Ташаккур барои боздид аз Nature.com. Версияи браузере, ки шумо истифода мебаред, дастгирии маҳдуди CSS дорад. Барои беҳтарин таҷриба, мо тавсия медиҳем, ки шумо браузери навшударо истифода баред (ё режими мутобиқатро дар Internet Explorer ғайрифаъол кунед). Дар айни замон, барои таъмини дастгирии доимӣ, мо сайтро бе услубҳо ва JavaScript намоиш медиҳем.
Пӯлоди зангногир ва версияҳои коркардшудаи он, ки ба таври васеъ истифода мешаванд, дар шароити муҳити зист ба зангзанӣ тобоваранд, зеро қабати пассиватсия аз оксиди хром иборат аст. Зангзанӣ ва эрозияи пӯлод анъанавӣ бо вайроншавии ин қабатҳо алоқаманд аст, аммо кам дар сатҳи микроскопӣ, вобаста ба пайдоиши нобаробарии сатҳ. Дар ин кор, гетерогении кимиёвии сатҳи наномасштаб, ки тавассути микроскопияи спектроскопӣ ва таҳлили хемометрӣ муайян карда шудааст, ногаҳон дар таҷзия ва зангзании пӯлоди зангногири супердуплекси сериум 2507 (SDSS) ҳангоми рафтори деформатсияи гарми он бартарӣ дорад. тарафи дигар. Гарчанде ки микроскопияи фотоэлектронии рентгенӣ фарогирии нисбатан якхелаи қабати табиии Cr2O3-ро нишон дод, SDSS-и хунук ғелондашуда натиҷаҳои пасти пассиватсияро аз сабаби тақсимоти маҳаллии наноҷазираҳои бойи Fe3+ дар қабати оксиди Fe/Cr нишон дод. Ин дониш дар сатҳи атомӣ фаҳмиши амиқи зангзании пӯлоди зангногирро фароҳам меорад ва интизор меравад, ки ба мубориза бо зангзании металлҳои дорои хӯлаҳои баландсифати монанд мусоидат кунад.
Аз замони ихтирои пӯлоди зангногир, муқовимати зангзании хӯлаҳои феррохром ба хром нисбат дода мешавад, ки оксид/оксигидроксиди қавӣ ташкил медиҳад ва дар аксари муҳитҳо рафтори пассивӣ нишон медиҳад. Дар муқоиса бо пӯлодҳои зангногири анъанавӣ (аустенитӣ ва ферритӣ), пӯлодҳои зангногири супердуплексӣ (SDSS) бо муқовимати беҳтари зангзанӣ хосиятҳои механикии аъло доранд1,2,3. Қувваи механикии афзоянда имкон медиҳад, ки тарҳҳои сабуктар ва фишурдатар ба даст оварда шаванд. Баръакс, SDSS-и иқтисодӣ муқовимати баланд ба зангзании сӯрохшавӣ ва тарқишҳо дорад, ки боиси дарозтар шудани мӯҳлати хизмат ва васеътар шудани татбиқ дар назорати ифлосшавӣ, зарфҳои кимиёвӣ ва саноати нафт ва гази баҳрӣ мегардад4. Аммо, диапазони танг дар ҳарорати коркарди гармӣ ва шакли пасти шаклдиҳӣ ба татбиқи васеи амалии он монеъ мешавад. Аз ин рӯ, SDSS барои беҳтар кардани хосиятҳои дар боло зикршуда тағйир дода шудааст. Масалан, тағйири Ce ва иловаҳои баланди N 6, 7, 8 дар SDSS 2507 (Ce-2507) ворид карда шуданд. Консентратсияи мувофиқи 0.08% вазнӣ унсури нодири замин (Ce) ба хосиятҳои механикии DSS таъсири мусбат мерасонад, зеро он такмили донаҳо ва мустаҳкамии сарҳадҳои донаро беҳтар мекунад. Муқовимат ба фарсудашавӣ ва зангзанӣ, мустаҳкамии кашиш ва мустаҳкамии ҳосилшавӣ ва қобилияти коркарди гармӣ низ беҳтар карда шудаанд9. Миқдори зиёди нитроген метавонад миқдори гаронбаҳои никелро иваз кунад, ки SDSS-ро аз ҷиҳати хароҷот самараноктар мегардонад10.
Ба наздикӣ, SDSS дар ҳарорати гуногун (ҳарорати паст, хунук ва гарм) барои ба даст овардани хосиятҳои аълои механикӣ деформатсияи пластикӣ карда шуд6,7,8. Аммо, муқовимати аълои зангзании SDSS аз мавҷудияти плёнкаи тунуки оксидӣ дар сатҳ вобаста аст, ки аз омилҳои зиёд, ба монанди мавҷудияти бисёр фазаҳо бо сарҳадҳои гуногуни дона, боришоти номатлуб ва аксуламалҳои гуногун, таъсир мегирад. микросохтори дохилии ғайриякҷинсии фазаҳои гуногуни аустенитӣ ва ферритӣ деформатсия мешавад7. Аз ин рӯ, омӯзиши хосиятҳои микродомении чунин плёнкаҳо дар сатҳи сохтори электронӣ барои фаҳмидани зангзании SDSS аҳамияти ҳалкунанда дорад ва усулҳои мураккаби таҷрибавиро талаб мекунад. То ҳол, усулҳои ҳассос ба сатҳ, ба монанди спектроскопияи электронии Оже11 ва спектроскопияи фотоэлектронии рентгенӣ12,13,14,15, инчунин системаи фотоэлектронии фотоэлектронии рентгении сахт, ҳолатҳои кимиёвии як унсурро дар нуқтаҳои гуногуни фазо дар наномасштаб фарқ мекунанд, аммо аксар вақт онҳоро ҷудо намекунанд. Якчанд таҳқиқоти ахир оксидшавии маҳаллии хромро бо рафтори зангзании мушоҳидашудаи 17 пӯлоди зангногири аустенитӣ, 18 пӯлоди зангногири мартенситӣ ва SDSS 19, 20 алоқаманд кардаанд. Аммо, ин таҳқиқот асосан ба таъсири гетерогении Cr (масалан, ҳолати оксидшавии Cr3+) ба муқовимати зангзанӣ нигаронида шудаанд. Гетерогении паҳлӯӣ дар ҳолатҳои оксидшавии унсурҳо метавонад аз сабаби пайвастагиҳои гуногун бо унсурҳои якхелаи таркибӣ, ба монанди оксидҳои оҳан, ба вуҷуд ояд. Ин пайвастагиҳо андозаи хурди коркардшударо, ки ба таври термомеханикӣ наздик ба якдигар коркард шудаанд, мерос мегиранд, аммо аз ҷиҳати таркиб ва ҳолати оксидшавӣ фарқ мекунанд16,21. Аз ин рӯ, ошкор кардани нобудшавии плёнкаҳои оксидӣ ва сипас пайдоиши чуқурӣ дарки нобаробарии сатҳро дар сатҳи микроскопӣ талаб мекунад. Бо вуҷуди ин талабот, арзёбиҳои миқдорӣ ба монанди гетерогении оксидшавии паҳлӯӣ, махсусан оҳан дар миқёси нано/атомӣ, то ҳол нокифояанд ва аҳамияти онҳо барои муқовимати зангзанӣ омӯхта нашудааст. То ба наздикӣ, ҳолати кимиёвии унсурҳои гуногун, ба монанди Fe ва Ca, дар намунаҳои пӯлод бо истифода аз микроскопияи фотоэлектронии рентгении нарм (X-PEEM) дар иншооти радиатсияи синхротронии наномасштабӣ ба таври миқдорӣ тавсиф мешуд. Дар якҷоягӣ бо усулҳои спектроскопияи ҷабби рентгении ҳассос (XAS), X-PEEM имкон медиҳад, ки андозагирии XAS бо қарори баланди фазоӣ ва спектрӣ анҷом дода шавад ва маълумоти кимиёвӣ дар бораи таркиби элементҳо ва ҳолати кимиёвии он бо қарори фазоӣ то миқёси нанометрӣ 23 пешниҳод карда шавад. Ин мушоҳидаи спектроскопии макони ибтидоӣ таҳти микроскоп таҷрибаҳои маҳаллии кимиёвиро осон мекунад ва метавонад тағйироти кимиёвии қаблан омӯхтанашударо дар қабати Fe аз ҷиҳати фазоӣ нишон диҳад.
Ин таҳқиқот бартариҳои PEEM-ро дар муайян кардани фарқиятҳои кимиёвӣ дар миқёси нано васеъ мекунад ва усули таҳлили сатҳи атомии фаҳмоеро барои фаҳмидани рафтори зангзании Ce-2507 пешниҳод мекунад. Он аз маълумоти хемометрии кластери K-means24 барои харитасозии таркиби кимиёвии ҷаҳонӣ (гетерогенӣ)-и унсурҳои дахлдор бо ҳолатҳои кимиёвии онҳо дар намояндагии оморӣ истифода мебарад. Бар хилофи ҳолати анъанавии зангзанӣ, ки аз вайроншавии плёнкаи оксиди хром ба вуҷуд омадааст, пассиватсияи сусти ҷорӣ ва муқовимати сусти зангзанӣ ба ҷазираҳои маҳаллии бойи Fe3+ дар наздикии қабати оксиди Fe/Cr нисбат дода мешавад, ки метавонад натиҷаи оксидҳои муҳофизатӣ бошад. Дар ҷои вайроншавӣ плёнкае ба вуҷуд меояд, ки боиси зангзанӣ мегардад.
