Zikomo pochezera Nature.com. Mukugwiritsa ntchito msakatuli wokhala ndi chithandizo chochepa cha CSS. Kuti mudziwe zambiri, tikupangira kuti mugwiritse ntchito msakatuli wosinthidwa (kapena kuletsa Compatibility Mode mu Internet Explorer). Kuphatikiza apo, kuti tiwonetsetse chithandizo chopitilira, tikuwonetsa tsambalo popanda masitayilo ndi JavaScript.
Imawonetsa carousel ya masilayidi atatu nthawi imodzi. Gwiritsani ntchito mabatani Akale ndi Otsatira kuti mudutse ma slide atatu nthawi imodzi, kapena gwiritsani ntchito mabatani otsetsereka kumapeto kuti mudutse ma slide atatu nthawi imodzi.
Chitsulo chosapanga dzimbiri chomwe chimagwiritsidwa ntchito kwambiri komanso mitundu yake yopangidwayo imagonjetsedwa ndi dzimbiri m'malo ozungulira chifukwa cha passivation layer yomwe ili ndi chromium oxide. Kuwonongeka ndi kukokoloka kwazitsulo nthawi zambiri kumagwirizanitsidwa ndi kuwonongedwa kwa zigawozi, koma kawirikawiri ndi maonekedwe a inhomogeneities pamtunda, malinga ndi msinkhu wa microscopic. Mu ntchito iyi, nanoscale mankhwala padziko heterogeneity, wadziwika ndi spectroscopic microscopy ndi chemometric kusanthula, mosayembekezereka amalamulira fracture ndi dzimbiri ozizira adagulung'undisa cerium kusinthidwa super duplex zosapanga dzimbiri zitsulo 2507 (SDSS) pa kutentha mapindikidwe. Ngakhale ma X-ray photoelectron microscopy adawonetsa kuphimba kofananako kwa wosanjikiza wachilengedwe wa Cr2O3, magwiridwe antchito a SDSS oziziritsidwa ozizira anali osauka chifukwa cha kugawa kwanuko kwa Fe3+ olemera nanoislands pa Fe/Cr oxide wosanjikiza. Chidziwitso cha masikelo a atomikichi chimapereka chidziwitso chakuya cha dzimbiri zitsulo zosapanga dzimbiri ndipo chikuyembekezeka kuthandizira kuthana ndi dzimbiri zazitsulo zofananira za aloyi.
Chiyambireni kupangidwa kwa chitsulo chosapanga dzimbiri, mphamvu zolimbana ndi dzimbiri za ferrochrome zimatchedwa chromium, yomwe imapanga ma oxides amphamvu / oxyhydroxides ndikuwonetsa machitidwe osasunthika m'malo ambiri. Poyerekeza ndi zitsulo wamba (austenitic ndi ferritic) zosapanga dzimbiri 1, 2, 3, super duplex zosapanga dzimbiri (SDSS) zimakhala ndi kukana dzimbiri bwino komanso makina abwino kwambiri. Kuwonjezeka kwa mphamvu zamakina kumapangitsa kuti pakhale mapangidwe opepuka komanso ophatikizika. Mosiyana ndi izi, SDSS yazachuma imakana kwambiri kutsekera ndi kuwonongeka kwa ming'alu, zomwe zimapangitsa moyo wautali wautumiki, potero kukulitsa ntchito yake pakuwongolera kuipitsidwa, zotengera zamankhwala, komanso mafakitale amafuta ndi gasi akunyanja4. Komabe, mitundu yopapatiza ya kutentha kwa kutentha ndi kusawoneka bwino kumalepheretsa kugwiritsa ntchito kwawo kwakukulu. Chifukwa chake, SDSS imasinthidwa kuti ipititse patsogolo magwiridwe antchito pamwambapa. Mwachitsanzo, kusintha kwa Ce kunayambitsidwa mu SDSS 2507 (Ce-2507) yokhala ndi nayitrogeni wambiri6,7,8. The rare Earth element (Ce) pamlingo woyenera wa 0.08 wt.% imakhala ndi phindu pamakina a DSS, chifukwa imapangitsa kuwongolera kwambewu komanso mphamvu yamalire ambewu. Kukana kuvala ndi dzimbiri, kulimba kwamphamvu komanso kulimba kwa zokolola, komanso kugwira ntchito kotentha kumasinthidwanso9. Nayitrogeni wambiri amatha kulowa m'malo mwa nickel yamtengo wapatali, zomwe zimapangitsa SDSS kukhala yotsika mtengo10.
Posachedwapa, SDSS yakhala yopunduka pamatenthedwe osiyanasiyana (cryogenic, ozizira ndi otentha) kuti akwaniritse makina abwino kwambiri6,7,8. Komabe, kukana bwino kwa dzimbiri kwa SDSS chifukwa cha kukhalapo kwa filimu yopyapyala ya oxide pamtunda kumakhudzidwa ndi zinthu zambiri monga kusiyanasiyana kwachilengedwe chifukwa cha kukhalapo kwa magawo osiyanasiyana okhala ndi malire osiyanasiyana ambewu, kutsika kosafunikira komanso kuyankha kosiyana. kuwonongeka kwa magawo austenitic ndi ferritic7. Chifukwa chake, kusanthula kwazinthu zazing'ono zazing'ono zamakanema otere mpaka pamlingo wamagetsi kumakhala kofunikira kuti timvetsetse kuwonongeka kwa SDSS ndipo kumafunikira njira zoyesera zovuta. Pakalipano, njira zogwira ntchito pamtunda monga Auger electron spectroscopy11 ndi X-ray photoelectron spectroscopy12,13,14,15 ndi hard X-ray photoemission microscopy (HAX-PEEM)16 nthawi zambiri zalephera kuzindikira kusiyana kwa mankhwala pamtunda. mankhwala amati chinthu chomwecho m'malo osiyanasiyana a nanoscale danga. Kafukufuku angapo aposachedwa adalumikizana ndi okosijeni wamtundu wa chromium ndi mawonekedwe a dzimbiri a austenitic zitsulo zosapanga dzimbiri17, martensitic steels18 ndi SDSS19,20. Komabe, maphunzirowa ayang'ana kwambiri zotsatira za Cr heterogeneity (mwachitsanzo, Cr3 + oxidation state) pakukana kwa dzimbiri. Lateral heterogeneity mu makutidwe ndi okosijeni amati zinthu zimatha chifukwa chamitundu yosiyanasiyana yokhala ndi zinthu zofanana, monga ma oxide achitsulo. Mankhwalawa, omwe adatengera kukula kochepa chifukwa cha mankhwala a thermomechanical, ali pafupi kwambiri, koma amasiyana muzolemba ndi makutidwe ndi okosijeni state16,21. Choncho, kuti muzindikire kusweka kwa mafilimu a oxide ndi kuponyedwa kotsatira, m'pofunika kumvetsetsa kusiyanasiyana kwapamwamba pamtunda wa microscopic. Ngakhale izi ndizofunikira, kuyerekezera kwachulukidwe monga lateral heterogeneity in oxidation, makamaka kwa Fe pa nano- ndi atomiki sikelo, kulibe, ndipo kulumikizana kwake ndi kukana dzimbiri sikunadziwikebe. Mpaka posachedwapa, chikhalidwe mankhwala a zinthu zosiyanasiyana, monga Fe ndi Ca22, pa zitsanzo zitsulo anali quantitatively yodziwika ntchito zofewa X-ray photoelectron maikolofoni (X-PEEM) mu nanoscale synchrotron ma radiation maofesi. Kuphatikizidwa ndi X-ray absorption spectroscopy (XAS), X-PEEM imathandizira miyeso ya XAS yokhala ndi mawonekedwe apamwamba komanso owoneka bwino, yopereka chidziwitso chamankhwala chokhudza kapangidwe ka zinthu ndi momwe amapangira mankhwala okhala ndi mawonekedwe apakati mpaka sikelo ya nanometer makumi awiri ndi zitatu. . Kuyang'ana kowoneka bwino kumeneku koyambira kumathandizira kuyang'ana kwamankhwala am'deralo ndipo kumatha kuwonetsa kusintha kwamankhwala m'malo achitsulo chosanjikiza chomwe sichinafufuzidwepo.
