu għal SDSS maħdum bis-sħana u rrumblat fil-kesħa nistgħu naraw valuri ħafna aktar baxxi ta' 34.7 u 2.1 kΩ cm–2 rispettivament. Dan it-tnaqqis sinifikanti fl-Rp jindika effett detrimentali tad-deformazzjoni tal-plastik fuq il-passivazzjoni u r-reżistenza għall-korrużjoni, kif muri f'rapporti preċedenti 27, 28, 29, 30.
Dijagrammi tal-impedenza u l-fażi ta' Nyquist, b, c Bode, u mudell ta' ċirkwit ekwivalenti għal d, fejn RS hija r-reżistenza tal-elettrolit, Rp hija r-reżistenza tal-polarizzazzjoni, u QCPE huwa l-ossidu tal-element tal-fażi kostanti użat biex jimmudella l-kapaċitanza mhux ideali (n). Il-kejl tal-EIS sar f'potenzjal mingħajr tagħbija.
Il-kostanti tal-ewwel ordni huma murija fid-dijagramma ta' Bode u l-plateau ta' frekwenza għolja jirrappreżenta r-reżistenza tal-elettrolit RS26. Hekk kif il-frekwenza tonqos, l-impedenza tiżdied u jinstab angolu tal-fażi negattiv, li jindika dominanza tal-kapaċitanza. L-angolu tal-fażi jiżdied, u jżomm il-valur massimu tiegħu f'firxa ta' frekwenza relattivament wiesgħa, u mbagħad jonqos (Fig. 1c). Madankollu, fit-tliet każijiet kollha dan il-valur massimu xorta huwa inqas minn 90°, li jindika mġiba kapaċittiva mhux ideali minħabba dispersjoni kapaċittiva. Għalhekk, l-element tal-fażi kostanti QCPE (CPE) jintuża biex jirrappreżenta d-distribuzzjoni tal-kapaċitanza interfaċċjali derivata mill-ħruxija jew l-inomoġenjità tal-wiċċ, speċjalment f'termini ta' skala atomika, ġeometrija frattali, porożità tal-elettrodu, potenzjal mhux uniformi, u distribuzzjoni tal-kurrent dipendenti fuq il-wiċċ. Ġeometrija tal-elettrodu31,32. Impedenza CPE:
Fejn j huwa n-numru immaġinarju u ω hija l-frekwenza angolari. QCPE hija kostanti indipendenti mill-frekwenza proporzjonali għall-erja miftuħa attiva tal-elettrolit. n huwa numru ta' qawwa mingħajr dimensjoni li jiddeskrivi d-devjazzjoni mill-imġiba kapaċittiva ideali ta' kapaċitatur, jiġifieri iktar ma n tkun qrib 1, iktar is-CPE tkun qrib il-kapaċitanza pura, u jekk n tkun qrib iż-żero, hija r-reżistenza. Devjazzjoni żgħira ta' n, qrib 1, tindika l-imġiba kapaċittiva mhux ideali tal-wiċċ wara t-test tal-polarizzazzjoni. Il-QCPE tal-SDSS irrumblat fil-kesħa huwa ħafna ogħla minn prodotti simili, li jfisser li l-kwalità tal-wiċċ hija inqas uniformi.
Konsistenti mal-biċċa l-kbira tal-proprjetajiet ta' reżistenza għall-korrużjoni tal-azzar inossidabbli, il-kontenut relattivament għoli ta' Cr tal-SDSS ġeneralment jirriżulta f'reżistenza superjuri għall-korrużjoni tal-SDSS minħabba l-preżenza ta' film passiv protettiv tal-ossidu fuq il-wiċċ17. Dan il-film passivanti ġeneralment ikun rikk f'ossidi Cr3+ u/jew idrossidi, li jintegra prinċipalment Fe2+, ossidi Fe3+ u/jew (ossi)idrossidi 33. Minkejja l-istess uniformità tal-wiċċ, saff ta' ossidu passivanti, u l-ebda frattura viżibbli fuq il-wiċċ, kif determinat minn immaġini mikroskopiċi,6,7 l-imġiba tal-korrużjoni tal-SDSS maħdum bis-sħana u rrumblat fil-kesħa hija differenti u għalhekk teħtieġ studju fil-fond tal-mikrostruttura tad-deformazzjoni u l-karatteristika strutturali tal-azzar.
Il-mikrostruttura tal-azzar inossidabbli deformat ġiet investigata kwantitattivament bl-użu ta' raġġi-X interni u sinkrotron ta' enerġija għolja (Figuri Supplimentari 1, 2). Analiżi dettaljata hija pprovduta fl-Informazzjoni Supplimentari. Għalkemm dan jikkorrispondi l-aktar mat-tip ta' fażi prinċipali, instabu differenzi fil-frazzjonijiet tal-volum tal-fażijiet, li huma elenkati fit-Tabella Supplimentari 1. Id-differenza tista' tkun dovuta għall-frazzjoni tal-fażi eteroġenja fil-wiċċ u l-frazzjoni tal-volum (XRD) soġġetta għal fond differenti ta' skoperta bl-użu tad-diffrazzjoni tar-raġġi-X b'diversi sorsi ta' enerġija ta' fotoni inċidenti. Il-proporzjon relattivament ogħla ta' awstenita f'kampjuni rrumblati fil-kesħa, determinat minn XRD minn sors tal-laboratorju, jindika passivazzjoni aħjar u sussegwentement reżistenza aħjar għall-korrużjoni35, filwaqt li riżultati aktar preċiżi u statistiċi jindikaw xejriet opposti fil-proporzjonijiet tal-fażi. Barra minn hekk, ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-azzar tiddependi wkoll fuq il-grad ta' raffinament tal-qamħ, it-tnaqqis fid-daqs tal-qamħ, iż-żieda fil-mikrodeformazzjonijiet u d-densità tad-dislokazzjoni li jseħħu waqt it-trattament termomekkaniku36,37,38. Il-kampjuni maħduma bis-sħana juru natura aktar granulari, li tindika qmuħ ta’ daqs mikron, filwaqt li ċ-ċrieki lixxi osservati fil-kampjuni rrumblati fil-kesħa (Fig. Supplimentari 3) jindikaw raffinament sinifikanti tal-qamħ għal nanoskala f’xogħol preċedenti6, li għandu jikkontribwixxi għall-formazzjoni ta’ passivazzjoni tal-film u żieda fir-reżistenza għall-korrużjoni. Densità ogħla ta’ dislokazzjoni ġeneralment hija assoċjata ma’ reżistenza aktar baxxa għall-pitting, li taqbel sew mal-kejl elettrokimiku.
Tibdil fl-istati kimiċi ta' mikrodominji ta' elementi elementari ġie studjat sistematikament bl-użu ta' X-PEEM. Minkejja l-abbundanza ta' elementi ta' liga, Cr, Fe, Ni, u Ce39 intgħażlu hawnhekk għaliex Cr huwa l-element ewlieni għall-formazzjoni tal-film tal-passivazzjoni, Fe huwa l-element prinċipali fl-azzar, u Ni jsaħħaħ il-passivazzjoni u jibbilanċja l-istruttura tal-fażi ferrite-awstenitika u l-iskop tal-modifika ta' Ce. Billi ġiet aġġustata l-enerġija tar-radjazzjoni tas-sinkrotron, ir-RAS ġie miksi mill-wiċċ bil-karatteristiċi ewlenin ta' Cr (tarf L2.3), Fe (tarf L2.3), Ni (tarf L2.3) u Ce (tarf M4.5). Iffurmar bis-sħana u rrumblar fil-kesħa Ce-2507 SDSS. Analiżi xierqa tad-dejta twettqet billi ġiet inkorporata l-kalibrazzjoni tal-enerġija b'dejta ppubblikata (eż. XAS 40, 41 fuq Fe L2, 3 truf).