Рафтори зангзании SDSS 2507-и деформатсияшуда аввал бо истифода аз андозагириҳои электрохимиявӣ арзёбӣ карда шуд. Дар расми 1 каҷхатҳои Найквист ва Боде барои намунаҳои интихобшуда дар маҳлулҳои обии туршӣ (pH = 1)-и FeCl3 дар ҳарорати хонагӣ нишон дода шудаанд. Электролити интихобшуда ҳамчун агенти оксидкунандаи қавӣ амал мекунад, ки майли вайроншавии плёнкаи пассиватсияро тавсиф мекунад. Гарчанде ки мавод аз чоҳбандии устувори ҳарорати хонагӣ нагузаштааст, ин таҳлилҳо ба ҳодисаҳои эҳтимолии нокомӣ ва равандҳои пас аз зангзанӣ фаҳмиш доданд. Схемаи эквивалентӣ (Расми 1d) барои мувофиқ кардани спектрҳои спектроскопияи импеданси электрохимиявӣ (EIS) истифода шуд ва натиҷаҳои мувофиқкунии мувофиқ дар Ҷадвали 1 нишон дода шудаанд. Нимдоираҳои нопурра ҳангоми санҷиши намунаҳои коркардшуда ва гарм коркардшуда пайдо шуданд, дар ҳоле ки нимдоираҳои фишурдашудаи мувофиқ хунук ғелонда шуда буданд (Расми 1b). Дар спектри EIS, радиуси нимдоираро метавон ҳамчун муқовимати поляризатсия (Rp)25,26 ҳисоб кард. Rp-и SDSS-и бо маҳлул коркардшуда дар Ҷадвали 1 тақрибан 135 кΩ см-2 аст, аммо барои SDSS-и бо роҳи гарм коркардшуда ва хунук ғелондашуда мо метавонем арзишҳои хеле пасттарро мутаносибан 34,7 ва 2,1 кΩ см-2 бубинем. Ин коҳиши назарраси Rp таъсири манфии деформатсияи пластикиро ба пассиватсия ва муқовимат ба зангзанӣ нишон медиҳад, чунон ки дар гузоришҳои қаблӣ 27, 28, 29, 30 нишон дода шудааст.
a Найквист, b, c Диаграммаҳои импеданс ва фазаҳои Боде ва модели схемаи эквивалентӣ барои d, ки дар он RS муқовимати электролит, Rp муқовимати поляризатсия ва QCPE оксиди элементи фазаи доимӣ аст, ки барои моделсозии иқтидори ғайриидеалӣ (n) истифода мешавад. Андозагириҳои EIS дар потенсиали беборӣ гузаронида шуданд.
Константаҳои тартиби аввал дар диаграммаи Боде нишон дода шудаанд ва платои басомади баланд муқовимати электролит RS26-ро нишон медиҳад. Ҳангоми кам шудани басомад, импеданс меафзояд ва кунҷи фазаи манфӣ пайдо мешавад, ки бартарии иқтидорро нишон медиҳад. Кунҷи фаза меафзояд ва арзиши максималии худро дар диапазони нисбатан васеъи басомад нигоҳ медорад ва сипас кам мешавад (Расми 1c). Аммо, дар ҳар се ҳолат ин арзиши максималӣ ҳанӯз ҳам аз 90° камтар аст, ки рафтори иқтидори ғайриидеалиро аз сабаби парокандагии иқтидор нишон медиҳад. Ҳамин тариқ, унсури фазаи доимии QCPE (CPE) барои ифодаи тақсимоти иқтидори байнисатҳӣ, ки аз ноҳамвории сатҳ ё номутаносибии он ба даст омадааст, махсусан аз ҷиҳати миқёси атомӣ, геометрияи фракталӣ, сӯрохии электрод, потенсиали ғайринормативӣ ва тақсимоти ҷараёни вобаста ба сатҳ истифода мешавад. Геометрияи электрод31,32. Импеданси CPE:
ки дар он j адади хаёлӣ ва ω басомади кунҷӣ аст. QCPE як доимии вобаста ба басомад аст, ки ба майдони кушодаи фаъоли электролит мутаносиб аст. n як адади қудрати беандоза аст, ки инҳирофро аз рафтори иқтидори идеалии конденсатор тавсиф мекунад, яъне ҳар қадар n ба 1 наздиктар бошад, ҳамон қадар CPE ба иқтидори холис наздиктар аст ва агар n ба сифр наздик бошад, он муқовимат аст. Инҳирофи ночизи n, ки ба 1 наздик аст, рафтори иқтидори ғайриидеалии сатҳро пас аз санҷиши поляризатсия нишон медиҳад. QCPE-и SDSS-и хунук печонидашуда нисбат ба маҳсулоти шабеҳ хеле баландтар аст, ки маънои онро дорад, ки сифати сатҳ камтар яксон аст.
Мувофиқи аксари хосиятҳои муқовимат ба зангзании пӯлодҳои зангногир, миқдори нисбатан баланди Cr дар SDSS одатан боиси муқовимати баланди зангзании SDSS мегардад, ки ин ба мавҷудияти плёнкаи муҳофизатии оксиди пассивӣ дар рӯи он вобаста аст17. Ин плёнкаи пассивӣ одатан аз оксидҳо ва/ё гидроксидҳои Cr3+ бой аст, ки асосан оксидҳои Fe2+, Fe3+ ва/ё (окси)гидроксидҳоро дар бар мегирад33. Сарфи назар аз якхелагии ҳамон сатҳи рӯизаминӣ, қабати оксиди пассивӣ ва набудани шикасти намоён дар рӯизаминӣ, ки бо тасвирҳои микроскопӣ муайян карда шудааст6,7, рафтори зангзании SDSS-и бо гарм коркардшуда ва хунук печонидашуда гуногун аст ва аз ин рӯ, омӯзиши амиқи сохтори деформатсионӣ ва хусусияти сохтории пӯлодро талаб мекунад.
Сохтори микросохтори пӯлоди зангногири деформатсияшуда бо истифода аз рентгенҳои дорои энергияи баланд дарунӣ ва синхротронӣ (Расмҳои иловагӣ 1, 2) миқдоран таҳқиқ карда шуд. Таҳлили муфассал дар Маълумоти иловагӣ оварда шудааст. Гарчанде ки ин асосан ба намуди фазаи асосӣ мувофиқат мекунад, фарқиятҳо дар ҳиссаҳои ҳаҷмии фазаҳо, ки дар Ҷадвали иловагии 1 оварда шудаанд, мушоҳида шуданд. Фарқият метавонад аз ҳиссаи фазаи гетерогенӣ дар сатҳ ва ҳиссаи ҳаҷм (XRD), ки бо истифода аз дифракцияи рентгенӣ бо манбаъҳои гуногуни энергияи фотонҳои афтида ба умқи гуногуни ошкоркунӣ дучор мешавад, вобаста бошад. Ҳиссаи нисбатан баланди аустенит дар намунаҳои хунукпечонидашуда, ки бо XRD аз манбаи лабораторӣ муайян карда шудааст, нишон медиҳад, ки пассиватсия беҳтар аст ва дар натиҷа муқовимати беҳтари зангзанӣ35, дар ҳоле ки натиҷаҳои дақиқтар ва оморӣ тамоюлҳои муқобилро дар таносуби фазаҳо нишон медиҳанд. Илова бар ин, муқовимати зангзании пӯлод инчунин аз дараҷаи такмили дона, кам шудани андозаи дона, афзоиши микродеформатсияҳо ва зичии дислокатсия, ки ҳангоми коркарди термомеханикӣ ба амал меоянд, вобаста аст36,37,38. Намунаҳои бо гарм коркардшуда хусусияти ғалладонатарро нишон медиҳанд, ки аз донаҳои андозаи микрон шаҳодат медиҳад, дар ҳоле ки ҳалқаҳои ҳамворе, ки дар намунаҳои хунук печонидашуда мушоҳида шудаанд (Расми иловагӣ 3) дар корҳои қаблӣ6 аз такмили назарраси донаҳо то наноандоза шаҳодат медиҳанд, ки бояд ба ташаккули пассиватсияи плёнка ва афзоиши муқовимати зангзанӣ мусоидат кунад. Зичии баланди дислокатсия одатан бо муқовимати паст ба пайдоиши чуқурча алоқаманд аст, ки бо андозагириҳои электрохимиявӣ хуб мувофиқат мекунад.