Kafukufukuyu amakulitsa ubwino wa PEEM pozindikira kusiyana kwa mankhwala pa nanoscale ndipo akupereka njira yowunikira pamwamba pa atomiki kuti amvetsetse khalidwe la corrosion la Ce-2507. Imagwiritsa ntchito njira yophatikizika ya K-means24 chemometric kupanga mapu amitundu yapadziko lonse lapansi (hetero)homogeneity ya zinthu zomwe zikukhudzidwa, zomwe zigawo zake zamakemikolo zimawonetsedwa mwachiwerengero. Mosiyana ndi dzimbiri zomwe zimayambitsidwa ndi kuwonongedwa kwa filimu ya chromium oxide muzochitika zachikhalidwe, kutsika pang'ono komanso kutsika kwa dzimbiri kumatchedwa Fe3 + olemera nanoislands pafupi ndi Fe / Cr oxide wosanjikiza, zomwe zingakhale zoteteza katundu. Osayidiyo amawononga filimu ya madontho ndipo imayambitsa dzimbiri.
Makhalidwe oyipa a SDSS 2507 opunduka adawunikidwa koyamba pogwiritsa ntchito miyeso ya electrochemical. Pa mkuyu. Chithunzi 1 chikuwonetsa ma curve a Nyquist ndi Bode a zitsanzo zosankhidwa mu acidic (pH = 1) yankho lamadzi la FeCl3 kutentha kwa firiji. Ma electrolyte osankhidwa amakhala ngati oxidizing amphamvu, omwe akuwonetsa chizolowezi cha filimu ya passivation kuti iwonongeke. Ngakhale kuti zinthuzo sizinakhazikike mokhazikika kutentha kwa firiji, kusanthulako kunapereka chidziwitso pazochitika zomwe zingalephereke komanso zowonongeka. Chigawo chofanana (mkuyu 1d) chinagwiritsidwa ntchito kuti chigwirizane ndi mawonekedwe a electrochemical impedance spectroscopy (EIS), ndipo zotsatira zofananira zikuwonetsedwa mu Table 1. Ma semicircles osakwanira amawonekera muzitsulo zowonongeka ndi zotentha, pamene ma semicircles oponderezedwa amawonekera muzitsulo zozizira.1b. Mu mawonekedwe a EIS, ma radius a semicircle amatha kuonedwa ngati kukana polarization (Rp) 25,26. Ma Rp a msewu wonyamukira wotetezedwa mu Table 1 ndi pafupifupi 135 kΩ cm–2, komabe, mayendedwe othamanga otenthedwa ndi ozizira ndi otsika kwambiri, 34.7 ndi 2.1 kΩ cm–2, motsatana. Kuchepetsa kwakukulu kumeneku kwa Rp kukuwonetsa zotsatira zowononga za kusinthika kwa pulasitiki pa passivation ndi kukana dzimbiri, monga momwe zasonyezedwera m'malipoti am'mbuyomu27,28,29,30.
a Nyquist, b, c Bode impedance ndi mawonekedwe a gawo, ndi d zofananira zofananira zozungulira, pomwe RS ndi kukana kwa electrolyte, Rp ndi kukana polarization, ndipo QCPE ndi okusayidi wa gawo lokhazikika lomwe limagwiritsidwa ntchito kufanizira kuthekera kosagwirizana (n). Miyezo ya EIS imapangidwa pamtunda wotseguka.
Zosintha munthawi yomweyo zikuwonetsedwa mu chiwembu cha Bode, chokhala ndi malo okwera pafupipafupi omwe amayimira kukana kwa electrolyte RS26. Pamene mafupipafupi amachepetsa, kusokoneza kumawonjezeka ndipo mbali yolakwika imapezeka, kusonyeza kulamulira kwa capacitance. The gawo ngodya ukuwonjezeka, kusunga pazipita pa ndi lonse pafupipafupi osiyanasiyana, ndiyeno amachepetsa (mkuyu. 1c). Komabe, muzochitika zonse zitatuzi, izi zimakhala zosakwana 90 °, kusonyeza khalidwe losavomerezeka la capacitive chifukwa cha kubalalitsidwa kwa capacitive. Choncho, QCPE constant phase element (CPE) amagwiritsidwa ntchito kuimira interfacial capacitance distributions chifukwa cha roughness pamwamba kapena inhomogeneity, makamaka pa atomic scale, fractal geometry, electrode porosity, non-uniform potential, ndi geometry ndi mawonekedwe a electrodes31,32. CPE impedance:
pomwe j ndi nambala yongoyerekeza ndipo ω ndi ma frequency aang'ono. QCPE ndi nthawi yodziyimira pawokha pafupipafupi yomwe imayenderana ndi malo otseguka a electrolyte. n ndi nambala yamphamvu yopanda malire yomwe ikufotokoza kupatuka kwa capacitor kuchokera ku kuthekera koyenera, mwachitsanzo, kuyandikira n ndi 1, kuyandikira kwa CPE kumakhala kokwanira, pomwe n ngati n ili pafupi ndi ziro, imawoneka ngati yosasunthika. Kupatuka kwakung'ono kwa n, pafupi ndi 1, kumawonetsa kusachita bwino kwapadziko lapansi pambuyo poyesa polarization. QCPE ya SDSS yoziziritsa yozizira ndiyokwera kwambiri kuposa anzawo, kutanthauza kuti mawonekedwe apamwamba ndi ocheperako.
Mogwirizana ndi zitsulo zosapanga dzimbiri zosapanga dzimbiri zosapanga dzimbiri, ma Cr okwera kwambiri a SDSS nthawi zambiri amabweretsa kukana kwa dzimbiri kwa SDSS chifukwa cha kukhalapo kwa filimu yoteteza oxide pamwamba17. Mafilimu oterowo amakhala olemera mu Cr3+ oxides ndi/kapena ma hydroxides, makamaka osakanikirana ndi Fe2+, Fe3+ oxides ndi/kapena (oxy)hydroxides33. Ngakhale mawonekedwe ofanana pamwamba, passivating okusayidi wosanjikiza, ndipo palibe ankaona pamwamba akulimbana malinga ndi miyeso yaying'ono6,7, khalidwe dzimbiri SDSS yotentha-ntchito ndi ozizira adagulung'undisa ndi osiyana, kotero kuphunzira mozama makhalidwe microstructural n'kofunika kuti mapindikidwe zitsulo.
Kapangidwe kakang'ono ka chitsulo chosapanga dzimbiri chopunduka chinawerengedwa mochulukira pogwiritsa ntchito ma X-ray amphamvu kwambiri ndi synchrotron (Zithunzi Zowonjezera 1, 2). Kusanthula mwatsatanetsatane kwaperekedwa mu Supplementary Information. Ngakhale kuti pali mgwirizano wambiri pamtundu wa gawo lalikulu, kusiyana kwa magawo ambiri a magawo ambiri kunapezeka, omwe amalembedwa mu Supplementary Table 1. Kusiyana kumeneku kungakhale chifukwa cha magawo osakanikirana a magawo omwe ali pamtunda komanso mu voliyumu, zomwe zimakhudzidwa ndi kuya kwake kwa X-ray diffraction (XRD). ) ndi magwero osiyanasiyana amphamvu a zochitika photons34. Tizigawo tating'onoting'ono ta austenite m'zitsanzo zoziziritsa kuzizira zotsimikiziridwa ndi XRD kuchokera ku labotale zimawonetsa kutsika kwabwinoko ndiyeno kukana kwa dzimbiri35, pomwe zolondola komanso zowerengera zikuwonetsa zomwe zimasiyana m'magawo. Kuonjezera apo, kukana kwa dzimbiri kwachitsulo kumadaliranso kuchuluka kwa kukonzanso kwambewu, kuchepetsa kukula kwa tirigu, kuwonjezeka kwa microdeformations ndi kusasunthika kwa dislocation komwe kumachitika panthawi ya chithandizo cha thermomechanical36,37,38. Zitsanzo zotentha zotentha zimasonyeza chikhalidwe chochuluka, chosonyeza kuti mbewu za micron-size, pamene mphete zosalala zomwe zinkawoneka m'zitsanzo zozizira zozizira (Supplementary Fig. 3) zinali zowonetsera kukonzanso kwakukulu kwa tirigu ku nanosize mu ntchito yapitayi. Izi zikuyenera kuthandizira filimu yochita zinthu. kupanga ndi kuwonjezeka kwa kukana dzimbiri. Kachulukidwe kachulukidwe kameneka kamakhala kogwirizana ndi kutsika kochepa kwa pitting, komwe kumagwirizana bwino ndi kuyeza kwa electrochemical.