Fil-Fig. Figura 2 turi immaġini X-PEEM ta' Ce-2507 SDSS maħdum bis-sħana (Fig. 2a) u rrumblat fil-kesħa (Fig. 2d) u t-truf XAS korrispondenti ta' Cr u Fe L2,3 f'postijiet immarkati individwalment. It-tarf L2,3 tal-XAS jittestja l-istati 3d mhux okkupati wara l-fotoeċċitazzjoni tal-elettroni fil-livelli ta' qsim tal-orbita tal-ispin 2p3/2 (tarf L3) u 2p1/2 (tarf L2). Informazzjoni dwar l-istat ta' valenza ta' Cr inkisbet minn XAS fit-tarf L2,3 fil-Fig. 2b, e. Paragun mal-imħallfin. 42,43 wera li erba' qċaċet ġew osservati ħdejn it-tarf L3, imsejħa A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV) u D (582.2 eV), li jirriflettu Cr3+ ottaedriku, li jikkorrispondi għall-jone Cr2O3. L-ispettri sperimentali jaqblu mal-kalkoli teoretiċi murija fil-pannelli b u e, miksuba minn kalkoli multipli tal-kamp kristallin fl-interfaċċja Cr L2.3 bl-użu ta' kamp kristallin ta' 2.0 eV44. Iż-żewġ uċuħ tal-SDSS maħdum bis-sħana u rrumblat fil-kesħa huma miksija b'saff relattivament uniformi ta' Cr2O3.
Immaġni termali X-PEEM ta' SDSS deformat termalment li jikkorrispondi għal tarf b Cr L2.3 u tarf c Fe L2.3, immaġni termali X-PEEM d ta' SDSS irrumblat fil-kesħa li jikkorrispondi għal tarf e Cr L2.3 u naħa tat-tarf f Fe L2 .3 (f). L-ispettri XAS huma pplottjati f'pożizzjonijiet spazjali differenti mmarkati fuq l-immaġini termali (a, d), il-linji oranġjo bit-tikek f'(b) u (e) jirrappreżentaw l-ispettri XAS simulati ta' Cr3+ b'valur tal-kamp kristallin ta' 2.0 eV. Għal immaġini X-PEEM, uża paletta termali biex ittejjeb il-leġġibilità tal-immaġni, fejn il-kuluri minn blu għal aħmar huma proporzjonali għall-intensità tal-assorbiment tar-raġġi-X (minn baxx għal għoli).
Irrispettivament mill-ambjent kimiku ta' dawn l-elementi metalliċi, l-istat kimiku taż-żidiet tal-elementi ta' liga tan-Ni u s-Ce għaż-żewġ kampjuni baqa' l-istess. Tpinġija addizzjonali. Il-Figuri 5-9 juru immaġini X-PEEM u spettri XAS korrispondenti għan-Ni u s-Ce f'diversi pożizzjonijiet fuq il-wiċċ ta' kampjuni maħduma bis-sħana u rrumblati fil-kesħa. L-Ni XAS juri l-istati ta' ossidazzjoni tan-Ni2+ fuq il-wiċċ imkejjel kollu tal-kampjuni maħduma bis-sħana u rrumblati fil-kesħa (Diskussjoni Supplimentari). Ta' min jinnota li, fil-każ ta' kampjuni maħduma bis-sħana, is-sinjal XAS tas-Ce ma ġiex osservat, filwaqt li fil-każ ta' kampjuni rrumblati fil-kesħa, ġie osservat l-ispettru tas-Ce3+. L-osservazzjoni tat-tikek tas-Ce f'kampjuni rrumblati fil-kesħa wriet li s-Ce jidher prinċipalment fil-forma ta' preċipitati.
Fl-SDSS deformat termalment, ma ġiet osservata l-ebda bidla strutturali lokali fl-XAS fit-tarf Fe L2,3 (Fig. 2c). Madankollu, il-matriċi Fe tbiddel l-istat kimiku tagħha b'mod mikroreġjonali f'seba' punti magħżula b'mod każwali tal-SDSS irrumblat fil-kesħa, kif muri fil-Fig. 2f. Barra minn hekk, sabiex tinkiseb idea preċiża tal-bidliet fl-istat ta' Fe fil-postijiet magħżula fil-Fig. 2f, twettqu studji tal-wiċċ lokali (Fig. 3 u Fig. Supplimentari 10) li fihom intgħażlu reġjuni ċirkolari iżgħar. L-ispettri XAS tat-tarf Fe L2,3 tas-sistemi α-Fe2O3 u l-ossidi ottaedriċi Fe2+ ġew immudellati permezz ta' kalkoli multipli tal-kamp kristallin bl-użu ta' kampi kristallini ta' 1.0 (Fe2+) u 1.0 (Fe3+)44. Ninnotaw li α-Fe2O3 u γ-Fe2O3 għandhom simmetriji lokali differenti45,46, Fe3O4 għandu taħlita kemm ta' Fe2+ kif ukoll ta' Fe3+,47, u FeO45 bħala ossidu Fe2+ formalment divalenti (3d6). Ninnotaw li α-Fe2O3 u γ-Fe2O3 għandhom simmetriji lokali differenti45,46, Fe3O4 għandu taħlita kemm ta' Fe2+ kif ukoll ta' Fe3+,47, u FeO45 bħala ossidu Fe2+ formalment divalenti (3d6).Innota li α-Fe2O3 u γ-Fe2O3 għandhom simmetriji lokali differenti45,46, Fe3O4 jikkombina kemm Fe2+ kif ukoll Fe3+,47 u FeO45 fil-forma ta' ossidu formalment divalenti Fe2+ (3d6).Innota li α-Fe2O3 u γ-Fe2O3 għandhom simmetriji lokali differenti45,46, Fe3O4 għandu taħlita ta' Fe2+ u Fe3+,47 u FeO45 jaġixxi bħala ossidu divalenti formali ta' Fe2+ (3d6). Il-joni kollha ta' Fe3+ f'α-Fe2O3 għandhom biss pożizzjonijiet Oh, filwaqt li γ-Fe2O3 ġeneralment huwa rappreżentat minn Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 spinel b'postijiet vojta f'pożizzjonijiet eg. Għalhekk, il-joni ta' Fe3+ f'γ-Fe2O3 għandhom kemm pożizzjonijiet Td kif ukoll Oh. Kif imsemmi f'dokument preċedenti,45 għalkemm il-proporzjon tal-intensità tat-tnejn huwa differenti, il-proporzjon tal-intensità tagħhom eg/t2g huwa ≈1, filwaqt li f'dan il-każ il-proporzjon tal-intensità osservat eg/t2g huwa madwar 1. Dan jeskludi l-possibbiltà li fis-sitwazzjoni attwali huwa preżenti biss Fe3+. Meta nikkunsidraw il-każ ta' Fe3O4 kemm ma' Fe2+ kif ukoll ma' Fe3+, l-ewwel karatteristika, li hija magħrufa li għandha tarf L3 aktar dgħajjef (aktar b'saħħtu) għal Fe, tindika numru iżgħar (akbar) ta' stati t2g mhux okkupati. Dan japplika għal Fe2+ (Fe3+), li juri li l-ewwel karatteristika taż-żieda tindika żieda fil-kontenut ta' Fe2+47. Dawn ir-riżultati juru li l-koeżistenza ta' Fe2+ u γ-Fe2O3, α-Fe2O3 u/jew Fe3O4 tiddomina fuq il-wiċċ irrumblat fil-kesħa tal-kompożiti.