Тағйирот дар ҳолатҳои кимиёвии микродоменҳои унсурҳои ибтидоӣ бо истифода аз X-PEEM ба таври систематикӣ омӯхта шудаанд. Сарфи назар аз фаровонии унсурҳои хӯлакунанда, Cr, Fe, Ni ва Ce39 дар ин ҷо интихоб карда шуданд, зеро Cr унсури калидӣ барои ташаккули плёнкаи пассиватсия, Fe унсури асосӣ дар пӯлод ва Ni пассиватсияро тақвият медиҳад ва сохтори фазаи феррит-аустенитӣ ва мақсади тағир додани Ce-ро мувозинат мекунад. Бо танзими энергияи радиатсияи синхротрон, RAS аз сатҳ бо хусусиятҳои асосии Cr (канор L2.3), Fe (канор L2.3), Ni (канор L2.3) ва Ce (канор M4.5) пӯшонида шуд. шаклдиҳии гарм ва ғелонидани хунук Ce-2507 SDSS. Таҳлили мувофиқи маълумот бо ворид кардани калибрченкунии энергия бо маълумоти нашршуда (масалан, XAS 40, 41 дар Fe L2, 3 канор) анҷом дода шуд.
Дар расми 2 тасвирҳои X-PEEM-и SDSS-и гарм коркардшуда (Расми 2a) ва хунук ғелондашуда (Расми 2d) Ce-2507 ва канорҳои мувофиқи XAS-и Cr ва Fe L2,3-ро дар ҷойҳои алоҳида қайдшуда нишон медиҳанд. Канори L2,3-и XAS ҳолатҳои холии 3d-ро пас аз фотоҳаяҷони электронӣ дар сатҳҳои тақсимшавии спин-мадори 2p3/2 (канори L3) ва 2p1/2 (канори L2) месанҷад. Маълумот дар бораи ҳолати валентии Cr аз XAS дар канори L2,3 дар расми 2b, e гирифта шудааст. Муқоиса бо доварон. 42,43 нишон дод, ки дар наздикии канори L3 чор қулла мушоҳида шудаанд, ки A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV) ва D (582.2 eV) ном доранд, ки октаэдрии Cr3+-ро инъикос мекунанд, ки ба иони Cr2O3 мувофиқат мекунанд. Спектрҳои таҷрибавӣ бо ҳисобҳои назариявии дар панелҳои b ва e нишондодашуда, ки аз ҳисобҳои сершумори майдони кристаллӣ дар интерфейси Cr L2.3 бо истифода аз майдони кристаллии 2.0 eV44 ба даст оварда шудаанд, мувофиқат мекунанд. Ҳарду сатҳи SDSS-и бо гарм коркардшуда ва хунук печонидашуда бо қабати нисбатан якхелаи Cr2O3 пӯшонида шудаанд.
a тасвири гармии X-PEEM аз SDSS-и деформатсияи гармӣ мувофиқ ба b канори Cr L2.3 ва c канори Fe L2.3, d тасвири гармии X-PEEM аз SDSS-и хунук ғелондашуда мувофиқ ба e канори Cr L2.3 ва f канори Fe L2.3 (f). Спектрҳои XAS дар мавқеъҳои гуногуни фазоии нишондодашуда дар тасвирҳои гармӣ (a, d) кашида шудаанд, хатҳои нуқтадори норинҷӣ дар (b) ва (e) спектрҳои XAS-и симулятсияшудаи Cr3+-ро бо арзиши майдони кристаллии 2.0 эВ нишон медиҳанд. Барои тасвирҳои X-PEEM, барои беҳтар кардани хондани тасвир аз палитраи гармӣ истифода баред, ки дар он рангҳо аз кабуд то сурх ба шиддати ҷабби рентгенӣ (аз паст то баланд) мутаносиб мебошанд.
Новобаста аз муҳити кимиёвии ин унсурҳои металлӣ, ҳолати кимиёвии иловаҳои унсурҳои хӯлакунандаи Ni ва Ce барои ҳарду намуна бетағйир монд. Расми иловагӣ. Расмҳои 5-9 тасвирҳои X-PEEM ва спектрҳои мувофиқи XAS барои Ni ва Ce-ро дар мавқеъҳои гуногун дар сатҳи намунаҳои гармкорӣ ва хунуккорӣ нишон медиҳанд. Ni XAS дараҷаҳои оксидшавии Ni2+-ро дар тамоми сатҳи ченшудаи намунаҳои гармкорӣ ва хунуккорӣ нишон медиҳад (Баҳси иловагӣ). Бояд қайд кард, ки дар мавриди намунаҳои гармкорӣ, сигнали XAS-и Ce мушоҳида нашуд, дар ҳоле ки дар мавриди намунаҳои хунуккорӣ, спектри Ce3+ мушоҳида шуд. Мушоҳидаи доғҳои Ce дар намунаҳои хунуккорӣ нишон дод, ки Ce асосан дар шакли таҳшинҳо пайдо мешавад.
Дар SDSS-и деформатсияи гармӣ, дар XAS дар канори Fe L2,3 ягон тағйироти сохтории маҳаллӣ мушоҳида нашуд (Расми 2c). Аммо, матритсаи Fe дар микроминтақавӣ ҳолати химиявии худро дар ҳафт нуқтаи тасодуфан интихобшудаи SDSS-и хунуккардашуда тағйир медиҳад, чунон ки дар расми 2f нишон дода шудааст. Илова бар ин, барои ба даст овардани тасаввуроти дақиқ дар бораи тағйирот дар ҳолати Fe дар маконҳои интихобшуда дар расми 2f, таҳқиқоти сатҳи маҳаллӣ гузаронида шуданд (Расми 3 ва расми иловагӣ 10), ки дар онҳо минтақаҳои хурдтари даврашакл интихоб карда шуданд. Спектрҳои XAS-и канори Fe L2,3-и системаҳои α-Fe2O3 ва оксидҳои октаэдрии Fe2+ бо истифода аз ҳисобҳои сершумори майдони кристаллӣ бо истифода аз майдонҳои кристаллии 1.0 (Fe2+) ва 1.0 (Fe3+)44 модел карда шуданд. Мо қайд мекунем, ки α-Fe2O3 ва γ-Fe2O3 симметрияҳои маҳаллии гуногун доранд45,46, Fe3O4 дорои омезиши ҳам Fe2+ ва ҳам Fe3+,47 ва FeO45 ҳамчун оксиди дувалентии Fe2+ (3d6) мебошад. Мо қайд мекунем, ки α-Fe2O3 ва γ-Fe2O3 симметрияҳои маҳаллии гуногун доранд45,46, Fe3O4 дорои омезиши ҳам Fe2+ ва ҳам Fe3+,47 ва FeO45 ҳамчун оксиди дувалентии Fe2+ (3d6) мебошад.Дар хотир доред, ки α-Fe2O3 ва γ-Fe2O3 симметрияҳои маҳаллии гуногун доранд45,46, Fe3O4 ҳам Fe2+ ва ҳам Fe3+,47 ва FeO45-ро дар шакли оксиди дувалентии Fe2+ (3d6) муттаҳид мекунад.Дар хотир доред, ки α-Fe2O3 ва γ-Fe2O3 симметрияҳои маҳаллии гуногун доранд45,46, Fe3O4 омезиши Fe2+ ва Fe3+,47 дорад ва FeO45 ҳамчун оксиди дувалентии расмии Fe2+ (3d6) амал мекунад. Ҳамаи ионҳои Fe3+ дар α-Fe2O3 танҳо мавқеъҳои Oh доранд, дар ҳоле ки γ-Fe2O3 одатан бо шпинелҳои Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 бо ҷойҳои холӣ дар мавқеъҳои eg ифода карда мешавад. Аз ин рӯ, ионҳои Fe3+ дар γ-Fe2O3 ҳам мавқеъҳои Td ва ҳам Oh доранд. Тавре ки дар мақолаи қаблӣ қайд карда шуд45, гарчанде ки таносуби шиддати ин ду гуногун аст, таносуби шиддати онҳо eg/t2g ≈1 аст, дар ҳоле ки дар ин ҳолат таносуби шиддати мушоҳидашуда eg/t2g тақрибан 1 аст. Ин имкони мавҷуд будани танҳо Fe3+-ро дар шароити кунунӣ истисно мекунад. Бо назардошти ҳолати Fe3O4 бо ҳам Fe2+ ва ҳам Fe3+, хусусияти аввал, ки маълум аст, ки канори заифтар (қавитар)-и L3 барои Fe дорад, шумораи камтари (зиёди) ҳолатҳои холӣ t2g-ро нишон медиҳад. Ин ба Fe2+ (Fe3+) дахл дорад, ки нишон медиҳад, ки хусусияти аввали афзоиш афзоиши миқдори Fe2+47-ро нишон медиҳад. Ин натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки ҳамзистии Fe2+ ва γ-Fe2O3, α-Fe2O3 ва/ё Fe3O4 дар сатҳи хунук печонидашудаи композитҳо бартарӣ дорад.
Тасвирҳои калонкардашудаи аксбардории гармии фотоэлектронии спектрҳои XAS (a, c) ва (b, d), ки канори Fe L2,3-ро дар мавқеъҳои гуногуни фазоӣ дар минтақаҳои интихобшудаи 2 ва E мегузаранд, дар расмҳои 2d.