Zosintha zamakina a ma microdomains azinthu zazikulu zidaphunziridwa mwadongosolo pogwiritsa ntchito X-PEEM. Ngakhale pali zinthu zambiri zopangira ma alloying, Cr, Fe, Ni ndi Ce39 amasankhidwa pano, popeza Cr ndiye chinthu chofunikira kwambiri popanga filimu yopanda kanthu, Fe ndiye chinthu chachikulu chachitsulo, ndipo Ni imakulitsa chidwi ndikuwongolera gawo la ferrite-austenitic. Kapangidwe ndi kusinthidwa ndi cholinga cha Ce. Pokonza mphamvu ya beam ya synchrotron, XAS idatenga mawonekedwe akulu a Cr (L2.3 m'mphepete), Fe (L2.3 m'mphepete), Ni (L2.3 m'mphepete), ndi Ce (M4.5 m'mphepete) kuchokera pamwamba. -2507 SDSS. Kusanthula koyenera kwa data kunachitika pophatikiza kuwongolera mphamvu ndi data yofalitsidwa (monga XAS pa Fe L2, nthiti 340,41).
Pa mkuyu. Chithunzi cha 2 chikuwonetsa zithunzi za X-PEEM zogwiritsidwa ntchito zotentha (mkuyu 2a) ndi ozizira (mkuyu 2d) Ce-2507 SDSS ndi XAS Cr ndi Fe L2,3 m'mphepete mwawokha. Mphepete mwa L2,3 XAS imayang'ana madera osagwiritsidwa ntchito a 3d a ma elekitironi pambuyo pa photoexcitation pa 2p3 / 2 (L3 m'mphepete) ndi 2p1 / 2 (L2 m'mphepete) mizere yozungulira yozungulira. Zambiri zokhudza valence state ya Cr zinapezedwa kuchokera ku X-ray diffraction kusanthula kwa L2,3 m'mphepete mwa Mkuyu 2b, d. Kufananiza kwa kulumikizana. 42, 43 adawonetsa kuti nsonga zinayi za A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV), ndi D (582.2 eV) zidawonedwa pafupi ndi m'mphepete mwa L3, kuwonetsa ma ion octahedral Cr3+, ofanana ndi Cr2O3. Mawonekedwe oyesera akugwirizana ndi mawerengedwe owerengera, monga momwe akuwonetsedwera mu mapanelo b ndi e, omwe amachokera ku mawerengedwe angapo a crystal field pa Cr L2.3 mawonekedwe pogwiritsa ntchito crystal field ya 2.0 eV44. Mawonekedwe onse a SDSS yogwira ntchito yotentha komanso ozizira amakutidwa ndi wosanjikiza wofanana wa Cr2O3.
chithunzi cha Thermal cha X-PEEM chopangidwa ndi SDSS chotentha chofanana ndi m'mphepete b Cr L2.3 ndi m'mphepete c Fe L2.3, d Chithunzi cha Thermal X-PEEM cha SDSS chozizira chogwirizana ndi m'mphepete e Cr L2.3 ndi f Fe L2.3 ya mbali (e) . Makanema a XAS omwe amakonzedwa m'malo osiyanasiyana olembedwa pazithunzi zotentha (a, d) ndi mizere yamadontho alalanje mu (b) ndi (e) imayimira mawonekedwe a XAS oyerekeza a Cr3+ okhala ndi mtengo wa crystal field 2.0 eV. Pazithunzi za X-PEEM, phale lotenthetsera limagwiritsidwa ntchito kuti zitheke kuwerengeka bwino, pomwe mitundu yochokera ku buluu kupita ku yofiyira imakhala yolingana ndi kukula kwa mayamwidwe a X-ray (kuchokera pansi mpaka pamwamba).
Mosasamala kanthu za chilengedwe cha mankhwala azinthu zachitsulo izi, chikhalidwe cha mankhwala cha zowonjezera za Ni ndi Ce alloying element pa zitsanzo zonsezo zinakhala zofanana. Zojambula zowonjezera. Pa mkuyu. 5-9 imawonetsa zithunzi za X-PEEM ndi mawonekedwe ofananira a XAS a Ni ndi Ce pamalo osiyanasiyana pazithunzi zotentha komanso zozizira. Ni XAS ikuwonetsa momwe makutidwe ndi okosijeni a Ni2+ akukwera pamtunda wonse wa zitsanzo zogwiritsidwa ntchito zotentha komanso zozizira (Zokambirana Zowonjezera). Ndizofunikira kudziwa kuti pazitsanzo zogwiritsidwa ntchito zotentha, chizindikiro cha XAS cha Ce sichimawonedwa, pomwe mawonekedwe a Ce3 + a zitsanzo zoziziritsa ozizira amawonedwa nthawi imodzi. Kuyang'ana kwa mawanga a Ce m'zitsanzo zozizira kunawonetsa kuti Ce imakhalapo ngati madontho.
Mu thermally deformed SDSS, palibe kusintha kwapangidwe ka XAS komwe kunawonedwa pa Fe L2.3 m'mphepete (mkuyu 2c). Komabe, monga zikuwonekera mkuyu. 2f, matrix a Fe amasintha pang'onopang'ono mawonekedwe ake amankhwala pazigawo zisanu ndi ziwiri zosankhidwa mwachisawawa mu SDSS yoziziritsa. Kuonjezera apo, kuti mupeze lingaliro lolondola la kusintha kwa dziko la Fe pa malo osankhidwa mumkuyu 2f, maphunziro apamtunda adachitidwa (mkuyu 3 ndi Supplementary Fig. 10) momwe zigawo zing'onozing'ono zozungulira zinasankhidwa. Mawonekedwe a XAS a Fe L2,3 m'mphepete mwa machitidwe a α-Fe2O3 ndi Fe2+ octahedral oxides adapangidwa pogwiritsa ntchito mawerengedwe a crystal field multiplet pogwiritsa ntchito crystal fields of 1.0 (Fe2+) ndi 1.0 (Fe3+)44. Tikuwona kuti α-Fe2O3 ndi γ-Fe2O3 ali ndi ma symmetries osiyanasiyana am'deralo45,46, Fe3O4 ali ndi kuphatikiza kwa Fe2+ & Fe3+,47, ndi FeO45 monga divalent Fe2+ oxide (3d6). Tikuwona kuti α-Fe2O3 ndi γ-Fe2O3 ali ndi ma symmetries osiyanasiyana am'deralo45,46, Fe3O4 ali ndi kuphatikiza kwa Fe2+ & Fe3+,47, ndi FeO45 monga divalent Fe2+ oxide (3d6).Dziwani kuti α-Fe2O3 ndi γ-Fe2O3 ali ndi ma symmetries osiyanasiyana amderalo45,46, Fe3O4 amaphatikiza onse Fe2+ ndi Fe3+,47 ndi FeO45 mu mawonekedwe a divalent okusayidi Fe2+ (3d6).Dziwani kuti α-Fe2O3 ndi γ-Fe2O3 ali ndi ma symmetries osiyanasiyana45,46, Fe3O4 ali ndi zosakaniza za Fe2+ ndi Fe3+,47 ndi FeO45 zimakhala ngati divalent Fe2+ oxide (3d6). Ma ion onse a Fe3+ mu α-Fe2O3 ali ndi maudindo okha a Oh, pomwe γ-Fe2O3 nthawi zambiri amawonetsedwa ngati Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3] mwachitsanzo O4 spinel yokhala ndi malo mwachitsanzo maudindo. Chifukwa chake, ma ion a Fe3+ mu γ-Fe2O3 ali ndi malo onse a Td ndi Oh. Monga tafotokozera m'ntchito yapitayi, ngakhale kuti chiwerengero cha mphamvu za awiriwa ndi chosiyana, chiwerengero chawo champhamvu mwachitsanzo / t2g ndi ≈1, pamene mu nkhani iyi chiwerengero cha kuchulukitsitsa mwachitsanzo / t2g ndi pafupifupi 1. Izi zikutsutsa kuti Fe3 + yokha ingakhalepo pankhaniyi. Poganizira za Fe3O4 ndi kuphatikiza kwa Fe2 + ndi Fe3 +, zimadziwika kuti chinthu choyamba chofooka (champhamvu) mu L3 m'mphepete mwa Fe chimasonyeza kuchepa kwazing'ono (kwachikulu) mu boma la t2g. Izi zikugwira ntchito ku Fe2+ (Fe3+), zomwe zimasonyeza kuwonjezeka kwa chizindikiro choyamba chosonyeza kuwonjezeka kwa Fe2+47. Zotsatirazi zikuwonetsa kuti Fe2+ ndi γ-Fe2O3, α-Fe2O3 ndi/kapena Fe3O4 zimatsogola pazigawo zozizira zamaguluwo.