Immaġnijiet termali fotoelettroniċi mkabbra tal-ispettri XAS (a, c) u (b, d) li jaqsmu t-tarf Fe L2,3 f'diversi pożizzjonijiet spazjali fir-reġjuni magħżula 2 u E fil-Figuri 2d.
Id-dejta sperimentali miksuba (Fig. 4a u Fig. Supplimentari 11) hija pplottjata u mqabbla mad-dejta għall-komposti puri 40, 41, 48. Tliet tipi differenti ta' spettri XAS tat-tarf L tal-Fe osservati b'mod sperimentali (XAS-1, XAS-2 u XAS-3: Fig. 4a). B'mod partikolari, l-ispettru 2-a (immarkat bħala XAS-1) fil-Fig. 3b segwit mill-ispettru 2-b (immarkat XAS-2) ġie osservat fuq iż-żona kollha ta' skoperta, filwaqt li spettri bħal E-3 li ġew osservati fil-figura 3d (immarkati XAS-3) ġew osservati f'postijiet speċifiċi. Bħala regola, erba' parametri ntużaw biex jiġu identifikati l-istati ta' valenza eżistenti fil-kampjun li qed jiġi studjat: (1) karatteristiċi spettrali L3 u L2, (2) pożizzjonijiet tal-enerġija tal-karatteristiċi L3 u L2, (3) differenza fl-enerġija L3-L2, (4) proporzjon tal-intensità L2/L3. Skont osservazzjonijiet viżwali (Fig. 4a), it-tliet komponenti tal-Fe, jiġifieri Fe0, Fe2+, u Fe3+, huma preżenti fuq il-wiċċ tal-SDSS li qed jiġi studjat. Il-proporzjon tal-intensità kkalkulat L2/L3 indika wkoll il-preżenza tat-tliet komponenti kollha.
Spettri XAS simulati ta' Fe bi tliet dejta sperimentali differenti osservati (linji solidi XAS-1, XAS-2 u XAS-3 jikkorrispondu għal 2-a, 2-b u E-3 fil-Fig. 2 u 3) Paragun, Ottaedri Fe2+, Fe3+ b'valuri tal-kamp kristallin ta' 1.0 eV u 1.5 eV, rispettivament, id-dejta sperimentali mkejla bd (XAS-1, XAS-2, XAS-3) u d-dejta LCF ottimizzata korrispondenti (linja sewda solida), u wkoll fil-forma ta' spettri XAS-3 bi standards Fe3O4 (stat imħallat ta' Fe) u Fe2O3 (Fe3+ pur).
Intużat kombinazzjoni lineari (LCF) tat-tliet standards 40, 41, 48 biex tikkwantifika l-kompożizzjoni tal-ossidu tal-ħadid. L-LCF ġie implimentat għal tliet spettri XAS magħżula ta' Fe L-edge li juru l-ogħla kuntrast, jiġifieri XAS-1, XAS-2 u XAS-3, kif muri fil-Fig. 4b–d. Għat-tagħmir tal-LCF, 10% Fe0 ġie kkunsidrat fil-każijiet kollha minħabba l-fatt li osservajna xfar żgħir fid-dejta kollha, u wkoll minħabba l-fatt li l-ħadid metalliku huwa l-komponent ewlieni tal-azzar. Tabilħaqq, il-fond tal-probazzjoni ta' X-PEEM għal Fe (~6 nm)49 huwa akbar mill-ħxuna stmata tas-saff ta' ossidazzjoni (ftit > 4 nm), u dan jippermetti l-iskoperta tas-sinjal mill-matriċi tal-ħadid (Fe0) taħt is-saff ta' passivazzjoni. Tabilħaqq, il-fond tal-probazzjoni ta' X-PEEM għal Fe (~6 nm)49 huwa akbar mill-ħxuna stmata tas-saff ta' ossidazzjoni (ftit > 4 nm), u dan jippermetti l-iskoperta tas-sinjal mill-matriċi tal-ħadid (Fe0) taħt is-saff ta' passivazzjoni. Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм)49 больше, чем предполагаемая толщина толщина слщина слоя нмо 4 нм), что позволяет обнаружить сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. Tabilħaqq, il-fond tas-sonda X-PEEM għal Fe (~6 nm)49 huwa akbar mill-ħxuna preżunta tas-saff ta' ossidazzjoni (ftit >4 nm), li jagħmilha possibbli li jiġi skopert is-sinjal mill-matriċi tal-ħadid (Fe0) taħt is-saff ta' passivazzjoni.事实上，X-PEEM 对Fe（~6 nm）49 的检测深度大于估计的氧化层厚度（略> 4 nm），允许检测来自钝化层下方的铁基体（Fe0）的信号。事实上 ， X-PEEM 对 Fe （~ 6 nm） 49 的 检测 深度 大于 的 氧化层 厚度 略 略> 4 nm 深度 4 nm来自 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Фактически, глубина обнаружения Fe (~ 6 нм) 49 с помощью X-PEEM больше, чем предполатаемью чем предполатаемью слоя (немного > 4 нм), что позволяет обнаруживать сигнал от железной матрицы (Fe0) низволяет обнаруживать сигнал от железной матрицы (Fe0) нибнаруживать сигнал от железной матрицы (Fe0). Fil-fatt, il-fond ta' skoperta ta' Fe (~6 nm) 49 permezz ta' X-PEEM huwa akbar mill-ħxuna mistennija tas-saff tal-ossidu (ftit > 4 nm), li jippermetti s-sinjal mill-matriċi tal-ħadid (Fe0) taħt is-saff tal-passivazzjoni. .Twettqu diversi kombinazzjonijiet ta' Fe2+ u Fe3+ biex tinstab l-aħjar soluzzjoni possibbli għad-dejta sperimentali osservata. Fil-figura 4b jidher l-ispettru XAS-1 għall-kombinazzjoni ta' Fe2+ u Fe3+, fejn il-proporzjonijiet ta' Fe2+ u Fe3+ kienu simili b'madwar 45%, li jindika stati ta' ossidazzjoni mħallta ta' Fe. Filwaqt li għall-ispettru XAS-2, il-perċentwal ta' Fe2+ u Fe3+ isir ~30% u 60%, rispettivament. Fe2+ ​​huwa inqas minn Fe3+. Il-proporzjon ta' Fe2+ għal Fe3, ugwali għal 1:2, ifisser li Fe3O4 jista' jiġi ffurmat bl-istess proporzjon bejn il-joni Fe. Barra minn hekk, għall-ispettru XAS-3, il-perċentwal ta' Fe2+ u Fe3+ isir ~10% u 80%, li jindika konverżjoni ogħla ta' Fe2+ għal Fe3+. Kif imsemmi hawn fuq, Fe3+ jista' jiġi minn α-Fe2O3, γ-Fe2O3 jew Fe3O4. Biex nifhmu l-aktar sors probabbli ta' Fe3+, l-ispettru XAS-3 ġie pplottjat bi standards differenti ta' Fe3+ fil-Figura 4e, li juri similarità maż-żewġ standards meta nqisu l-quċċata B. Madankollu, l-intensità tal-qċaċet tal-ispalla (A: minn Fe2+) u l-proporzjon tal-intensità B/A jindikaw li l-ispettru ta' XAS-3 huwa qrib, iżda ma jikkoinċidix mal-ispettru ta' γ-Fe2O3. Meta mqabbel mal-γ-Fe2O3 bl-ingrossa, il-quċċata Fe2p XAS ta' A SDSS għandha intensità kemxejn ogħla (Fig. 4e), li tindika intensità ogħla ta' Fe2+. Għalkemm l-ispettru ta' XAS-3 huwa simili għal dak ta' γ-Fe2O3, fejn Fe3+ huwa preżenti fil-pożizzjonijiet Oh u Td, l-identifikazzjoni ta' stati ta' valenza differenti u l-koordinazzjoni biss tul it-tarf L2,3 jew il-proporzjon tal-intensità L2/L3 tibqa' problema, suġġett ta' diskussjoni kontinwa minħabba l-kumplessità tad-diversi fatturi li jaffettwaw l-ispettru finali41.