Маълумоти таҷрибавии бадастомада (Расми 4a ва Расми иловагии 11) бо маълумотҳои пайвастагиҳои холис 40, 41, 48 муқоиса карда мешаванд. Се намуди гуногуни спектрҳои канори Fe L-и XAS, ки ба таври таҷрибавӣ мушоҳида шудаанд (XAS-1, XAS-2 ва XAS-3: Расми 4a). Аз ҷумла, спектри 2-a (бо номи XAS-1) дар расми 3b ва баъд аз он спектри 2-b (бо номи XAS-2) дар тамоми минтақаи ошкоркунӣ мушоҳида карда шуд, дар ҳоле ки спектрҳо ба монанди E-3 дар расми 3d (бо номи XAS-3) дар ҷойҳои мушаххас мушоҳида карда шуданд. Чун қоида, барои муайян кардани ҳолатҳои валентии мавҷуда дар намунаи таҳти омӯзиш чор параметр истифода шуданд: (1) хусусиятҳои спектралии L3 ва L2, (2) мавқеъҳои энергетикии хусусиятҳои L3 ва L2, (3) фарқияти энергия L3-L2., (4) таносуби шиддати L2/L3. Мувофиқи мушоҳидаҳои визуалӣ (Расми 4a), ҳар се ҷузъи Fe, яъне Fe0, Fe2+ ва Fe3+, дар сатҳи SDSS-и таҳти таҳқиқ мавҷуданд. Таносуби шиддатнокии ҳисобшуда L2/L3 низ мавҷудияти ҳар се ҷузъро нишон дод.
Спектрҳои XAS-и Fe бо се маълумоти гуногуни таҷрибавии мушоҳидашуда (хатҳои сахти XAS-1, XAS-2 ва XAS-3 ба 2-a, 2-b ва E-3 дар расмҳои 2 ва 3 мувофиқат мекунанд) Муқоиса, октаэдрҳои Fe2+, Fe3+ бо арзишҳои майдони кристаллии мутаносибан 1.0 eV ва 1.5 eV, маълумоти таҷрибавӣ бо истифода аз bd (XAS-1, XAS-2, XAS-3) ва маълумоти мувофиқи LCF оптимизатсияшуда (хати сиёҳи сахт), инчунин дар шакли спектрҳои XAS-3 бо стандартҳои Fe3O4 (ҳолати омехтаи Fe) ва Fe2O3 (Fe3+ холис) чен карда шудаанд.
Барои муайян кардани миқдори таркиби оксиди оҳан, мувофиқкунии хаттии комбинатсия (LCF)-и се стандарти 40, 41, 48 истифода шуд. LCF барои се спектри интихобшудаи XAS-и Fe-L-канори Fe, ки контрасти баландтаринро нишон медиҳанд, яъне XAS-1, XAS-2 ва XAS-3, тавре ки дар расми 4b-d нишон дода шудааст, татбиқ карда шуд. Барои арматураҳои LCF, дар ҳама ҳолатҳо 10% Fe0 ба назар гирифта шуд, зеро мо дар ҳама маълумотҳо як рахи хурдро мушоҳида кардем ва инчунин аз сабаби он, ки оҳани металлӣ ҷузъи асосии пӯлод аст. Дар ҳақиқат, чуқурии озмоишии X-PEEM барои Fe (~6 нм)49 аз ғафсии тахминии қабати оксидшавӣ (каме > 4 нм) калонтар аст, ки имкон медиҳад сигнал аз матритсаи оҳан (Fe0) дар зери қабати пассиватсия муайян карда шавад. Дар ҳақиқат, чуқурии озмоишии X-PEEM барои Fe (~6 нм)49 аз ғафсии тахминии қабати оксидшавӣ (каме > 4 нм) калонтар аст, ки имкон медиҳад сигнал аз матритсаи оҳан (Fe0) дар зери қабати пассиватсия муайян карда шавад. Действительно, пробная глубина X-PEEM барои Fe (~ 6 нм)49 больше, чем предполагаемая толщина слоя окисления (на > 4 нм), ки дар он имкон медиҳад, ки сигнали матритсаи матритӣ (Fe0) зери пассивируемӣ бошад. Дар ҳақиқат, умқи зонди X-PEEM барои Fe (~6 нм)49 аз ғафсии фарзияшудаи қабати оксидшавӣ (каме >4 нм) зиёдтар аст, ки имкон медиҳад сигнал аз матритсаи оҳан (Fe0) дар зери қабати пассиватсия муайян карда шавад.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！ 厚度 略 略！> 49 的 检测来自 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 信号 信号Фактически, глубина обнаружения Fe (~ 6 нм) 49 с помощью X-PEEM больше, чем предполагаемая толщина оксидного слоя (не > 4 нм), ки дар он сигнал аз матритса (Fe0) озод мешавад. Дар асл, чуқурии ошкоркунии Fe (~6 нм) 49 аз ҷониби X-PEEM аз ғафсии пешбинишудаи қабати оксид (каме > 4 нм) зиёдтар аст, ки имкон медиҳад сигнал аз матритсаи оҳан (Fe0) дар зери қабати пассиватсия муайян карда шавад. .Барои ёфтани беҳтарин роҳи ҳалли имконпазир барои маълумоти таҷрибавии мушоҳидашуда, комбинатсияҳои гуногуни Fe2+ ва Fe3+ анҷом дода шуданд. Дар расми 4b спектри XAS-1 барои комбинатсияи Fe2+ ва Fe3+ нишон дода шудааст, ки дар он таносуби Fe2+ ва Fe3+ тақрибан 45% монанд буд, ки нишондиҳандаи ҳолатҳои оксидшавии омехтаи Fe мебошад. Дар ҳоле ки барои спектри XAS-2, фоизи Fe2+ ва Fe3+ мутаносибан ~30% ва 60% мешавад. Fe2+ ​​аз Fe3+ камтар аст. Таносуби Fe2+ ба Fe3, ки ба 1:2 баробар аст, маънои онро дорад, ки Fe3O4 метавонад дар ҳамон таносуб байни ионҳои Fe ташкил шавад. Илова бар ин, барои спектри XAS-3, фоизи Fe2+ ва Fe3+ ~10% ва 80% мешавад, ки табдилёбии баландтари Fe2+ ба Fe3+ -ро нишон медиҳад. Тавре ки дар боло қайд карда шуд, Fe3+ метавонад аз α-Fe2O3, γ-Fe2O3 ё Fe3O4 ба вуҷуд ояд. Барои фаҳмидани манбаи эҳтимолии Fe3+, спектри XAS-3 дар расми 4e бо стандартҳои гуногуни Fe3+ кашида шудааст, ки ҳангоми баррасии қуллаи B ба ҳарду стандарт шабоҳат дорад. Аммо, шиддати қуллаҳои китф (A: аз Fe2+) ва таносуби шиддати B/A нишон медиҳанд, ки спектри XAS-3 наздик аст, аммо бо спектри γ-Fe2O3 мувофиқат намекунад. Дар муқоиса бо γ-Fe2O3-и умумӣ, қуллаи Fe 2p XAS-и A SDSS шиддати каме баландтар дорад (Расми 4e), ки шиддати баланди Fe2+-ро нишон медиҳад. Гарчанде ки спектри XAS-3 ба спектри γ-Fe2O3 монанд аст, ки дар он Fe3+ дар мавқеъҳои Oh ва Td мавҷуд аст, муайян кардани ҳолатҳои гуногуни валентӣ ва ҳамоҳангсозӣ танҳо дар канори L2,3 ё таносуби шиддати L2/L3 мушкил боқӣ мемонад. Ин мавзӯъест, ки бинобар мураккабии омилҳои гуногуне, ки ба спектри ниҳоӣ таъсир мерасонанд, баҳси доимӣ аст41.
Илова бар тафовутҳои спектралӣ дар ҳолати химиявии минтақаҳои интихобшудаи мавриди таваҷҷӯҳ, ки дар боло тавсиф шудаанд, гетерогении химиявии глобалии унсурҳои калидии Cr ва Fe низ бо роҳи тасниф кардани ҳамаи спектрҳои XAS, ки дар сатҳи намуна бо истифода аз усули кластеризатсияи K-means ба даст оварда шудаанд, арзёбӣ карда шуд. Профилҳои канорӣ Cr L барои ташкил додани ду кластери оптималӣ, ки дар намунаҳои гарм ва хунук печонидашуда, ки дар расми 5 нишон дода шудаанд, аз ҷиҳати фазоӣ тақсим шудаанд, муқаррар карда шудаанд. Равшан аст, ки ҳеҷ гуна тағйироти сохтории маҳаллӣ ба ҳам монанд ҳисобида намешаванд, зеро ду сентроиди спектрҳои XAS Cr қобили муқоиса мебошанд. Ин шаклҳои спектралии ду кластер қариб бо шаклҳои мувофиқ ба Cr2O342 якхелаанд, ки маънои онро дорад, ки қабатҳои Cr2O3 дар SDSS нисбатан баробар ҷойгир шудаанд.