Zithunzi zokulirapo za ma elekitironi otentha a (a, c) ndi (b, d) XAS spectra pa Fe L2,3 m'mphepete mwa Fe L2,3 m'malo osiyanasiyana m'magawo osankhidwa 2 ndi E mu Mkuyu. 2d.
Deta yoyesera yopezedwa (mkuyu 4a ndi Supplementary Fig. 11) idakonzedwa ndikufanizidwa ndi zosakaniza zoyera 40, 41, 48. Kwenikweni, mitundu itatu yosiyana yoyesera yowonera Fe L-edge XAS spectra (XAS-1, XAS-2 ndi XAS-3: Mkuyu 4a) adawonedwa pa malo osiyanasiyana. Makamaka, mawonekedwe ofanana ndi 2-a (otchulidwa ngati XAS-1) mu Mkuyu 3b adawonedwa m'dera lonse lachidwi, kutsatiridwa ndi 2-b spectrum (yotchedwa XAS-2), pamene mawonekedwe ofanana ndi E-3 adawonedwa mkuyu. 3d (yotchedwa XAS-3) yawonedwa m'malo ena amderalo. Kawirikawiri, magawo anayi amagwiritsidwa ntchito pozindikira maiko a valence omwe ali mu chitsanzo cha kafukufuku: (1) L3 ndi L2 mawonekedwe owonetserako, (2) malo amphamvu a L3 ndi L2 mbali, (3) L3-L2 kusiyana kwa mphamvu, (4) L2 intensity ratio / L3. Malinga ndi zowonera (mkuyu 4a), zigawo zonse zitatu za Fe, zomwe ndi Fe0, Fe2 +, ndi Fe3 +, zilipo pamwamba pa SDSS yophunzira. Chiŵerengero champhamvu chowerengera L2/L3 chinasonyezanso kukhalapo kwa zigawo zonse zitatu.
a Kuwona deta yoyesera yosiyana itatu (mizere yolimba XAS-1, XAS-2 ndi XAS-3 imagwirizana ndi 2-a, 2-b ndi E-3 mumkuyu 2 ndi mkuyu. 3) poyerekeza ndi mawonekedwe a XAS Comparison spectra, octahedron Fe2 +, Fe3 +, crystal field values ​​​​1.0 V-ered, 1. data yoyesera (XAS-1, XAS-2, XAS-3) ndi data yofananira ya LCF (mzere wakuda wokhazikika), ndi kuyerekeza mawonekedwe a XAS-3 okhala ndi Fe3O4 (mkhalidwe wosakanikirana wa Fe) ndi Fe2O3 (Fe3+ yoyera).
Kuphatikizika kwa mzere (LCF) wamiyezo itatuyo40,41,48 idagwiritsidwa ntchito kuwerengera kuchuluka kwa iron oxide. LCF inakhazikitsidwa pazithunzi zitatu zosankhidwa za Fe L-edge XAS zosonyeza kusiyana kwakukulu, zomwe ndi XAS-1, XAS-2 ndi XAS-3, monga momwe tawonetsera mkuyu 4b-d. Pazoyika za LCF, 10% Fe0 idaganiziridwa nthawi zonse chifukwa cha kachigawo kakang'ono komwe tidawona mu data yonse komanso kuti chitsulo chachitsulo ndiye chigawo chachikulu chachitsulo. Zowonadi, kuya kwa kuyezetsa kwa X-PEEM kwa Fe (~ 6 nm) 49 ndikokulirapo kuposa makulidwe a oxidation layer (pang'ono> 4 nm), kulola kudziwika kwa chizindikiro kuchokera kuchitsulo chachitsulo (Fe0) pansi pa gawo la passivation. Zowonadi, kuya kwa kuyezetsa kwa X-PEEM kwa Fe (~ 6 nm) 49 ndikokulirapo kuposa makulidwe a oxidation layer (pang'ono> 4 nm), kulola kudziwika kwa chizindikiro kuchokera kuchitsulo chachitsulo (Fe0) pansi pa gawo la passivation. Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм)49 больше, чем предполагаемая толщина слоя окисления (немного > 4 mphindi), ndi сигнал от железной матрицы (Fe0) chifukwa cha пассивирующим слоем. Zoonadi, kafukufuku wa X-PEEM kuya kwa Fe (~ 6 nm) 49 ndi wamkulu kuposa makulidwe omwe amaganiziridwa kuti ndi oxidation wosanjikiza (pang'ono> 4 nm), zomwe zimapangitsa kuti zizindikire chizindikiro kuchokera kuchitsulo chachitsulo (Fe0) pansi pa passivation wosanjikiza.M'malo mwake, X-PEEM imazindikira Fe (~ 6 nm) 49 mozama kuposa makulidwe omwe amayembekezeka a oxide wosanjikiza (kungopitirira 4 nm), kulola kudziwika kwa zizindikiro kuchokera kuchitsulo chachitsulo (Fe0) pansi pa gawo la passivation. Kuphatikizika kosiyanasiyana kwa Fe2+ ndi Fe3+ kunachitidwa kuti apeze njira yabwino kwambiri yothetsera deta yoyeserera. Pa mkuyu. Chithunzi 4b chikuwonetsa kuphatikiza kwa Fe2 + ndi Fe3 + mu mawonekedwe a XAS-1, pomwe magawo a Fe2 + ndi Fe3 + ali pafupi, pafupifupi 45%, zomwe zikuwonetsa kusakanikirana kwa okosijeni wa Fe. Pomwe pamawonekedwe a XAS-2, kuchuluka kwa Fe2+ ndi Fe3+ kumakhala ~ 30% ndi 60%, motsatana. Zomwe zili mu Fe2 + ndizotsika kuposa Fe3 +. Chiŵerengero cha Fe2+ mpaka Fe3 cha 1: 2 chimatanthauza kuti Fe3O4 ikhoza kupangidwa mofanana ndi Fe ions. Kuphatikiza apo, pamawonekedwe a XAS-3, maperesenti a Fe2+ ndi Fe3+ adasintha kukhala ~ 10% ndi 80%, kuwonetsa kutembenuka kwakukulu kwa Fe2+ kukhala Fe3+. Monga tafotokozera pamwambapa, Fe3 + ikhoza kubwera kuchokera ku α-Fe2O3, γ-Fe2O3 kapena Fe3O4. Kuti mumvetse gwero lalikulu la Fe3 +, mawonekedwe a XAS-3 amakonzedwa pamodzi ndi mitundu yosiyanasiyana ya Fe3 + mu Chithunzi 4e kusonyeza kufanana ndi miyezo yonse iwiri pamene Peak B ikuganiziridwa. Komabe, mphamvu ya phewa (A: kuchokera ku Fe2 +) ndi chiwerengero cha mphamvu B / A chimasonyeza kuti mawonekedwe a XAS-3 ali pafupi koma osati ofanana ndi a γ-Fe2O3. Poyerekeza ndi zambiri γ-Fe2O3, mphamvu ya Fe 2p XAS ya A SDSS nsonga ndi yokwera pang'ono (mkuyu 4e), yomwe imasonyeza Fe2 + yapamwamba kwambiri. Ngakhale kuti mawonekedwe a XAS-3 ndi ofanana ndi a γ-Fe2O3, kumene Fe3 + imapezeka m'malo onse a Oh ndi Td, kuzindikiritsa madera osiyanasiyana a valence ndi kugwirizana kokha ndi L2,3 m'mphepete kapena L2 / L3 kuchuluka kwamphamvu akadali vuto. mutu wobwerezabwereza wokambitsirana chifukwa cha zovuta za zinthu zosiyanasiyana zomwe zikuphatikizidwa mu sipekitiramu yomaliza41.