Minbarra d-differenzi spettrali fl-istat kimiku tar-reġjuni ta' interess magħżula deskritti hawn fuq, l-eteroġeneità kimika globali tal-elementi ewlenin Cr u Fe ġiet ivvalutata wkoll billi ġew ikklassifikati l-ispettri XAS kollha miksuba fuq il-wiċċ tal-kampjun bl-użu tal-metodu ta' raggruppament K-means. . Il-profili tat-truf Cr L huma ssettjati biex jiffurmaw żewġ raggruppamenti ottimali mqassma spazjalment fil-kampjuni maħduma bis-sħana u rrumblati fil-kesħa murija fil-Figuri 5. Huwa ċar li l-ebda bidla strutturali lokali ma hija pperċepita bħala simili, peress li ż-żewġ ċentrojdi tal-ispettri XAS Cr huma komparabbli. Dawn il-forom spettrali taż-żewġ raggruppamenti huma kważi identiċi għal dawk li jikkorrispondu għal Cr2O342, li jfisser li s-saffi Cr2O3 huma spazjati b'mod relattivament uniformi fuq l-SDSS.
Cr L K-means clusters tar-reġjun tat-tarf, u b huma ċ-ċentrojdi XAS korrispondenti. Riżultati tat-tqabbil K-means X-PEEM ta' SDSS irrumblat fil-kesħa: c Cr L2.3 reġjun tat-tarf ta' K-means clusters u d ċentrojdi XAS korrispondenti.
Biex jiġu illustrati mapep tat-truf tal-FeL aktar kumplessi, intużaw erba' u ħames gruppi ottimizzati u ċ-ċentrojdi assoċjati tagħhom (profili spettrali) għal kampjuni maħduma bis-sħana u rrumblati fil-kesħa, rispettivament. Għalhekk, il-perċentwal (%) ta' Fe2+ u Fe3+ jista' jinkiseb billi jitwaħħal l-LCF muri fil-Fig.4. Il-potenzjal tal-pseudoelettrodu Epseudo bħala funzjoni ta' Fe0 intuża biex jiżvela l-inomoġenità mikrokimika tal-film tal-ossidu tal-wiċċ. Epseudo huwa stmat bejn wieħed u ieħor bir-regola tat-taħlit,
fejn \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) huwa ugwali għal \(\rm{Fe} + 2e^ – \ għal \rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), 0.440 u 0.036 V, rispettivament. Reġjuni b'potenzjal aktar baxx għandhom kontenut ogħla tal-kompost Fe3+. Id-distribuzzjoni tal-potenzjal f'kampjuni deformati termalment għandha karattru f'saffi b'bidla massima ta' madwar 0.119 V (Fig. 6a, b). Din id-distribuzzjoni tal-potenzjal hija relatata mill-qrib mat-topografija tal-wiċċ (Fig. 6a). Ma ġew osservati l-ebda bidliet oħra dipendenti fuq il-pożizzjoni fl-intern laminari sottostanti (Fig. 6b). Għall-kuntrarju, għall-konnessjoni ta' ossidi differenti b'kontenut differenti ta' Fe2+ u Fe3+ f'SDSS irrumblat fil-kesħa, wieħed jista' josserva natura mhux uniformi tal-psewdopotenzjal (Fig. 6c, d). L-ossidi tal-Fe3+ u/jew l-(ossi)idrossidi huma l-kostitwenti ewlenin tas-sadid fl-azzar u huma permeabbli għall-ossiġnu u l-ilma50. F'dan il-każ, il-gżejjer rikki fl-Fe3+ huma kkunsidrati li huma mqassma lokalment u jistgħu jitqiesu bħala żoni korrożi. Fl-istess ħin, il-gradjent fil-kamp potenzjali, aktar milli l-valur assolut tal-potenzjal, jista' jintuża bħala indikatur għal-lokalizzazzjoni ta' siti attivi ta' korrużjoni. Din id-distribuzzjoni irregolari tal-Fe2+ u l-Fe3+ fuq il-wiċċ tal-SDSS irrumblat fil-kesħa tista' tbiddel il-kimika lokali u tipprovdi erja tal-wiċċ attiva aktar prattika fit-tkissir tal-film tal-ossidu u r-reazzjonijiet ta' korrużjoni, u b'hekk tippermetti korrużjoni kontinwa tal-matriċi tal-metall sottostanti, li tirriżulta f'korrużjoni interna, eteroġeneità tal-proprjetajiet u tnaqqis fil-proprjetajiet protettivi tas-saff passivanti.
Raggruppamenti K-means u ċ-ċentrojdi XAS korrispondenti fir-reġjun tat-tarf Fe L2.3 ta' X-PEEM deformat bis-sħana ac u df ta' SDSS irrumblat fil-kesħa. a, d Plottijiet ta' raggruppamenti K-means sovrapposti fuq immaġini X-PEEM. Il-potenzjal pseudoelettrodu kkalkulat (Epseudo) jissemma flimkien mal-plott ta' raggruppament K-means. Il-luminożità tal-immaġni X-PEEM, bħall-kulur fil-Fig. 2, hija proporzjonali għall-intensità tal-assorbiment tar-raġġi-X.