Cr L K-маънои кластерҳои минтақаи канорӣ ва b маънои сентроидҳои мувофиқи XAS-ро дорад. Натиҷаҳои муқоисаи K-маънои X-PEEM-и SDSS-и хунук ғелондашуда: c Cr L2.3 минтақаи канории кластерҳои K-маънои кластерҳо ва d маънои сентроидҳои мувофиқи XAS-ро дорад.
Барои нишон додани харитаҳои мураккабтари канори FeL, мутаносибан чор ва панҷ кластерҳои оптимизатсияшуда ва сентроидҳои марбут ба онҳо (профилҳои спектралӣ) барои намунаҳои бо гарм коркардшуда ва хунук ғелондашуда истифода шуданд. Аз ин рӯ, фоизи (%) Fe2+ ва Fe3+ -ро метавон бо мувофиқ кардани LCF-и дар расми 4 нишондодашуда ба даст овард. Потенсиали псевдоэлектроди Эпсеудо ҳамчун функсияи Fe0 барои ошкор кардани нобаробарии микрохимиявии плёнкаи оксиди сатҳӣ истифода шуд. Эпсеудо тақрибан бо қоидаи омехтакунӣ ҳисоб карда мешавад,
ки дар он \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) ба \(\rm{Fe} + 2e^ – \ to \rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), мутаносибан 0.440 ва 0.036 В баробар аст. Минтақаҳое, ки потенсиали пасттар доранд, миқдори зиёди пайвастагии Fe3+ доранд. Тақсимоти потенсиал дар намунаҳои деформатсияи ҳароратӣ хусусияти қабатӣ дорад ва тағирёбии ҳадди аксар тақрибан 0.119 В аст (Расми 6a, b). Ин тақсимоти потенсиал бо топографияи сатҳ зич алоқаманд аст (Расми 6a). Ҳеҷ гуна тағйироти дигари вобаста ба мавқеъ дар дохили ламинарии поёнӣ мушоҳида нашудааст (Расми 6b). Баръакс, барои пайвастшавии оксидҳои гуногун бо миқдори гуногуни Fe2+ ва Fe3+ дар SDSS-и хунук печонидашуда, метавон хусусияти ғайримуқаррарии псевдопотенсиалро мушоҳида кард (Расми 6c, d). Оксидҳои Fe3+ ва/ё (окси)гидроксидҳо ҷузъҳои асосии занг дар пӯлод мебошанд ва барои оксиген ва об гузаранда мебошанд50. Дар ин ҳолат, ҷазираҳои бой аз Fe3+ дар маҳал паҳншуда ҳисобида мешаванд ва онҳоро метавон ҳамчун минтақаҳои зангзада ҳисобид. Дар айни замон, градиенти майдони потенсиал, на арзиши мутлақи потенсиал, метавонад ҳамчун нишондиҳанда барои маҳаллисозии мавзеъҳои фаъоли зангзанӣ истифода шавад. Ин тақсимоти нобаробари Fe2+ ва Fe3+ дар сатҳи SDSS-и хунук печонидашуда метавонад химияи маҳаллиро тағйир диҳад ва майдони фаъолтари амалиро дар вайроншавии плёнкаи оксидӣ ва аксуламалҳои зангзанӣ таъмин кунад ва бо ин васила имкон диҳад, ки матритсаи металлии зеризаминӣ зангзании доимӣ дошта бошад, ки боиси зангзании дохилӣ мегардад. гетерогении хосиятҳо ва коҳиши хосиятҳои муҳофизатии қабати пассивкунанда.
Кластерҳои K ва сентроидҳои мувофиқи XAS дар минтақаи канори Fe L2.3-и деформатсияи гарми X-PEEM ac ва df-и SDSS-и хунук печонидашуда. a, d Графикҳои кластерии K-миёна, ки дар болои тасвирҳои X-PEEM ҷойгир шудаанд. Потенсиали псевдоэлектроди ҳисобшуда (Эпсевдо) дар баробари графики кластерии K-миёна зикр шудааст. Равшании тасвири X-PEEM, мисли ранги дар расми 2 нишондодашуда, ба шиддати ҷабби рентгенӣ мутаносиб аст.
Нисбатан якхела будани Cr, аммо ҳолати гуногуни химиявии Fe боиси вайроншавии гуногуни плёнкаи оксидӣ ва намунаҳои зангзанӣ дар Ce-2507-и бо гарм коркардшуда ва бо хунук печонидашуда мегардад. Ин хосияти Ce-2507-и бо хунук печонидашуда хуб омӯхта шудааст. Дар робита ба ташаккули оксидҳо ва гидроксидҳои Fe дар ҳавои атроф дар ин кори қариб бетараф, реаксияҳо чунинанд:
Реаксияҳои дар боло зикршуда дар сенарияҳои зерин, ки бар асоси таҳлили X-PEEM сохта шудаанд, рух медиҳанд. Китфи хурде, ки ба Fe0 мувофиқат мекунад, бо оҳани металлии зеризаминӣ алоқаманд аст. Реаксияи Fe металлӣ бо муҳит боиси пайдоиши қабати Fe(OH)2 мегардад (муодилаи (5)), ки сигнали Fe2+-ро дар канори Fe L-XAS тақвият медиҳад. Таъсири тӯлонии ҳаво метавонад пас аз Fe(OH)252,53 боиси пайдоиши оксидҳои Fe3O4 ва/ё Fe2O3 гардад. Ду шакли устувори Fe, Fe3O4 ва Fe2O3, инчунин метавонанд дар қабати муҳофизатии бойи Cr3+ ба вуҷуд оянд, ки Fe3O4 сохтори якхела ва часпакро афзалтар медонад. Мавҷудияти ҳарду боиси ҳолатҳои оксидшавии омехта (спектри XAS-1) мегардад. Спектри XAS-2 асосан ба Fe3O4 мувофиқат мекунад. Дар ҳоле ки мушоҳидаи спектрҳои XAS-3 дар якчанд ҷой табдили пурра ба γ-Fe2O3-ро нишон дод. Азбаски чуқурии воридшавии нурҳои рентгении кушода тақрибан 50 нм аст, сигнал аз қабати поёнӣ боиси шиддати баланди қуллаи A мегардад.
Спектри XPA нишон медиҳад, ки ҷузъи Fe дар плёнкаи оксидӣ сохтори қабатӣ дорад, ки бо қабати оксиди Cr якҷоя карда шудааст. Баръакси нишонаҳои пассиватсия аз сабаби номутаносибии маҳаллии Cr2O3 ҳангоми зангзанӣ, сарфи назар аз қабати якхелаи Cr2O3 дар ин кор, дар ин ҳолат, махсусан барои намунаҳои хунук печонидашуда, муқовимати пасти зангзанӣ мушоҳида мешавад. Рафтори мушоҳидашударо метавон ҳамчун гетерогении ҳолати оксидшавии кимиёвӣ дар қабати болоӣ (Fe) фаҳмид, ки ба самаранокии зангзанӣ таъсир мерасонад. Аз сабаби стехиометрияи якхелаи қабати болоӣ (оксиди оҳан) ва қабати поёнӣ (оксиди хром)52,53 таъсири мутақобилаи беҳтар (часпидан) байни онҳо боиси интиқоли сусти ионҳои металл ё оксиген дар шабака мегардад, ки дар навбати худ ба афзоиши муқовимати зангзанӣ оварда мерасонад. Аз ин рӯ, таносуби стехиометрии пайваста, яъне як ҳолати оксидшавии Fe, нисбат ба тағйироти ногаҳонии стехиометрӣ афзалтар аст. SDSS-и деформатсияшудаи гармӣ сатҳи якхелатар, қабати муҳофизатии зичтар ва муқовимати беҳтари зангзанӣ дорад. Дар ҳоле ки барои SDSS-и хунук печонидашуда, мавҷудияти ҷазираҳои бой аз Fe3+ дар зери қабати муҳофизатӣ якпорчагии сатҳро вайрон мекунад ва бо зерқабати наздик ба зангзании галванӣ оварда мерасонад, ки боиси паст шудани якбораи Rp мегардад (Ҷадвали 1). Спектри EIS ва муқовимати зангзании он коҳиш меёбад. Дидан мумкин аст, ки тақсимоти маҳаллии ҷазираҳои бой аз Fe3+ аз сабаби деформатсияи пластикӣ асосан ба муқовимати зангзанӣ таъсир мерасонад, ки ин як пешрафт дар ин кор аст. Ҳамин тариқ, ин таҳқиқот тасвирҳои микроскопии спектроскопии коҳиши муқовимати зангзании намунаҳои SDSS-ро, ки бо усули деформатсияи пластикӣ омӯхта шудаанд, пешниҳод мекунад.