Kuphatikiza pa tsankho lowoneka bwino la zigawo za mankhwala za zigawo zosankhidwa zomwe zafotokozedwa pamwambapa, kusiyanasiyana kwamankhwala padziko lonse lapansi kwa zinthu zofunika kwambiri Cr ndi Fe kudawunikidwa ndikuyika mawonedwe onse a XAS omwe amapezeka pachitsanzo pogwiritsa ntchito njira ya K-means clustering. Mbiri zam'mphepete za Cr L zidakhazikitsidwa m'njira yoti apange masango awiri abwino kwambiri omwe amagawika m'malo otentha komanso ozizira omwe akuwonetsedwa mu Mkuyu. 5. Zikuwonekeratu kuti palibe kusintha kwapangidwe komweko komwe kunawonedwa, popeza ma centroids awiri a XAS Cr spectra ndi ofanana kwambiri. Mawonekedwe owoneka bwino amagulu awiriwa ali pafupifupi ofanana ndi omwe amafanana ndi Cr2O342, zomwe zikutanthauza kuti zigawo za Cr2O3 zimagawidwa mofanana pa SDSS.
gulu la K-amatanthauza L-m'mphepete Cr zigawo, b ofanana XAS centroids. Zotsatira za K-njira X-PEEM kuyerekeza kwa SDSS yozizira: magulu a K-amatanthauza zigawo za Cr L2,3 ndi d zofanana ndi XAS centroids.
Kuti tiwonetse mapu a m'mphepete mwa FeL ovuta kwambiri, magulu anayi ndi asanu okongoletsedwa bwino ndi ma centroids ogwirizana nawo (magawo owonetserako) amagwiritsidwa ntchito pa zitsanzo zotentha ndi zozizira, motsatana. Choncho, peresenti (%) ya Fe2 + ndi Fe3 + ingapezeke mwa kusintha LCF yomwe ikuwonetsedwa mu Fig.4. pseudoelectrode kuthekera kwa Epseudo ngati ntchito ya Fe0 idagwiritsidwa ntchito kuwulula microchemical inhomogeneity ya filimu ya okusayidi pamwamba. Epseudo akuyerekezedwa ndi lamulo losakanikirana,
kumene \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) ndi \(\rm{Fe} + 2e^ - \to\rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), yomwe ili 0.440 ndi 0.036 V, motsatira. Madera omwe ali ndi mphamvu zochepa amakhala ndi zowonjezera zowonjezera za Fe3 +. Kugawidwa komwe kungatheke mu chitsanzo chopunduka cha thermally kumakhala ndi mawonekedwe osanjikiza ndi kusintha kwakukulu kwa pafupifupi 0.119 V (mkuyu 6a, b). Kugawa kothekera kumeneku kumagwirizana kwambiri ndi mawonekedwe apamwamba (mkuyu 6a). Palibe kusintha kwina kokhudzana ndi udindo komwe kunachitika mkati mwa lamellar mkati (mkuyu 6b). M'malo mwake, chifukwa chophatikiza ma oxides osiyanasiyana omwe ali ndi zinthu zosiyanasiyana za Fe2 + ndi Fe3 + mu SDSS yozizira, mawonekedwe osakhala ofanana a pseudopotential amatha kuwonedwa (mkuyu 6c, d). Fe3+ oxides ndi/kapena (oxy) hydroxides ndi zigawo zikuluzikulu za dzimbiri mu chitsulo ndipo amatha permetable mpweya ndi madzi50. Pamenepa, zikhoza kuwoneka kuti zilumba zolemera mu Fe3 + zimagawidwa m'deralo ndipo zikhoza kuonedwa ngati madera a dzimbiri. Pachifukwa ichi, gradient mu gawo lomwe lingatheke, m'malo mwa mtengo wokwanira wa zomwe zingatheke, zikhoza kuonedwa ngati chizindikiro cha kukhazikitsidwa kwa zigawo zowonongeka51. Izi inhomogeneous kugawa Fe2+ ndi Fe3+ padziko ozizira adagulung'undisa SDSS angasinthe katundu mankhwala m'deralo ndi kupereka ogwira kwambiri pamwamba m'dera mu okusayidi akulimbana ndi dzimbiri zimachitikira, potero kulola m'munsi zitsulo masanjidwewo kuti mosalekeza dzimbiri, chifukwa inhomogeneity mkati. ndi kuchepetsa makhalidwe oteteza a passivating wosanjikiza.
Magulu a K-amatanthauza zigawo za Fe L2,3 zam'mphepete ndi ma XAS centroids a X-PEEM a-c ogwiritsidwa ntchito otentha ndi d–f SDSS yozizira. a, d K-amatanthauza chiwembu chamagulu chokutidwa pa chithunzi cha X-PEEM. Chiyerekezo cha pseudoelectrode kuthekera (epseudo) amatchulidwa pamodzi ndi zithunzi zamagulu a K-njira. Kuwala kwa chithunzi cha X-PEEM monga mtundu wa mkuyu.
Pafupifupi yunifolomu ya Cr koma mawonekedwe osiyanasiyana amankhwala a Fe amatsogolera kumayendedwe osiyanasiyana a filimu ya okusayidi yosweka ndi dzimbiri mu Ce-2507 yotentha komanso yozizira. Katundu wozizira wa Ce-2507 amadziwika bwino. Pankhani ya mapangidwe oxides ndi hydroxides Fe mu mpweya wa mumlengalenga, zotsatirazi zatsekedwa mu ntchito iyi ngati kusalowerera ndale:
Kutengera muyeso wa X-PEEM, zomwe tafotokozazi zidachitika muzochitika zotsatirazi. Phewa laling'ono lolingana ndi Fe0 limalumikizidwa ndi chitsulo chachitsulo chapansi. Kachitidwe kachitsulo ka Fe ndi chilengedwe kumapangitsa kupanga Fe(OH)2 wosanjikiza (equation (5)), yomwe imakulitsa chizindikiro cha Fe2+ mu XAS ya L m'mphepete mwa Fe. Kuwonekera kwa mpweya kwa nthawi yaitali kumapangitsa kupanga Fe3O4 ndi / kapena Fe2O3 oxides pambuyo pa Fe (OH) 252,53. Mitundu iwiri ya Fe stable Fe, Fe3O4 ndi Fe2O3, ikhozanso kupanga mu Cr3 + wolemera wotetezera wosanjikiza, kumene Fe3O4 imakonda mawonekedwe a yunifolomu ndi ogwirizana. Kukhalapo kwa zonsezi kumabweretsa ma oxidation states (XAS-1 spectrum). Mawonekedwe a XAS-2 makamaka amafanana ndi Fe3O4. Pomwe mawonekedwe a XAS-3 omwe adawonedwa m'malo angapo adawonetsa kutembenuka kwathunthu kukhala γ-Fe2O3. Popeza ma X-ray osakulungidwa amakhala ndi kuya kwa pafupifupi 50 nm, chizindikiro chochokera pansi pake chimapangitsa kuti pakhale nsonga ya A.