Cr relattivament uniformi iżda stat kimiku differenti ta' Fe jwassal għal ħsara differenti fil-film tal-ossidu u mudelli ta' korrużjoni f'Ce-2507 maħdum bis-sħana u rrumblat fil-kesħa. Din il-proprjetà ta' Ce-2507 irrumblat fil-kesħa ġiet studjata sew. Fir-rigward tal-formazzjoni ta' ossidi u idrossidi ta' Fe fl-arja ambjentali f'dan ix-xogħol kważi newtrali, ir-reazzjonijiet huma kif ġej:
Ir-reazzjonijiet ta' hawn fuq iseħħu fix-xenarji li ġejjin ibbażati fuq l-analiżi X-PEEM. Spalla żgħira li tikkorrispondi għal Fe0 hija assoċjata mal-ħadid metalliku sottostanti. Ir-reazzjoni ta' Fe metalliku mal-ambjent tirriżulta fil-formazzjoni ta' saff Fe(OH)2 (ekwazzjoni (5)), li ssaħħaħ is-sinjal Fe2+ fl-XAS tat-tarf L tal-Fe. Espożizzjoni fit-tul għall-arja tista' tirriżulta fil-formazzjoni ta' ossidi Fe3O4 u/jew Fe2O3 wara Fe(OH)252,53. Żewġ forom stabbli ta' Fe, Fe3O4 u Fe2O3, jistgħu jiffurmaw ukoll fis-saff protettiv rikk f'Cr3+, li minnu Fe3O4 jippreferi struttura uniformi u twaħħal. Il-preżenza tat-tnejn tirriżulta fi stati ta' ossidazzjoni mħallta (spettru XAS-1). L-ispettru XAS-2 jikkorrispondi prinċipalment għal Fe3O4. Filwaqt li l-osservazzjoni tal-ispettri XAS-3 f'diversi postijiet indikat konverżjoni sħiħa għal γ-Fe2O3. Peress li l-fond tal-penetrazzjoni tar-raġġi-X mhux mitwija huwa ta' madwar 50 nm, is-sinjal mis-saff t'isfel jirriżulta f'intensità ogħla tal-quċċata A.
L-ispettru XPA juri li l-komponent Fe fil-film tal-ossidu għandu struttura f'saffi kkombinata ma' saff ta' ossidu Cr. B'kuntrast mas-sinjali ta' passivazzjoni minħabba l-inomoġeneità lokali ta' Cr2O3 waqt il-korrużjoni, minkejja s-saff uniformi ta' Cr2O3 f'dan ix-xogħol, f'dan il-każ tiġi osservata reżistenza baxxa għall-korrużjoni, speċjalment għal kampjuni rrumblati fil-kesħa. L-imġiba osservata tista' tinftiehem bħala l-eteroġeneità tal-istat ta' ossidazzjoni kimika fis-saff ta' fuq (Fe), li taffettwa l-prestazzjoni tal-korrużjoni. Minħabba l-istess stojkjometrija tas-saff ta' fuq (ossidu tal-ħadid) u s-saff t'isfel (ossidu tal-kromju)52,53 interazzjoni aħjar (adeżjoni) bejniethom twassal għal trasport bil-mod ta' joni tal-metall jew tal-ossiġnu fil-kannizzata, li, min-naħa tagħha, twassal għal żieda fir-reżistenza għall-korrużjoni. Għalhekk, proporzjon stojkjometriku kontinwu, jiġifieri stat wieħed ta' ossidazzjoni ta' Fe, huwa preferibbli għal bidliet stojkjometriċi f'daqqa. L-SDSS deformat bis-sħana għandu wiċċ aktar uniformi, saff protettiv aktar dens, u reżistenza aħjar għall-korrużjoni. Filwaqt li għall-SDSS irrumblat fil-kesħa, il-preżenza ta' gżejjer rikki fl-Fe3+ taħt is-saff protettiv tikser l-integrità tal-wiċċ u tikkawża korrużjoni galvanika mas-sottostrat fil-qrib, li twassal għal tnaqqis qawwi fl-Rp (Tabella 1). L-ispettru tal-EIS u r-reżistenza għall-korrużjoni tiegħu huma mnaqqsa. Jista' jidher li d-distribuzzjoni lokali tal-gżejjer rikki fl-Fe3+ minħabba d-deformazzjoni tal-plastik taffettwa l-aktar ir-reżistenza għall-korrużjoni, li hija avvanz kbir f'dan ix-xogħol. Għalhekk, dan l-istudju jippreżenta immaġini mikroskopiċi spettroskopiċi tat-tnaqqis fir-reżistenza għall-korrużjoni tal-kampjuni tal-SDSS studjati bil-metodu tad-deformazzjoni tal-plastik.
Barra minn hekk, għalkemm l-illigar b'elementi rari tad-dinja f'azzar b'żewġ fażijiet juri prestazzjoni aħjar, l-interazzjoni ta' dan l-element addittiv ma' matriċi individwali tal-azzar f'termini ta' mġiba kontra l-korrużjoni skont id-dejta tal-mikroskopija spettroskopika tibqa' diffiċli biex tiġi identifikata. Id-dehra ta' sinjali Ce (permezz ta' truf XAS M) tidher biss f'ftit postijiet waqt it-tidwir fil-kesħa, iżda tisparixxi waqt id-deformazzjoni bis-sħana tal-SDSS, li tindika preċipitazzjoni lokali ta' Ce fil-matriċi tal-azzar, aktar milli illigar omoġenju. Filwaqt li ma ttejjibx b'mod sinifikanti l-proprjetajiet mekkaniċi tal-SDSS6,7, il-preżenza ta' elementi rari tad-dinja tnaqqas id-daqs tal-inklużjonijiet u huwa maħsub li tinibixxi l-pitting fir-reġjun inizjali54.
Bħala konklużjoni, dan ix-xogħol jiżvela l-effett tal-eteroġeneità tal-wiċċ fuq il-korrużjoni ta' 2507 SDSS modifikat biċ-ċerju billi jikkwantifika l-kontenut kimiku tal-komponenti fuq skala nanometrika. Aħna nwieġbu l-mistoqsija għaliex l-istainless steel jissaddad anke taħt saff protettiv tal-ossidu billi nikkwantifikaw il-mikrostruttura tiegħu, il-kimika tal-wiċċ, u l-ipproċessar tas-sinjali bl-użu ta' raggruppament K-means. Ġie stabbilit li l-gżejjer rikki f'Fe3+, inkluża l-koordinazzjoni ottaedrika u tetraedrika tagħhom tul il-karatteristika kollha tat-taħlita ta' Fe2+/Fe3+, huma s-sors ta' ħsara u korrużjoni tal-film tal-ossidu rrumblat fil-kesħa SDSS. In-nanogżejjer iddominati minn Fe3+ iwasslu għal reżistenza fqira għall-korrużjoni anke fil-preżenza ta' saff passivanti stojkjometriku suffiċjenti ta' Cr2O3. Minbarra l-avvanzi metodoloġiċi fid-determinazzjoni tal-effett tal-eteroġeneità kimika fuq skala nanometrika fuq il-korrużjoni, ix-xogħol li għaddej huwa mistenni li jispira proċessi ta' inġinerija biex tittejjeb ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-azzar inossidabbli waqt il-manifattura tal-azzar.
Biex tipprepara l-ingott Ce-2507 SDSS użat f'dan l-istudju, kompożizzjoni mħallta li tinkludi liga ewlenija Fe-Ce ssiġillata b'tubu tal-ħadid pur ġiet imdewba f'forn ta' induzzjoni ta' frekwenza medja ta' 150 kg biex tipproduċi azzar imdewweb u mferra' f'moffa. Il-kompożizzjonijiet kimiċi mkejla (wt%) huma elenkati fit-Tabella Supplimentari 2. L-ingotti l-ewwel jiġu fforġati bis-sħana fi blokki. Imbagħad ġew ittemprati f'1050°C għal 60 minuta biex jinkiseb azzar fi stat ta' soluzzjoni solida, u mbagħad imkessħin fl-ilma sat-temperatura tal-kamra. Il-kampjuni studjati ġew studjati fid-dettall bl-użu tat-TEM u d-DOE biex jiġu studjati l-fażijiet, id-daqs tal-qamħ u l-morfoloġija. Informazzjoni aktar dettaljata dwar il-kampjuni u l-proċess tal-produzzjoni tista' tinstab f'sorsi oħra6,7.