Илова бар ин, гарчанде ки хӯлакунӣ бо унсурҳои нодирзаминӣ дар пӯлодҳои дуфазавӣ самаранокии беҳтарро нишон медиҳад, таъсири мутақобилаи ин унсури иловагӣ бо матритсаи пӯлоди алоҳида аз нигоҳи рафтори зангзанӣ мувофиқи маълумоти микроскопияи спектроскопӣ норавшан боқӣ мемонад. Пайдоиши сигналҳои Ce (тавассути канорҳои M-XAS) танҳо дар чанд ҷой ҳангоми ғелонидани хунук пайдо мешавад, аммо ҳангоми деформатсияи гарми SDSS нопадид мешавад, ки ин нишон медиҳад, ки боришоти маҳаллии Ce дар матритсаи пӯлод, на хӯлакунии якхела. Гарчанде ки мавҷудияти унсурҳои нодирзаминӣ хосиятҳои механикии SDSS6,7-ро ба таври назаррас беҳтар намекунад, андозаи дохилшавиро кам мекунад ва гумон меравад, ки пайдоиши чоҳро дар минтақаи ибтидоӣ бозмедорад54.
Хулоса, ин кор таъсири гетерогении сатҳро ба зангзании 2507 SDSS, ки бо серий тағйир дода шудааст, бо роҳи муайян кардани миқдори таркиби химиявии ҷузъҳои наноандоза ошкор мекунад. Мо ба саволи он, ки чаро пӯлоди зангногир ҳатто дар зери қабати оксиди муҳофизатӣ занг мезанад, бо роҳи муайян кардани микросохтори он, химияи сатҳӣ ва коркарди сигнал бо истифода аз кластеризатсияи миёнаи K ҷавоб медиҳем. Муайян карда шудааст, ки ҷазираҳои бой аз Fe3+, аз ҷумла ҳамоҳангсозии октаэдрӣ ва тетраэдрии онҳо дар тӯли тамоми хусусияти Fe2+/Fe3+-и омехта, манбаи осеб ва зангзании SDSS-и плёнкаи оксидии хунуккардашуда мебошанд. Наноизолияҳое, ки аз ҷониби Fe3+ бартарӣ доранд, ҳатто дар ҳузури қабати пассивкунандаи кофии стехиометрии Cr2O3 ба муқовимати пасти зангзанӣ оварда мерасонанд. Илова бар пешрафтҳои методологӣ дар муайян кардани таъсири гетерогении химиявии наноандоза ба зангзанӣ, интизор меравад, ки корҳои идомаёбанда равандҳои муҳандисиро барои беҳтар кардани муқовимати зангзании пӯлодҳои зангногир ҳангоми истеҳсоли пӯлод илҳом бахшанд.
Барои тайёр кардани порчаи Ce-2507 SDSS, ки дар ин таҳқиқот истифода шудааст, таркиби омехта, аз ҷумла хӯлаи асосии Fe-Ce, ки бо найчаи оҳани холис мӯҳр карда шудааст, дар кӯраи индуксионии басомади миёнаи 150 кг барои истеҳсоли пӯлоди гудохта гудохта ва ба қолаб рехта шуд. Таркибҳои кимиёвии ченшуда (вазн%) дар Ҷадвали Иловагии 2 оварда шудаанд. Аввал порчаҳо ба блокҳо гарм рехта мешаванд. Сипас, онҳо дар ҳарорати 1050°C барои 60 дақиқа гарм карда мешаванд, то пӯлод дар ҳолати маҳлули сахт ба даст оварда шавад ва сипас дар об то ҳарорати хонагӣ хомӯш карда шавад. Намунаҳои омӯхташуда бо истифода аз TEM ва DOE муфассал омӯхта шуданд, то фазаҳо, андозаи дона ва морфологияро омӯзанд. Маълумоти муфассалтар дар бораи намунаҳо ва раванди истеҳсолотро дар дигар манбаъҳо пайдо кардан мумкин аст6,7.
Намунаҳои силиндрӣ (φ10 мм×15 мм) барои фишурдани гарм ба тавре коркард шуданд, ки меҳвари силиндр ба самти деформатсияи блок мувозӣ бошад. Фишурдани ҳарорати баланд дар ҳароратҳои гуногун дар диапазони 1000-1150°C бо истифода аз симулятори гармии Gleeble-3800 бо суръати доимии деформатсия дар диапазони 0.01-10 с-1 анҷом дода шуд. Пеш аз деформатсия, намунаҳо бо суръати 10 °C с-1 барои 2 дақиқа дар ҳарорати интихобшуда гарм карда шуданд, то градиенти ҳарорат бартараф карда шавад. Пас аз ба даст овардани якрангии ҳарорат, намуна ба арзиши воқеии деформатсияи 0.7 деформатсия карда шуд. Пас аз деформатсия, намунаҳо фавран бо об хомӯш карда шуданд, то сохтори деформатсияшударо нигоҳ доранд. Сипас намунаи сахтшуда ба самти фишурда мувозӣ бурида мешавад. Барои ин таҳқиқоти мушаххас, мо намунаеро бо ҳолати деформатсияи гарми 1050°C, 10 с-1 интихоб кардем, зеро микросахтии мушоҳидашуда нисбат ба дигар намунаҳо7 баландтар буд.
Намунаҳои азими (80 × 10 × 17 мм3) маҳлули сахти Ce-2507 дар осиёби сефазаи асинхронии дуғилдиракдори LG-300 бо беҳтарин хосиятҳои механикӣ дар байни ҳама сатҳҳои дигари деформатсия6 истифода шуданд. Суръати деформатсия ва коҳиши ғафсӣ барои ҳар як масир мутаносибан 0,2 м·с-1 ва 5% -ро ташкил медиҳад.
Барои андозагирии электрохимиявии SDSS пас аз ғелонидани хунук то 90% кам кардани ғафсӣ (1.0 эквиваленти деформатсияи ҳақиқӣ) ва пас аз пахшкунии гарм дар ҳарорати 1050°C барои 10 с-1 то деформатсияи ҳақиқии 0.7, як истгоҳи кории электрохимиявии Autolab PGSTAT128N истифода шуд. Истгоҳи кории он дорои се электрод бо электроди сершудаи каломелӣ ҳамчун электроди истинодӣ, электроди муқобили графитӣ ва намунаи SDSS ҳамчун электроди корӣ мебошад. Намунаҳо ба силиндрҳо бо диаметри 11.3 мм бурида шуданд, ки ба паҳлӯҳои онҳо симҳои мисӣ кафшер карда шуданд. Сипас намунаҳо бо эпоксидӣ мустаҳкам карда шуданд ва майдони кушодаи корӣ 1 см2 ҳамчун электроди корӣ (тарафи поёнии намунаи силиндрӣ) боқӣ монд. Ҳангоми хушк кардани эпоксидӣ ва сайқалдиҳӣ ва сайқалдиҳии минбаъда эҳтиёткор бошед, то аз кафидан пешгирӣ кунед. Сатҳҳои корӣ бо суспензияи сайқалдиҳии алмосӣ бо андозаи зарраҳои 1 мкм сайқал дода шуданд, бо оби тозашуда ва этанол шуста шуданд ва дар ҳавои хунук хушк карда шуданд. Пеш аз андозагириҳои электрохимиявӣ, намунаҳои сайқалёфта барои чанд рӯз дар ҳаво нигоҳ дошта мешуданд, то плёнкаи табиии оксидӣ ҳосил шаванд. Маҳлули обии FeCl3 (6.0% вазн%), ки мувофиқи тавсияҳои ASTM бо HCl то pH = 1.0 ± 0.01 устувор карда шудааст, барои суръат бахшидан ба зангзании пӯлоди зангногир55 истифода мешавад, зеро он дар ҳузури ионҳои хлорид бо қобилияти оксидкунии қавӣ ва pH-и пасти стандартҳои экологӣ G48 ва A923 зангзананда аст. Пеш аз анҷом додани ҳама гуна андозагирӣ, намунаро барои 1 соат дар маҳлули озмоишӣ ғӯтонед, то ба ҳолати қариб устувор бирасед. Барои намунаҳои маҳлули сахт, гармшакл ва хунукпӯлшуда, андозагириҳои импеданс дар потенсиалҳои занҷири кушода (OPC) мутаносибан 0.39, 0.33 ва 0.25 В, дар диапазони басомад аз 1 105 то 0.1 Гц бо амплитудаи 5 мВ гузаронида шуданд. Ҳамаи санҷишҳои кимиёвӣ ҳадди аққал 3 маротиба дар як шароит такрор карда шуданд, то такроршавандагии маълумот таъмин карда шавад.
Барои андозагириҳои HE-SXRD, блокҳои пӯлоди дуплексии росткунҷа бо андозаҳои 1 × 1 × 1.5 мм3 барои муайян кардани таркиби фазаи шуоъ дар вигглери баландэнергияи Brockhouse дар CLS, Канада чен карда шуданд56. Ҷамъоварии маълумот дар геометрияи Дебай-Шеррер ё геометрияи интиқол дар ҳарорати хонагӣ анҷом дода шуд. Дарозии мавҷи рентгенӣ, ки бо калибратори LaB6 калибр карда шудааст, 0.212561 Å аст, ки ба 58 кэВ мувофиқат мекунад, ки нисбат ба дарозии Cu Kα (8 кэВ), ки одатан ҳамчун манбаи рентгении лабораторӣ истифода мешавад, хеле баландтар аст. Намуна дар масофаи 740 мм аз детектор ҷойгир буд. Ҳаҷми ошкоркунии ҳар як намуна 0.2 × 0.3 × 1.5 мм3 аст, ки аз рӯи андозаи шуоъ ва ғафсии намуна муайян карда мешавад. Ҳама маълумотҳо бо истифода аз детектори минтақаи Perkin Elmer, детектори рентгении панели ҳамвор, 200 µm пиксел, 40 × 40 см2 бо истифода аз вақти экспозитсияи 0.3 сония ва 120 кадр ҷамъоварӣ карда шуданд.