Chiwonetsero cha XRD chikuwonetsa kuti gawo la Fe mufilimu ya oxide ili ndi mawonekedwe osanjikiza, omwe amaphatikizidwa ndi Cr oxide wosanjikiza. Mosiyana ndi khalidwe la passivation la dzimbiri chifukwa cha inhomogeneity m'deralo ya Cr2O317, ngakhale yunifolomu wosanjikiza wa Cr2O3 mu phunziro lino, otsika dzimbiri kukana anawonedwa mu nkhani iyi, makamaka ozizira adagulung'undisa zitsanzo. Khalidwe lowonedwa limatha kumveka ngati kusiyanasiyana kwa ma oxidation state of the top layer (Fe) omwe amakhudza magwiridwe antchito. Kusamutsa kwapang'onopang'ono kwa zitsulo kapena ayoni wa okosijeni mu lattice chifukwa cha stoichiometry yofanana ya kumtunda (Fe oxide) ndi zigawo zapansi (Cr oxide) 52,53 kumabweretsa kuyanjana bwino (kumatira) pakati pawo. Izi, nazonso, zimathandizira kukana dzimbiri. Choncho, stoichiometry yosalekeza, mwachitsanzo, mkhalidwe umodzi wa okosijeni wa Fe, ndibwino kusiyana ndi kusintha kwadzidzidzi kwa stoichiometric. Thermally deformed SDSS ili ndi mawonekedwe ofananirako komanso wosanjikiza woteteza, womwe umapereka kukana kwa dzimbiri bwino. Komabe, kwa SDSS yozizira, kukhalapo kwa zilumba zolemera za Fe3 + pansi pa chitetezo kumawononga umphumphu wa pamwamba ndipo kumayambitsa galvanic corrosion ya gawo lapansi lapafupi, zomwe zimabweretsa kuchepa kwa Rp (Table 1) mu mawonekedwe a EIS ndi kuwonongeka kwake. kukaniza. Chifukwa chake, zilumba zomwe zimagawika kwanuko zolemera mu Fe3+ chifukwa cha kupunduka kwa pulasitiki makamaka zimakhudza magwiridwe antchito a dzimbiri, zomwe ndi zopambana pantchitoyi. Chifukwa chake, kafukufukuyu akuwonetsa ma spectromicrographs ochepetsa kukana kwa dzimbiri chifukwa cha kupunduka kwa pulasitiki kwa zitsanzo za SDSS zomwe zaphunziridwa.
Kuphatikiza apo, ngakhale kuti nthaka yosowa muzitsulo zamitundu iwiri imagwira bwino ntchito, kuyanjana kwa chinthu chowonjezerachi ndi matrix achitsulo pamtundu wa dzimbiri kumakhalabe kovutirapo potengera kuwunika kwa ma microscopic. Chizindikiro cha Ce (m'mphepete mwa XAS M-m'mphepete) chimawoneka pamalo ochepa panthawi yozizira, koma chimasowa panthawi yotentha ya SDSS, kusonyeza kuyika kwa Ce muzitsulo zachitsulo m'malo mwa alloying homogeneous. Ngakhale kuti makina a SDSS sali bwino6,7, kukhalapo kwa REE kumachepetsa kukula kwa ma inclusions ndipo kumaganiziridwa kuti kutsekereza pitting pa chiyambi54.
Pomaliza, ntchitoyi ikuwonetsa zotsatira za kusiyanasiyana kwapadziko lapansi pakuwonongeka kwa 2507 SDSS yosinthidwa ndi cerium powerengera kuchuluka kwa mankhwala omwe ali ndi zida za nanoscale. Tinayankha funso loti chifukwa chiyani zitsulo zosapanga dzimbiri zimawononga ngakhale zitakutidwa ndi wosanjikiza wa oxide oxide powerenga mochulukira za microstructure, mawonekedwe amankhwala apamwamba komanso kukonza ma sign pogwiritsa ntchito masango a K-njira. Zatsimikiziridwa kuti zilumba zolemera za Fe3 +, kuphatikizapo mgwirizano wawo wa octahedral ndi tetrahedral muzosakaniza zonse za Fe2 +/Fe3 +, ndizo gwero la chiwonongeko cha filimu ya oxide ndi gwero la dzimbiri la SDSS yozizira. Nanoislands yolamulidwa ndi Fe3 + imatsogolera kukana kwa dzimbiri kosakwanira ngakhale pakakhala gawo lokwanira la stoichiometric Cr2O3 passivating layer. Kuphatikiza pa kupita patsogolo kwaukadaulo komwe kunachitika pozindikira momwe nanoscale chemical heterogeneity pa dzimbiri, ntchito yomwe ilipo ikuyembekezeka kulimbikitsa njira zaumisiri kuti zithandizire kukana kwa dzimbiri zazitsulo zosapanga dzimbiri panthawi yopanga zitsulo.
Kukonzekera ma ingots a Ce-2507 SDSS omwe amagwiritsidwa ntchito mu phunziroli, zigawo zosakanizika, kuphatikizapo Fe-Ce master alloy osindikizidwa ndi machubu achitsulo oyera, amasungunuka mu ng'anjo yapakati pa 150 kg yapakati kuti apange chitsulo chosungunula ndikutsanuliridwa muzitsulo zoponyera. Zolemba za mankhwala zoyezedwa (wt %) zalembedwa mu Supplementary Table 2. Ingot imayamba kutentha kupangidwa kukhala midadada. Kenaka chitsulocho chinatsekedwa pa 1050 ° C kwa mphindi 60 kuti chikhale cholimba, ndiyeno chimazimitsidwa m'madzi kutentha. Zitsanzo zophunziridwazo zidaphunziridwa mwatsatanetsatane pogwiritsa ntchito TEM ndi DOE kuphunzira magawo, kukula kwambewu ndi morphology. Zambiri zokhudzana ndi zitsanzo ndi njira zopangira zitha kupezeka muzinthu zina6,7.
Njira zitsanzo za cylindrical (φ10 mm × 15 mm) zokanikiza zotentha ndi olamulira a silinda yofananira ndi njira yopindika ya chipika. Kutentha kwapamwamba kwambiri kunkachitika pamtundu wa 0.01-10 s-1 pa kutentha kosiyanasiyana kwa 1000-1150 ° C pogwiritsa ntchito Gleeble-3800 simulator yotentha. Pamaso mapindikidwe, zitsanzo anatenthedwa pa kutentha anasankha pa mlingo wa 10 °C s-1 kwa 2 min kuthetsa kutentha gradient. Pambuyo pokwaniritsa kutentha, zitsanzozo zidasinthidwa kukhala mtengo weniweni wa 0.7. Pambuyo mapindikidwe, amazimitsidwa nthawi yomweyo ndi madzi kuti asunge mawonekedwe opunduka. Kenako zitsanzo zowumitsidwazo zidadulidwa motsatana ndi njira yoponderezedwa. Pa kafukufukuyu, tidasankha chitsanzo chopunduka chifukwa cha kutentha kwa 1050 ° C, 10 s-1 chifukwa cha kulimba kocheperako komwe kumawonedwa kuposa zitsanzo zina7.
Zochulukira (80 × 10 × 17 mm3) zitsanzo za Ce-2507 zolimba zidayesedwa pamakina atatu asynchronous two roll deformation a LG-300, omwe adapereka makina abwino kwambiri pakati pamagulu ena onse opunduka6. Kuchuluka kwa zovuta ndi kuchepetsa makulidwe kunali 0.2 m·s-1 ndi 5% panjira iliyonse, motsatana.
Autolab PGSTAT128N electrochemical workstation idagwiritsidwa ntchito kuyeza electrochemically SDSS pambuyo pa kuzizira kozizira mpaka 90% kuchepetsa makulidwe (1.0 ofanana ndi zovuta zenizeni) ndikukankhira kotentha mpaka 0.7 kupsinjika kwenikweni pa 1050 oC ndi 10 s-1. Malo ogwirira ntchito ali ndi ma elekitirodi atatu okhala ndi ma electrode a saturated calomel monga ma elekitirodi owerengera, ma graphite counter electrode, ndi chitsanzo cha SDSS ngati electrode yogwira ntchito. Zitsanzozo zidadulidwa kukhala masilindala okhala ndi mainchesi 11.3 mm, mbali zomwe mawaya amkuwa adagulitsidwa. Kenaka chitsanzocho chinatsanulidwa ndi epoxy resin, ndikusiya malo otseguka a 1 cm2 ngati electrode yogwira ntchito (pansi pa chitsanzo cha cylindrical). Gwiritsani ntchito mosamala pochiritsa epoxy komanso pakutsuka mchenga ndi kupukuta kuti mupewe kusweka. Malo ogwirira ntchito amapukutidwa ndikupukutidwa ndi kuyimitsidwa kwa diamondi ndi kukula kwa micron 1, kutsukidwa ndi madzi osungunuka ndi ethanol ndikuwumitsa mumlengalenga wozizira. Asanayezedwe ndi electrochemical, zitsanzo zopukutidwa zidawululidwa ndi mpweya kwa masiku angapo kuti apange filimu yachilengedwe ya okusayidi. Njira yothetsera madzi ya FeCl3 (6.0 wt.%), yokhazikika ndi HCl ku pH = 1.0 ± 0.01, yakhala ikugwiritsidwa ntchito kuti ifulumizitse kuwonongeka kwa chitsulo chosapanga dzimbiri55, chifukwa imapezeka m'madera ovuta kumene ma chloride ions alipo ndi mphamvu yamphamvu ya okosijeni ndi pH yochepa. Miyezo yomwe yaperekedwa ndi G48 ndi A923. Zitsanzozo zidamizidwa muyeso yoyeserera kwa ola la 1 miyeso iliyonse isanatengedwe kuti ifike kudera lomwe layima. Pazoyeserera zolimba, zogwira ntchito zotentha komanso zoziziritsa kuzizira, kuchuluka kwa ma frequency a impedance kunali 1 × 105 ~ 0.1 Hz, ndipo kuthekera kotsegula (OPS) kunali 5 mV, yomwe inali 0.39, 0.33, ndi 0.25 VSCE, motsatana. Chiyeso chilichonse cha electrochemical chachitsanzo chilichonse chinabwerezedwa katatu pamikhalidwe yomweyi kuti zitsimikizire kuberekana kwa data.