Kampjuni ċilindriċi (φ10 mm × 15 mm) għal kompressjoni sħuna ġew ipproċessati sabiex l-assi taċ-ċilindru jkun parallel mad-direzzjoni tad-deformazzjoni tal-blokka. Il-kompressjoni f'temperatura għolja twettqet f'temperaturi varji fil-medda ta' 1000-1150°C bl-użu ta' simulatur termali Gleeble-3800 b'rata ta' tensjoni kostanti fil-medda ta' 0.01-10 s-1. Qabel id-deformazzjoni, il-kampjuni ġew imsaħħna b'rata ta' 10 °C s-1 għal 2 minuti f'temperatura magħżula biex jiġi eliminat il-gradjent tat-temperatura. Wara li kisbet uniformità tat-temperatura, il-kampjun ġie deformat għal valur ta' tensjoni veru ta' 0.7. Wara d-deformazzjoni, il-kampjuni ġew immedjatament imkessħin bl-ilma biex tiġi ppreservata l-istruttura deformata. Il-kampjun imwebbes imbagħad jinqata' parallel mad-direzzjoni tal-kompressjoni. Għal dan l-istudju partikolari, għażilna kampjun b'kundizzjoni ta' tensjoni sħuna ta' 1050°C, 10 s-1 għaliex il-mikroebusija osservata kienet ogħla minn kampjuni oħra7.
Kampjuni massivi (80 × 10 × 17 mm3) tas-soluzzjoni solida Ce-2507 intużaw f'mitħna LG-300 asinkronika bi tliet fażijiet b'żewġ rombli bl-aqwa proprjetajiet mekkaniċi fost il-livelli l-oħra kollha ta' deformazzjoni6. Ir-rata tat-tensjoni u t-tnaqqis tal-ħxuna għal kull mogħdija huma 0.2 m·s-1 u 5%, rispettivament.
Stazzjon tax-xogħol elettrokimiku Autolab PGSTAT128N intuża għal kejl elettrokimiku SDSS wara rrumblar kiesaħ għal tnaqqis ta' 90% fil-ħxuna (1.0 ekwivalenti ta' strain veru) u wara pressar bis-sħana f'1050°C għal 10 s-1 għal strain veru ta' 0.7. L-istazzjon tax-xogħol għandu ċellula bi tliet elettrodi b'elettrodu tal-kalomel saturat bħala l-elettrodu ta' referenza, kontro-elettrodu tal-grafita, u kampjun SDSS bħala l-elettrodu tax-xogħol. Il-kampjuni nqatgħu f'ċilindri b'dijametru ta' 11.3 mm, li mal-ġnub tagħhom ġew issaldjati wajers tar-ram. Il-kampjuni mbagħad ġew iffissati b'epoxy, u ħallew żona miftuħa tax-xogħol ta' 1 cm2 bħala l-elettrodu tax-xogħol (in-naħa ta' isfel tal-kampjun ċilindriku). Oqgħod attent waqt it-tqaddid tal-epoxy u r-ramel u l-illustrar sussegwenti biex tevita li jinqasam. L-uċuħ tax-xogħol ġew mitħunin u llustrati b'sospensjoni tal-illustrar tad-djamanti b'daqs ta' partiċelli ta' 1 μm, maħsula b'ilma distillat u etanol, u mnixxfa f'arja kiesħa. Qabel il-kejl elettrokimiku, il-kampjuni llustrati ġew esposti għall-arja għal diversi jiem biex jiffurmaw film ta' ossidu naturali. Soluzzjoni akwea ta' FeCl3 (6.0 wt%), stabbilizzata għal pH = 1.0 ± 0.01 b'HCl skont ir-rakkomandazzjonijiet tal-ASTM, tintuża biex taċċellera l-korrużjoni tal-istainless steel55 għaliex hija korrużiva fil-preżenza ta' joni tal-klorur b'kapaċità ossidanti qawwija u pH baxx skont l-istandards ambjentali G48 u A923. Għaddas il-kampjun fis-soluzzjoni tat-test għal siegħa biex jilħaq stat kważi stabbli qabel ma tagħmel xi kejl. Għal kampjuni b'soluzzjoni solida, iffurmati bis-sħana, u rrumblati fil-kesħa, il-kejl tal-impedenza twettaq f'potenzjali ta' ċirkwit miftuħ (OPC) ta' 0.39, 0.33, u 0.25 V, rispettivament, fil-medda ta' frekwenza minn 1 105 sa 0.1 Hz b'amplitudni ta' 5 mV. It-testijiet kimiċi kollha ġew ripetuti mill-inqas 3 darbiet taħt l-istess kundizzjonijiet biex tiġi żgurata r-riproduċibbiltà tad-dejta.
Għall-kejl HE-SXRD, tkejlu blokki rettangolari tal-azzar duplex b'kejl ta' 1 × 1 × 1.5 mm3 biex tiġi kwantifikata l-kompożizzjoni tal-fażi tar-raġġ ta' wiggler ta' enerġija għolja Brockhouse f'CLS, il-Kanada56. Il-ġbir tad-dejta twettaq fil-ġeometrija ta' Debye-Scherrer jew ġeometrija ta' trasmissjoni f'temperatura tal-kamra. It-tul tal-mewġa tar-raġġi-X ikkalibrat bil-kalibratur LaB6 huwa 0.212561 Å, li jikkorrispondi għal 58 keV, li huwa ħafna ogħla minn dak ta' Cu Kα (8 keV) komunement użat bħala sors ta' raġġi-X fil-laboratorju. Il-kampjun kien jinsab f'distanza ta' 740 mm mid-ditekter. Il-volum ta' skoperta ta' kull kampjun huwa 0.2 × 0.3 × 1.5 mm3, li huwa determinat mid-daqs tar-raġġ u l-ħxuna tal-kampjun. Id-dejta kollha nġabret bl-użu ta' ditekter taż-żona Perkin Elmer, ditekter tar-raġġi-X b'pannell ċatt, pixels ta' 200 µm, 40×40 cm2 bl-użu ta' ħin ta' espożizzjoni ta' 0.3 s u 120 frejm.