Андозагириҳои X-PEEM-и ду системаи модели интихобшуда дар истгоҳи ниҳоии Beamline MAXPEEM PEEM дар лабораторияи MAX IV (Лунд, Шветсия) анҷом дода шуданд. Намунаҳо ба ҳамон тарзе, ки барои андозагириҳои электрохимиявӣ омода карда шуданд. Намунаҳои омодашуда барои чанд рӯз дар ҳаво нигоҳ дошта шуданд ва пеш аз нурпошӣ бо фотонҳои синхротрон дар камераи вакуумии ултрабаланд газ карда шуданд. Ҳалли энергияи хати шуоъ бо чен кардани спектри ҳосили ионҳо дар минтақаи ангезиш аз N 1 s то 1\(\pi _g^ \ast\) дар наздикии hv = 401 eV дар N2 бо вобастагии энергияи фотон аз E3/2, 57 ба даст оварда шуд. Спектрҳои тақрибӣ ΔE (паҳнои хати спектрӣ)-ро тақрибан 0,3 eV дар диапазони энергияи ченшуда доданд. Аз ин рӯ, бо истифода аз монохроматори тағйирёфтаи SX-700 бо панҷараи Si 1200-хати мм−1 барои канори Fe 2p L2,3, канори Cr 2p L2,3, канори Ni 2p L2,3 ва канори Ce M4,5, қарори энергияи хатти шуоъ E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 ва ҷараён ≈1012 ph/s ҳисоб карда шуд. Аз ин рӯ, бо истифода аз монохроматори тағйирёфтаи SX-700 бо панҷараи Si 1200-хати мм−1 барои канори Fe 2p L2.3, канори Cr 2p L2.3, канори Ni 2p L2.3 ва канори Ce M4.5, қарори энергияи хатти шуоъ ба E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 ва ҷараён ≈1012 ph/s баробар дониста шуд. Таким образом, энергетики разрешение канала пучка бо оценено как E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ > 2000 и поток ≈1012 ф/с бо истифода аз модифицированного монохроматора SX-700 Fetrihov смм0ля L2,3, кромка Cr 2p L2,3, кромка Ni 2p L2,3 ва кромка Ce M4,5. Ҳамин тариқ, қарори энергетикии канали шуоъ ҳамчун E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 ва ҷараён ≈1012 f/s бо истифода аз монохроматори тағйирёфтаи SX-700 бо панҷараи Si 1200 хат/мм барои канори Fe 2p L2,3, канори Cr 2p L2.3, канори Ni 2p L2.3 ва канори Ce M4.5 ҳисоб карда шуд.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，光束线能量分辨率估计为E/ΔE =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 M2,3 边缘、Ni 2p L2,3 繒边缘。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 丌带有 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、2 边缘L2.3 边缘、2C. 2p L2.3 边缘和Ce M4.5 边缘。Ҳамин тариқ, ҳангоми истифодаи монохроматори тағйирёфтаи SX-700 бо панҷараи Si бо 1200 хат. 3, канори Cr 2p L2.3, канори Ni 2p L2.3 ва канори Ce M4.5.Энергияи фотонро бо қадамҳои 0,2 эВ скан кунед. Дар ҳар як энергия, тасвирҳои PEEM бо истифода аз детектори нахи пайвастшудаи TVIPS F-216 CMOS бо 2 x 2 бин сабт карда шуданд, ки қарори 1024 x 1024 пикселро дар майдони 20 мкм таъмин мекунад. Вақти экспозитсияи тасвирҳо 0,2 сония буд ва ба ҳисоби миёна 16 кадрро ташкил медод. Энергияи тасвири фотоэлектронӣ ба тарзе интихоб карда мешавад, ки сигнали электронии дуюмдараҷаи максималиро таъмин кунад. Ҳамаи андозагириҳо бо истифода аз нури фотонии хаттӣ поляризатсияшуда дар афтиши муқаррарӣ гузаронида шуданд. Маълумоти бештар дар бораи андозагириҳо дар як таҳқиқоти қаблӣ пайдо карда мешавад. Пас аз омӯзиши ҳолати муайянкунии ҳосили умумии электрон (TEY) ва татбиқи он дар X-PEEM49, умқи озмоишии ин усул барои сигнали Cr тақрибан 4-5 нм ва барои Fe тақрибан 6 нм ҳисоб карда мешавад. Чуқурии Cr ба ғафсии плёнкаи оксидӣ (~4 нм)60,61 хеле наздик аст, дар ҳоле ки умқи Fe аз ғафсӣ калонтар аст. Рентгени рентгенӣ (XRD), ки дар канори Fe L ҷамъоварӣ шудааст, омехтаи Рентгени рентгении оксидҳои оҳан ва Fe0 аз матритса мебошад. Дар ҳолати аввал, шиддати электронҳои партофташуда аз ҳама намудҳои имконпазири электронҳое, ки ба TEY мусоидат мекунанд, ба даст меояд. Аммо, сигнали оҳани холис барои гузаштани электронҳо аз қабати оксид ба сатҳ ва ҷамъоварӣ аз ҷониби анализатор энергияи кинетикии баландтарро талаб мекунад. Дар ин ҳолат, сигнали Fe0 асосан аз электронҳои LVV Auger, инчунин электронҳои дуюмдараҷае, ки аз ҷониби онҳо партофта мешаванд, ба вуҷуд меояд. Илова бар ин, шиддати TEY, ки аз ҷониби ин электронҳо саҳм гузошта шудааст, ҳангоми роҳи фирори электрон коҳиш меёбад ва вокуниши спектралии Fe0-ро дар харитаи XAS оҳан боз ҳам коҳиш медиҳад.
Ҳамгироии истихроҷи додаҳо ба мукааби додаҳо (маълумоти X-PEEM) қадами калидӣ дар истихроҷи маълумоти дахлдор (хусусиятҳои кимиёвӣ ё физикӣ) дар равиши бисёрченака мебошад. Кластеризатсияи миёнаи K дар якчанд соҳаҳо, аз ҷумла биниши мошинӣ, коркарди тасвир, шинохти нақшҳои беназорат, зеҳни сунъӣ ва таҳлили таснифотӣ васеъ истифода мешавад. Масалан, кластеризатсияи миёнаи K дар кластеризатсияи додаҳои тасвири гиперспектралӣ натиҷаҳои хуб нишон додааст. Дар асл, барои додаҳои бисёрфунксионалӣ, алгоритми миёнаи K метавонад онҳоро ба осонӣ дар асоси маълумот дар бораи атрибутҳои онҳо (хусусиятҳои энергияи фотон) гурӯҳбандӣ кунад. Кластеризатсияи миёнаи K як алгоритми такрорӣ барои тақсим кардани додаҳо ба гурӯҳҳои ғайриҳампӯши K (кластерҳо) мебошад, ки дар он ҳар як пиксел вобаста ба тақсимоти фазоии номутаносибии кимиёвӣ дар таркиби микросохтории пӯлод ба кластери муайян тааллуқ дорад. Алгоритми миёнаи K ду марҳиларо дар бар мегирад: дар марҳилаи аввал, сентроидҳои K ҳисоб карда мешаванд ва дар марҳилаи дуюм ба ҳар як нуқта кластер бо сентроидҳои ҳамсоя таъин карда мешавад. Маркази вазнинии кластер ҳамчун миёнаи арифметикии нуқтаҳои додаҳо (спектри XAS) барои он кластер муайян карда мешавад. Масофаҳои гуногун барои муайян кардани сентроидҳои ҳамсоя ҳамчун масофаи Евклид мавҷуданд. Барои тасвири вурудии px,y (ки дар он x ва y қарори пикселҳо мебошанд), CK маркази вазнинии кластер аст; ин тасвирро сипас бо истифода аз K-means63 ба кластерҳои K тақсим кардан (кластер кардан) мумкин аст. Қадамҳои ниҳоии алгоритми кластерсозии K-means инҳоянд:
Қадами 2. Узвияти ҳамаи пикселҳоро мувофиқи сентроиди ҷорӣ ҳисоб кунед. Масалан, он аз масофаи Евклид d байни марказ ва ҳар як пиксел ҳисоб карда мешавад:
Қадами 3. Ҳар як пикселро ба наздиктарин сентроид таъин кунед. Сипас, мавқеъҳои сентроидии K-ро чунин аз нав ҳисоб кунед:
Қадами 4. Равандро (муодилаҳои (7) ва (8)) то ҳамҷоя шудани сентроидҳо такрор кунед. Натиҷаҳои ниҳоии сифати кластеризатсия бо интихоби беҳтарин сентроидҳои ибтидоӣ сахт алоқаманданд. Барои сохтори маълумоти PEEM-и тасвирҳои пӯлодӣ, одатан X (x × y × λ) мукааби маълумоти массиви сеченака аст, дар ҳоле ки меҳварҳои x ва y маълумоти фазоӣ (қарори пиксел)-ро ифода мекунанд ва меҳвари λ ба тасвири спектралии энергияи фотон мувофиқат мекунад. Алгоритми миёнаи K барои омӯхтани минтақаҳои мавриди таваҷҷӯҳ дар маълумоти X-PEEM бо ҷудо кардани пикселҳо (кластерҳо ё зерблокҳо) мувофиқи хусусиятҳои спектралии онҳо ва истихроҷи беҳтарин сентроидҳо (профилҳои спектралии XAS) барои ҳар як таҳлилшаванда истифода мешавад. Он барои омӯзиши тақсимоти фазоӣ, тағйироти спектралии маҳаллӣ, рафтори оксидшавӣ ва ҳолатҳои кимиёвӣ истифода мешавад. Масалан, алгоритми кластеризатсияи миёнаи K барои минтақаҳои канори Fe L ва Cr L дар X-PEEM-и гарм коркардшуда ва хунук истифода шудааст. Барои ёфтани кластерҳо ва сентроидҳои оптималӣ шумораи гуногуни кластерҳои K (минтақаҳои микросохтор) санҷида шуданд. Вақте ки ин рақамҳо нишон дода мешаванд, пикселҳо ба сентроидҳои мувофиқи кластер аз нав таъин карда мешаванд. Ҳар як тақсимоти ранг ба маркази кластер мувофиқат мекунад ва тартиби фазоии объектҳои кимиёвӣ ё физикиро нишон медиҳад. Сентроидҳои истихроҷшуда комбинатсияҳои хаттии спектрҳои холис мебошанд.