Pamiyezo ya HE-SXRD, 1 × 1 × 1.5 mm3 zitsulo zokhala ndi rectangular duplex zidayesedwa pamzere wamphamvu kwambiri wa Brockhouse wiggler ku CLS, Canada kuti ayese kuchuluka kwa gawo56. Kusonkhanitsa deta kunachitika kutentha kutentha mu Debye-Scherrer geometry kapena geometry yoyendera. Kutalika kwa ma X-ray omwe amawerengedwa ku calibrant ya LaB6 ndi 0.212561 Å, yomwe imafanana ndi 58 keV, yomwe ili yokwera kwambiri kuposa ya Cu Kα (8 keV) yomwe imagwiritsidwa ntchito kwambiri ngati magwero a X-ray a labotale. Chitsanzocho chimayikidwa pamtunda wa 740 mm kuchokera ku chowunikira. Kuchuluka kwachidziwitso cha chitsanzo chilichonse ndi 0.2 × 0.3 × 1.5 mm3, chomwe chimatsimikiziridwa ndi kukula kwa mtengo ndi makulidwe a chitsanzo. Iliyonse mwa datayi idasonkhanitsidwa pogwiritsa ntchito chowunikira cha Perkin Elmer, chowunikira chathyathyathya cha X-ray, ma pixel 200 µm, 40 × 40 cm2, pogwiritsa ntchito nthawi yowonekera ya masekondi 0.3 ndi mafelemu 120.
Miyezo ya X-PEEM ya machitidwe awiri osankhidwa adachitidwa pa PEEM kumapeto kwa mzere wa Beamline MAXPEEM mu labotale ya MAX IV (Lund, Sweden). Zitsanzo zinakonzedwa mofanana ndi miyeso ya electrochemical. Zitsanzo zokonzedwazo zinasungidwa mumlengalenga kwa masiku angapo ndikuchotsedwa mu chipinda cha ultrahigh vacuum musanayambe kuyatsidwa ndi synchrotron photons. Kusintha kwamphamvu kwa mtengowo kumapezedwa poyesa kuchuluka kwa ion kutulutsa kuchokera ku N 1 s mpaka 1 \ (\ pi _g ^ \ast\) ya dera losangalatsa ndi hv = 401 eV mu N2 ndi kudalira mphamvu ya photon pa E3 / 2.57. Kukwanira kwa Spectral kunapereka ΔE (spectral linewidth) ~ 0.3 eV pamlingo woyezedwa wa mphamvu. Choncho, kusintha kwa mphamvu ya beamline kunali E/∆E = 700 eV/0.3 eV> 2000 ndi flux ≈1012 ph/s pogwiritsa ntchito SX-700 monochromator yosinthidwa yokhala ndi Si 1200-line mm−1 grating ya Fe 2p, L2, Cr32 edge L2, Cr32 edge L2,3 m'mphepete, ndi Ce M4,5 m'mphepete. Choncho, kusintha kwa mphamvu ya beamline kunali E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 ndi flux ≈1012 ph/s pogwiritsa ntchito monochromator yosinthidwa ya SX-700 yokhala ndi Si 1200-line mm−1 grating ya Fe 2p, L2.2pdge L2. L2.3 m'mphepete, ndi Ce M4.5 m'mphepete. Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка было оценено как E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ > 2000 ndi поток ≈1012 модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 штрихов/мм для Fe кромка 2p L2,3, кромка Cr 2p L2,3, кромка Ni 2p L2, кромка M 2p L2, 3 ndi Ce. Choncho, kusintha kwa mphamvu kwa njira yamtengo wapatali kunayesedwa ngati E / ∆E = 700 eV / 0.3 eV> 2000 ndi flux ≈1012 f / s pogwiritsa ntchito SX-700 monochromator yosinthidwa ndi Si grating ya 1200 mizere / mm kwa Fe edge 2p L2, 3p Cr2 edge. ndi Ce edge M4.5.因此，光束线能量分辨率估计為E/ΔE = 700 eV/0.3 eV > 2000 和通量≈1012 ph/s 通过用改进00 1200 线mm−1 光栅用于Fe 2p L2,3 边缘、Cr 2p L2,3 边缘、Ni 2p L2,3 边缘和Ce M4,5 边缘.因此 , 光束线 能量 分辨率 為 為 為 δe = 700 EV/0.3 EV> 2000 和 ≈1012 PH/S 通过 和改进0 0 SX-70 . 1200 线 mm-1 光栅 pa Fe 2P 2P 2P L2.3 边缘、Cr 2p L2.3 边缘、Ni 2p L2.3 边缘和Ce M4.5 边缘.Choncho, pamene ntchito kusinthidwa SX-700 monochromator ndi 1200 mzere Si grating. 3, Cr edge 2p L2.3, Ni m'mphepete 2p L2.3 ndi Ce m'mphepete M4.5.Wonjezerani mphamvu ya photon mu masitepe 0.2 eV. Pa mphamvu iliyonse, zithunzi za PEEM zidajambulidwa pogwiritsa ntchito chowunikira cha TVIPS F-216 CMOS chokhala ndi cholumikizira cha 2 x 2 binning fiber optic chopereka ma pixel a 1024 × 1024 mugawo la 20 µm. Nthawi yowonetsera zithunzi ndi masekondi 0.2, pafupifupi mafelemu 16. Mphamvu ya chithunzi cha photoelectron imasankhidwa m'njira yoti ipereke chizindikiro chachikulu cha electron. Miyezo yonse imachitika nthawi zonse pamiyeso yofananira ya polarized photon. Kuti mudziwe zambiri pamiyezo, onani kafukufuku wam'mbuyomu58. Pambuyo pophunzira kuchuluka kwa electron zokolola (TEY) 59 njira yodziwikiratu ndikugwiritsa ntchito mu X-PEEM, kuzama kwa njirayi kumayesedwa pa ~ 4-5 nm kwa chizindikiro cha Cr ndi ~ 6 nm pa chizindikiro cha Fe. Kuzama kwa Cr kuli pafupi kwambiri ndi makulidwe a filimu ya oxide (~ 4 nm) 60,61 pomwe kuya kwa Fe ndikokulirapo kuposa makulidwe a filimu ya oxide. XAS yosonkhanitsidwa pafupi ndi Fe L m'mphepete ndi osakaniza a iron oxide XAS ndi FeO kuchokera ku matrix. Poyamba, mphamvu ya ma elekitironi otulutsidwa ndi chifukwa cha mitundu yonse ya ma elekitironi yomwe imathandizira ku TEY. Komabe, chizindikiro chachitsulo choyera chimafuna mphamvu zapamwamba za kinetic kuti ma elekitironi adutse mu oxide wosanjikiza, kufika pamwamba, ndi kusonkhanitsidwa ndi analyzer. Pankhaniyi, chizindikiro cha Fe0 makamaka chifukwa cha ma elekitironi a LVV Auger ndi ma elekitironi achiwiri omwe amatulutsidwa ndi iwo. Kuphatikiza apo, kuchulukira kwa TEY komwe kumayendetsedwa ndi ma elekitironi amawola panjira yopulumukira ma elekitironi49 kumachepetsanso siginecha yowoneka bwino ya Fe0 pamapu achitsulo a XAS.