Kejl X-PEEM ta' żewġ sistemi mudell magħżula twettaq fl-istazzjon tat-tmiem Beamline MAXPEEM PEEM fil-laboratorju MAX IV (Lund, l-Iżvezja). Il-kampjuni tħejjew bl-istess mod bħal għall-kejl elettrokimiku. Il-kampjuni ppreparati nżammu fl-arja għal diversi jiem u tneħħa l-gass f'kamra tal-vakwu ultra-għoli qabel ma ġew irradjati b'fotoni tas-sinkrotron. Ir-riżoluzzjoni tal-enerġija tal-linja tar-raġġ inkisbet billi tkejjel l-ispettru tar-rendiment tal-jone fir-reġjun ta' eċċitazzjoni minn N 1 s sa 1\(\pi _g^ \ast\) ħdejn hv = 401 eV f'N2 bid-dipendenza tal-enerġija tal-foton fuq E3/2, 57. L-ispettri tal-approssimazzjoni taw ΔE (wisa' tal-linja spettrali) ta' madwar 0.3 eV fil-medda tal-enerġija mkejla. Għalhekk, ir-riżoluzzjoni tal-enerġija tal-linja tar-raġġ ġiet stmata li hija E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 u fluss ≈1012 ph/s billi ntuża monokromatur SX-700 modifikat b'gradilja Si 1200-line mm−1 għat-tarf Fe 2p L2,3, it-tarf Cr 2p L2,3, it-tarf Ni 2p L2,3, u t-tarf Ce M4,5. Għalhekk, ir-riżoluzzjoni tal-enerġija tal-linja tar-raġġ ġiet stmata li hija E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 u fluss ≈1012 ph/s billi ntuża monokromatur SX-700 modifikat b'gradilja Si 1200-line mm−1 għat-tarf Fe 2p L2.3, it-tarf Cr 2p L2.3, it-tarf Ni 2p L2.3, u t-tarf Ce M4.5. Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка было оценено как E/∆E = 700 ђ В 20 эВ эВ поток ≈1012 ф/с при использовании модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 120римд Si 120роматора кромка 2p L2,3, кромка Cr 2p L2,3, кромка Ni 2p L2,3 и кромка Ce M4,5. Għalhekk, ir-riżoluzzjoni tal-enerġija tal-kanal tar-raġġ ġiet stmata bħala E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 u fluss ≈1012 f/s bl-użu ta' monokromatur SX-700 modifikat b'gradilja Si ta' 1200 linja/mm għal tarf Fe 2p L2,3, tarf Cr 2p L2.3, tarf Ni 2p L2.3, u tarf 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，通迨1倚迨0.3 eV > 2000线mm-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 蒌Ce边缘。因此 ， 光束线 能量 分辨率 为 为 为 为 δe = 700 EV/0.3 EV> 2000 和 ≈1012 PH/S ， 因此 ， 因此 ， 和 ≈1012 PH/S ， 1200 线 mm-1 光栅 改进 的 SX-700 单色器 于 于 于 用 用 用Fe 2p L2.3 边缘、Cr 2p 缘、Cr 2p L2.2p 、Ni.2p L2.2p边缘和Ce M4.5 边缘。Għalhekk, meta jintuża monokromatur SX-700 modifikat b'gradilja tas-Si ta' 1200 linja. 3, tarf tas-Cr 2p L2.3, tarf tan-Ni 2p L2.3 u tarf tas-Ce M4.5.Enerġija tal-foton tal-iskennjar fi passi ta' 0.2 eV. F'kull enerġija, l-immaġini PEEM ġew irreġistrati bl-użu ta' ditekter TVIPS F-216 CMOS akkoppjat bil-fibra b'2 x 2 bins, li jipprovdi riżoluzzjoni ta' 1024 x 1024 pixel f'kamp viżiv ta' 20 µm. Il-ħin ta' espożizzjoni tal-immaġini kien ta' 0.2 s, b'medja ta' 16-il frejm. L-enerġija tal-immaġni tal-fotoelettroni hija magħżula b'tali mod li tipprovdi s-sinjal massimu tal-elettroni sekondarji. Il-kejl kollu twettaq f'inċidenza normali bl-użu ta' raġġ tal-fotoni polarizzat linearment. Aktar informazzjoni dwar il-kejl tista' tinstab fi studju preċedenti. Wara li ġie studjat il-mod ta' skoperta tar-rendiment totali tal-elettroni (TEY) u l-applikazzjoni tiegħu f'X-PEEM49, il-fond tal-prova ta' dan il-metodu huwa stmat li huwa madwar 4-5 nm għas-sinjal Cr u madwar 6 nm għall-Fe. Il-fond Cr huwa qrib ħafna tal-ħxuna tal-film tal-ossidu (~4 nm)60,61 filwaqt li l-fond Fe huwa akbar mill-ħxuna. L-XRD miġbura fit-tarf ta' FeL hija taħlita ta' XRD ta' ossidi tal-ħadid u Fe0 mill-matriċi. Fl-ewwel każ, l-intensità tal-elettroni emessi ġejja mit-tipi kollha possibbli ta' elettroni li jikkontribwixxu għat-TEY. Madankollu, sinjal tal-ħadid pur jeħtieġ enerġija kinetika ogħla biex l-elettroni jgħaddu mis-saff tal-ossidu sal-wiċċ u jinġabru mill-analizzatur. F'dan il-każ, is-sinjal Fe0 huwa prinċipalment dovut għall-elettroni LVV Auger, kif ukoll għall-elettroni sekondarji emessi minnhom. Barra minn hekk, l-intensità tat-TEY ikkontribwita minn dawn l-elettroni titnaqqas matul il-mogħdija tal-ħarba tal-elettroni, u tnaqqas aktar ir-rispons spettrali ta' Fe0 fil-mappa XAS tal-ħadid.
L-integrazzjoni tat-tħaffir tad-dejta f'kubu tad-dejta (dejta X-PEEM) hija pass ewlieni fl-estrazzjoni ta' informazzjoni rilevanti (proprjetajiet kimiċi jew fiżiċi) f'approċċ multidimensjonali. L-ikklasterjar K-means jintuża ħafna f'diversi oqsma, inkluż il-viżjoni bil-magna, l-ipproċessar tal-immaġni, ir-rikonoxximent ta' mudelli mhux sorveljati, l-intelliġenza artifiċjali, u l-analiżi klassifikatorja. Pereżempju, l-ikklasterjar K-means kellu prestazzjoni tajba fl-ikklasterjar ta' dejta tal-immaġni iperspettrali. Fil-prinċipju, għal dejta b'ħafna karatteristiċi, l-algoritmu K-means jista' faċilment jiġborhom flimkien abbażi ta' informazzjoni dwar l-attributi tagħhom (proprjetajiet tal-enerġija tal-fotoni). L-ikklasterjar K-means huwa algoritmu iterattiv għad-diviżjoni tad-dejta f'K gruppi li ma jikkoinċidux (ikklasters), fejn kull pixel jappartjeni għal ċertu ikklaster skont id-distribuzzjoni spazjali tal-inomoġeneità kimika fil-kompożizzjoni mikrostrutturali tal-azzar. L-algoritmu K-means jinkludi żewġ stadji: fl-ewwel stadju, jiġu kkalkulati K ċentrojdi, u fit-tieni stadju, kull punt jiġi assenjat ikklaster maċ-ċentrojdi ġirien. Iċ-ċentru tal-gravità ta' ikklaster huwa definit bħala l-medja aritmetika tal-punti tad-dejta (spettru XAS) għal dak l-ikklaster. Hemm diversi distanzi biex jiġu definiti ċ-ċentrojdi ġirien bħala distanza Ewklidea. Għal immaġni ta' input ta' px,y (fejn x u y huma r-riżoluzzjoni f'pixels), CK huwa ċ-ċentru tal-gravità tal-cluster; din l-immaġni mbagħad tista' tiġi segmentata (raggruppata) f'K clusters bl-użu ta' K-means63. Il-passi finali tal-algoritmu ta' raggruppament K-means huma:
Pass 2. Ikkalkula s-sħubija tal-pixels kollha skont iċ-ċentroid attwali. Pereżempju, dan jiġi kkalkulat mid-distanza Ewklidea d bejn iċ-ċentru u kull pixel:
Pass 3 Assenja kull pixel lill-eqreb centroid. Imbagħad ikkalkula mill-ġdid il-K pożizzjonijiet centroid kif ġej:
Pass 4. Irrepeti l-proċess (ekwazzjonijiet (7) u (8)) sakemm iċ-ċentrojdi jikkonverġu. Ir-riżultati finali tal-kwalità tal-clustering huma korrelati ħafna mal-aħjar għażla ta' ċentrojdi inizjali. Għall-istruttura tad-dejta PEEM tal-immaġini tal-azzar, tipikament X (x × y × λ) huwa kubu ta' dejta ta' matriċi 3D, filwaqt li l-assi x u y jirrappreżentaw informazzjoni spazjali (riżoluzzjoni tal-pixel) u l-assi λ jikkorrispondi għal stampa spettrali tal-enerġija tal-foton. L-algoritmu K-means jintuża biex jesplora reġjuni ta' interess fid-dejta X-PEEM billi jissepara l-pixels (clusters jew sub-blokki) skont il-karatteristiċi spettrali tagħhom u jiġu estratti l-aħjar ċentrojdi (profili spettrali XAS) għal kull analit. cluster). Jintuża biex jistudja d-distribuzzjoni spazjali, il-bidliet spettrali lokali, l-imġiba tal-ossidazzjoni, u l-istati kimiċi. Pereżempju, l-algoritmu tal-clustering K-means intuża għar-reġjuni Fe L-edge u Cr L-edge f'X-PEEM maħdum bis-sħana u rrumblat fil-kesħa. Ġew ittestjati diversi numri ta' K gruppi (reġjuni ta' mikrostruttura) biex jinstabu l-gruppi u ċ-ċentrojdi ottimali. Meta dawn in-numri jintwerew, il-pixels jiġu assenjati mill-ġdid liċ-ċentrojdi tal-grupp korrispondenti. Kull distribuzzjoni tal-kulur tikkorrispondi maċ-ċentru tal-grupp, li turi l-arranġament spazjali ta' oġġetti kimiċi jew fiżiċi. Iċ-ċentrojdi estratti huma kombinazzjonijiet lineari ta' spettri puri.