Маълумоте, ки натиҷаҳои ин тадқиқотро дастгирӣ мекунад, бо дархости оқилона аз муаллифи WC-и дахлдор дастрас аст.
Сиеурин, Х. ва Сандстрём, Р. Мустаҳкамии шикастани пӯлоди зангногири дуплексии кафшершуда. Сиеурин, Х. ва Сандстрём, Р. Мустаҳкамии шикастани пӯлоди зангногири дуплексии кафшершуда. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Сиеурин, Х. ва Сандстрём, Р. Мустаҳкамии шикастани пӯлоди зангногири дуплексии кафшершуда. 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。 Сиурин, Х. ва Сандстрём, Р. Сиеурин, Х. ва Сандстрём, Р. Мустаҳкамии шикастани пӯлодҳои дуплексии зангногири кафшершуда.Britannia. Қисми қисмӣ. курку. 73, 377–390 (2006).
Адамс, Ф.В., Олубамби, П.А., Потгитер, Ҷ.Ҳ. ва Ван Дер Мерве, Ҷ. Муқовимат ба зангзании пӯлодҳои зангногири дуплекс дар кислотаҳои органикии интихобшуда ва муҳитҳои кислота/хлориди органикӣ. Адамс, Ф.В., Олубамби, П.А., Потгитер, Ҷ.Ҳ. ва Ван Дер Мерве, Ҷ. Муқовимат ба зангзании пӯлодҳои зангногири дуплекс дар кислотаҳои органикии интихобшуда ва муҳитҳои кислота/хлориди органикӣ.Адамс, Ф.В., Олубамби, П.А., Потгитер, Ҷ. Х. ва Ван Дер Мерве, Ҷ. Муқовимат ба зангзании пӯлодҳои зангногири дуплекс дар муҳитҳое, ки баъзе кислотаҳои органикӣ ва кислотаҳо/хлоридҳои органикӣ доранд. Адамс, Ф.В., Олубамби, ПА, Потгитер, JH & Ван Дер Мерве, Ҷ. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相 аз пӯлоди зангногир在选定的organic酸和organic酸/муҳити хлордор的耐而性性。Адамс, Ф.В., Олубамби, П.А., Потгитер, Ҷ. Х. ва Ван Дер Мерве, Ҷ. Муқовимат ба зангзании пӯлодҳои зангногири дуплекс дар муҳитҳои интихобшудаи кислотаҳои органикӣ ва кислотаҳо/хлоридҳои органикӣ.консервант. Маводҳо Усулҳо 57, 107–117 (2010).
Баррера, С. ва дигарон. Рафтори зангзанӣ-оксидативии хӯлаҳои дуплексии Fe-Al-Mn-C. Маводҳо 12, 2572 (2019).
Левков, Л., Шурыгин, Д., Дуб, В., Косырев, К. ва Баликоев, А. Насли нави пӯлодҳои супердуплексӣ барои таҷҳизоти истеҳсоли газ ва нафт. Левков, Л., Шурыгин, Д., Дуб, В., Косырев, К. ва Баликоев, А. Насли нави пӯлодҳои супердуплексӣ барои таҷҳизоти истеҳсоли газ ва нафт.Левков Л., Шурыгин Д., Дуб В., Косырев К., Баликоев А. Насли нави пӯлодҳои супердуплексӣ барои таҷҳизоти истеҳсоли нафт ва газ.Левков Л., Шурыгин Д., Дуб В., Косырев К., Баликоев А. Насли нави пӯлодҳои супердуплексӣ барои таҷҳизоти истеҳсоли газ ва нафт. Вебинар E3S 121, 04007 (2019).
Кингкланг, С. ва Утайсангсук, В. Таҳқиқоти рафтори деформатсияи гарми пӯлоди зангногири дуплексии синфи 2507. Металл. Кингкланг, С. ва Утайсангсук, В. Таҳқиқоти рафтори деформатсияи гарми пӯлоди зангногири дуплексии синфи 2507. Металл. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 2507. Metall. Кингкланг, С. ва Утайсангсук, В. Таҳқиқоти рафтори деформатсияи гарми пӯлоди зангногири дуплексии навъи 2507. Металл. Кингкланг, С. ва Утайсангсук, 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。Кингкланг, С. ва Утайсансук, В. Таҳқиқоти рафтори деформатсияи гарми пӯлоди зангногири дуплексии навъи 2507. Металл.таҳсилоти олӣ. транс. 48, 95–108 (2017).
Чжоу, Т. ва дигарон. Таъсири ғалтаки хунуки идорашаванда ба микросохтор ва хосиятҳои механикии пӯлоди зангногири супердуплекси SAF 2507, ки бо серий тағйир дода шудааст. Алма-матер. илм. Бритониё. A 766, 138352 (2019).
Чжоу, Т. ва дигарон. Хусусиятҳои сохторӣ ва механикӣ, ки аз деформатсияи гармии пӯлоди зангногири супердуплекси SAF 2507, ки бо серий тағйир дода шудааст, ба вуҷуд меоянд. J. Alma mater. зарфи нигоҳдорӣ. технология. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Таъсири унсурҳои нодири замин ба рафтори оксидшавии ҳарорати баланди пӯлоди аустенитӣ. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Таъсири унсурҳои нодири замин ба рафтори оксидшавии ҳарорати баланди пӯлоди аустенитӣ.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. ва Zheng K. Таъсири унсурҳои нодири замин ба рафтори пӯлоди аустенитӣ дар шароити оксидшавии ҳарорати баланд. Чжэн, З., Ван, С., Лонг, Ҷ., Ванг, Ҷ. ва Чжэн, К. 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. ва Zheng K. Таъсири унсурҳои нодири замин ба рафтори пӯлодҳои аустенитӣ дар оксидшавии ҳарорати баланд.Корос. илм. 164, 108359 (2020).
Ли, Ю., Ян, Г., Ҷианг, З., Чен, С. ва Сун, С. Таъсири Ce ба микросохтор ва хосиятҳои пӯлодҳои зангногири суперферритии 27Cr-3.8Mo-2Ni. Ли, Ю., Ян, Г., Ҷианг, З., Чен, С. ва Сун, С. Таъсири Ce ба микросохтор ва хосиятҳои пӯлодҳои зангногири суперферритии 27Cr-3.8Mo-2Ni.Ли Ю., Ян Г., Ҷян З., Чен К. ва Сун С. Таъсири Se ба микросохтор ва хосиятҳои пӯлодҳои зангногири суперферритӣ 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组织和性能的彂层 Ли, Ю., Ян, Г., Ҷианг, З., Чен, С. ва Сун, С. Таъсири Ce ба микросохтор ва хосиятҳои пӯлоди зангногири суперпӯлоди 27Cr-3.8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Влияние Ce дар микроструктурҳо ва суперферритной нержавеющей стали 27Cr-3,8Mo-2Ni. Ли, Ю., Ян, Г., Ҷианг, З., Чен, С. ва Сун, С. Таъсири Ce ба микросохтор ва хосиятҳои пӯлоди зангногири суперферритӣ 27Cr-3,8Mo-2Ni.Аломати оҳанин. Steelmak 47, 67–76 (2020).