Kuphatikizira migodi ya data mu ma data cubes (X-PEEM data) ndi gawo lofunikira pakuchotsa zidziwitso zoyenera (mankhwala kapena zinthu zakuthupi) m'njira zambiri. Kuphatikizika kwa K-njira kumagwiritsidwa ntchito kwambiri m'malo angapo, kuphatikiza masomphenya a makina, kukonza zithunzi, kuzindikira mosayang'aniridwa, luntha lochita kupanga, ndi kusanthula kwamagulu24. Mwachitsanzo, kusanja kwa K-njira kumagwiritsidwa ntchito bwino pakuphatikiza data yazithunzi za hyperspectral62. M'malo mwake, pazambiri zazinthu zambiri, algorithm ya K-njira imatha kugawana mosavuta malinga ndi zomwe ali nazo (mawonekedwe amphamvu ya photon). K-amatanthauza clustering ndi njira yobwerezabwereza yogawa deta m'magulu a K osadutsana (magulu), pomwe pixel iliyonse imakhala ya gulu linalake kutengera kugawa kwapakatikati kwa mankhwala inhomogeneity muzitsulo za microstructural. Njira ya K-algorithm ili ndi masitepe awiri: sitepe yoyamba imawerengera ma centroids a K, ndipo sitepe yachiwiri imagawira mfundo iliyonse kumagulu okhala ndi macentroid oyandikana nawo. Pakatikati pa mphamvu yokoka ya gululo amatanthauzidwa ngati tanthauzo la masamu a ma data (XAS spectra) a tsangolo. Pali mtunda wosiyanasiyana wofotokozera ma centroid oyandikana nawo ngati mtunda wa Euclidean. Pachithunzi cholowetsa cha px,y (x ndi y ali ma pixels), CK ndiye pakati pa mphamvu yokoka ya tsango; chithunzichi chitha kugawidwa (kuphatikizana) kukhala magulu a K pogwiritsa ntchito K-means63. Masitepe omaliza a algorithm yophatikizira K-njira ndi:
Gawo 2. Werengani kuchuluka kwa umembala wa ma pixel onse malinga ndi centroid yomwe ilipo. Mwachitsanzo, imawerengedwa kuchokera kumtunda wa Euclidean d pakati pakatikati ndi pixel iliyonse:
Khwerero 3 Patsani pixel iliyonse ku centroid yapafupi. Kenako werengeraninso malo a K centroid motere:
Gawo 4. Bwerezani ndondomekoyi (7) ndi (8)) mpaka ma centroids agwirizane. Zotsatira zamagulu omaliza zimalumikizana kwambiri ndi kusankha koyenera kwa ma centroids63. Pamawonekedwe a data a PEEM a zithunzi zachitsulo, nthawi zambiri X (x × y × λ) ndi cube ya data ya 3D, pomwe ma axes a x ndi y amayimira chidziwitso cha malo (kusintha kwa pixel) ndipo λ axis imagwirizana ndi mawonekedwe amphamvu azithunzi. Njira ya K-means algorithm idagwiritsidwa ntchito pofufuza madera omwe ali ndi chidwi ndi data ya X-PEEM polekanitsa ma pixel (masango kapena ma sub-blocks) molingana ndi mawonekedwe awo komanso kutulutsa ma centroid abwino kwambiri (XAS spectral curve) pa analyte aliyense (gulu). Amagwiritsidwa ntchito pophunzira kagawidwe ka malo, kusintha kwa mawonekedwe am'deralo, machitidwe a okosijeni ndi chikhalidwe chamankhwala. Mwachitsanzo, ma algorithm a K-means clustering algorithm adagwiritsidwa ntchito kumadera a Fe L-edge ndi Cr L-edge mu X-PEEM yotentha komanso yozizira. Magulu osiyanasiyana a K (magawo ang'onoang'ono) adayesedwa kuti apeze magulu abwino kwambiri ndi ma centroids. Pamene graph iwonetsedwa, ma pixel amaperekedwanso kumagulu olondola a cluster centroids. Kugawa kwamitundu kulikonse kumafanana ndi pakati pa gululo, kuwonetsa makonzedwe apakati a zinthu zakuthupi kapena zakuthupi. Ma centroids ochotsedwa ndi mizere yophatikizika ya mawonekedwe oyera.
Deta yochirikiza zotsatira za kafukufukuyu ikupezeka kuchokera kwa wolemba WC yemwe afunsidwa.
Sieurin, H. & Sandström, R. Kuphwanyika kulimba kwa chitsulo chosapanga dzimbiri chowirikiza. Sieurin, H. & Sandström, R. Kuphwanyika kulimba kwa chitsulo chosapanga dzimbiri chowirikiza. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Kuphwanyika kulimba kwa welded duplex chitsulo chosapanga dzimbiri. 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. Kuthyoka kwamphamvu kwa zitsulo zosapanga dzimbiri zosapanga dzimbiri.polojekiti. fractal. ubweya. 73, 377-390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Corrosion resistance of duplex stainless steels muzosankhidwa organic acid ndi organic acid / chloride chilengedwe. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Corrosion resistance of duplex stainless steels muzosankhidwa organic acid ndi organic acid / chloride chilengedwe.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. ndi Van Der Merwe, J. Corrosion resistance of duplex stainless steels m'malo okhala ndi ma organic acid ndi organic acid/chlorides. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相不锈钢在选定有机酸和有机酸/氯化物环境中的耐腐蚀性. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相stainless steel在特定organic酸和Organic酸/chlorinated environment的耐而性性.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. ndi Van Der Merwe, J. Corrosion resistance of duplex stainless steels m'malo okhala ndi ma organic acid ndi organic acid/chlorides.anticorrosive. Njira Mater 57, 107-117 (2010).
Barella S. et al. Kuwononga-oxidizing katundu wa Fe-Al-Mn-C duplex alloys. Zida 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. M'badwo watsopano wazitsulo zapamwamba kwambiri zopangira gasi ndi mafuta. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. M'badwo watsopano wazitsulo zapamwamba kwambiri zopangira gasi ndi mafuta.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Mbadwo watsopano wazitsulo zamtundu wapamwamba kwambiri zopangira mafuta ndi gasi.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Mbadwo watsopano wa zitsulo zapamwamba kwambiri zopangira gasi ndi mafuta. Webinar E3S. 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Kufufuza za khalidwe lotentha la deformation la duplex zitsulo zosapanga dzimbiri kalasi 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Kufufuza za khalidwe lotentha la deformation la duplex zitsulo zosapanga dzimbiri kalasi 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Kafukufuku wa Hot Deformation Behaviour of Type 2507 Duplex Stainless Steel. Chitsulo. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 级双相不锈钢的热变形行為研究. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507Kingklang, S. ndi Utaisansuk, V. Kufufuza za Kutentha Kwambiri Makhalidwe a Mtundu wa 2507 Duplex Stainless Steel. Chitsulo.alma mater. masomphenya. A 48, 95-108 (2017).
Zhou, T. et al. Zotsatira za kugudubuzika kozizira pa microstructure ndi makina amakina a cerium-modified super-duplex SAF 2507 chitsulo chosapanga dzimbiri. alma mater. sayansi. polojekiti. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. et al. Mapangidwe otenthetsera otenthetsera komanso makina amakina a cerium-modified super-duplex SAF 2507 chitsulo chosapanga dzimbiri. J. Alma mater. thanki yosungirako. luso. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Mphamvu ya zinthu zapadziko lapansi zomwe sizipezeka pamtundu wotentha kwambiri wa oxidation wachitsulo cha austenitic. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Mphamvu ya zinthu zapadziko lapansi zomwe sizipezeka pamtundu wotentha kwambiri wa oxidation wachitsulo cha austenitic.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. ndi Zheng K. Chikoka cha zinthu zapadziko lapansi osowa pa kachitidwe ka chitsulo cha austenitic pansi pa kutentha kwambiri kwa okosijeni. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. 稀土元素对奥氏体钢高温氧化行為的影响. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. ndi Zheng K. Chikoka cha zinthu zapadziko zosowa pa kachitidwe ka zitsulo za austenitic pa kutentha kwambiri kwa okosijeni.dzimbiri. sayansi. 164, 108359 (2020).