Id-dejta li tappoġġja r-riżultati ta’ dan l-istudju hija disponibbli fuq talba raġonevoli mill-awtur rispettiv tad-WC.
Sieurin, H. & Sandström, R. Ir-reżistenza għall-ksur ta' azzar inossidabbli duplex iwweldjat. Sieurin, H. & Sandström, R. Ir-reżistenza għall-ksur ta' azzar inossidabbli duplex iwweldjat. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Ir-reżistenza għall-ksur tal-azzar inossidabbli duplex iwweldjat. 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. Ir-reżistenza għall-ksur ta' azzar inossidabbli duplex iwweldjat.Britannia. Parti frazzjonali. pil. 73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Reżistenza għall-korrużjoni ta' azzar inossidabbli duplex f'ambjenti magħżula ta' aċidi organiċi u aċidu organiku/klorur. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Reżistenza għall-korrużjoni ta' azzar inossidabbli duplex f'ambjenti magħżula ta' aċidi organiċi u aċidu organiku/klorur.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. u Van Der Merwe, J. Reżistenza għall-korrużjoni ta' azzar inossidabbli duplex f'ambjenti b'xi aċidi organiċi u aċidi/kloridi organiċi. 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/氯化物环境不锈钢在选定的有机酸和有机酸/氯化物环境不锈钢在选定的有机酸和有机酸/氯化物环境不锈钢在 Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相stainless steel在选定的organic酸和organic酸/chlorinated environment的耐而性性。Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. u Van Der Merwe, J. Reżistenza għall-korrużjoni ta' azzar inossidabbli duplex f'ambjenti magħżula ta' aċidi organiċi u aċidi/kloridi organiċi.preservattiv. Metodi ta' Materjali 57, 107–117 (2010).
Barrera, S. et al. Imġieba kontra l-korrużjoni u l-ossidazzjoni ta' ligi duplex Fe-Al-Mn-C. Materials 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Ġenerazzjoni ġdida ta' azzar super duplex għal tagħmir għall-produzzjoni tal-gass u ż-żejt. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Ġenerazzjoni ġdida ta' azzar super duplex għal tagħmir għall-produzzjoni tal-gass u ż-żejt.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Ġenerazzjoni ġdida ta' azzar super duplex għal tagħmir tal-produzzjoni taż-żejt u l-gass.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Ġenerazzjoni ġdida ta' azzar super duplex għal tagħmir tal-produzzjoni tal-gass u ż-żejt. Webinar E3S 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Investigazzjoni tal-imġiba tad-deformazzjoni bis-sħana tal-azzar inossidabbli duplex grad 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Investigazzjoni tal-imġiba tad-deformazzjoni bis-sħana tal-azzar inossidabbli duplex grad 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей сталиl м2507киL Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Studju dwar l-Imġieba tad-Deformazzjoni Sħuna tal-Azzar Inossidabbli Duplex tat-Tip 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 双相不锈钢2507 级热变形行为的研究。 Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 级热变形行为的研究。Kingklang, S. u Utaisansuk, V. Investigazzjoni tal-Imġieba tad-Deformazzjoni Sħuna tal-Azzar Inossidabbli Duplex tat-Tip 2507. Metall.alma mater. trance. 48, 95–108 (2017).
Zhou, T. et al. Effett tal-irrumblar kiesaħ ikkontrollat ​​fuq il-mikrostruttura u l-proprjetajiet mekkaniċi tal-azzar inossidabbli SAF 2507 super-duplex modifikat biċ-ċerju. alma mater. ix-xjenza. Britannia. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. et al. Proprjetajiet strutturali u mekkaniċi indotti minn deformazzjoni termali tal-azzar inossidabbli SAF 2507 super-duplex modifikat biċ-ċerju. J. Alma mater. tank tal-ħażna. teknoloġija. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Effett ta' elementi rari tad-dinja fuq l-imġiba ta' ossidazzjoni f'temperatura għolja tal-azzar awstenitiku. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Effett ta' elementi rari tad-dinja fuq l-imġiba ta' ossidazzjoni f'temperatura għolja tal-azzar awstenitiku.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. u Zheng K. Influwenza ta' elementi rari tad-dinja fuq l-imġiba tal-azzar awstenitiku taħt ossidazzjoni f'temperatura għolja. 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. u Zheng K. Influwenza ta' elementi rari tad-dinja fuq l-imġiba ta' azzar awstenitiku f'ossidazzjoni f'temperatura għolja.koros. ix-xjenza. 164, 108359 (2020).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Effetti tas-Ce fuq il-mikrostruttura u l-proprjetajiet tal-azzar inossidabbli superferritiku 27Cr-3.8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Effetti tas-Ce fuq il-mikrostruttura u l-proprjetajiet tal-azzar inossidabbli superferritiku 27Cr-3.8Mo-2Ni.Li Y., Yang G., Jiang Z., Chen K. u Sun S. L-influwenza tas-Se fuq il-mikrostruttura u l-proprjetajiet tal-azzar inossidabbli superferritiku 27Cr-3,8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ce 对27Cr-3.8Mo-2Ni 超铁素体不锈钢的显微组织和性能的影响 Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Effetti tas-Ce fuq il-mikrostruttura u l-proprjetajiet tal-azzar inossidabbli super-steel 27Cr-3.8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Влияние Ce на микроструктуру и свойства суперферритной нержавеюющ-ей нержавеюющей 2.87Cr-2. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. L-effett tas-Ce fuq il-mikrostruttura u l-proprjetajiet tal-azzar inossidabbli superferritiku 27Cr-3,8Mo-2Ni.Sinjal tal-ħadid. Steelmak 47, 67–76 (2020).