Ташаккур ба шумо барои боздид аз Nature.com. Шумо версияи браузерро бо дастгирии маҳдуди CSS истифода мебаред. Барои таҷрибаи беҳтарин, мо тавсия медиҳем, ки шумо браузери навшударо истифода баред (ё Ҳолати мутобиқатро дар Internet Explorer хомӯш кунед). Илова бар ин, барои таъмини дастгирии доимӣ, мо сайтро бе услубҳо ва JavaScript нишон медиҳем.
Якбора карусели се слайдро намоиш медиҳад. Тугмаҳои Пешина ва Ояндаро истифода баред, то дар як вақт дар се слайд гузаред ё тугмаҳои слайдерро дар охир истифода баред, то дар як вақт аз се слайд гузаред.
Пӯлоди зангногир ва версияҳои коркарди он, ки ба таври васеъ истифода мешаванд, аз сабаби қабати пассиватсия аз оксиди хром ба зангзанӣ дар шароити муҳити зист тобоваранд. Коррозия ва эрозияи пӯлод одатан бо вайроншавии ин қабатҳо алоқаманд аст, аммо хеле кам бо пайдоиши якхелаҳои рӯизаминӣ вобаста ба сатҳи микроскопӣ. Дар ин кор, гетерогении наномикёси кимиёвии рӯизаминӣ, ки тавассути микроскопияи спектроскопӣ ва таҳлили химометрӣ муайян карда шудааст, ба таври ғайричашмдошт дар шикастан ва зангзании ғелони хунук аз пӯлоди зангногир 2507 (SDSS) тағирёфта ҳангоми деформатсияи гарм бартарӣ дорад. Гарчанде ки микроскопияи рентгении фотоэлектронӣ фарогирии нисбатан якхелаи қабати табиии Cr2O3-ро нишон дод, иҷрои пассиватсияи SDSS-и хунук аз сабаби тақсимоти маҳаллии наноҷазираҳои бойи Fe3+ дар қабати оксиди Fe/Cr паст буд. Ин дониши миқёси атомӣ фаҳмиши амиқи зангзании аз пӯлоди зангногирро фароҳам меорад ва интизор меравад, ки дар мубориза бо зангзании металлҳои баландхӯлаи шабеҳ кӯмак кунад.
Аз замони ихтирои пӯлоди зангногир, хосиятҳои зидди зангзании феррохром ба хром мансубанд, ки оксидҳо/оксидоксидҳои қавӣ ташкил медиҳанд ва дар аксари муҳитҳо рафтори пассивкунанда нишон медиҳанд. Дар муқоиса бо пӯлоди зангногир (аустенитӣ ва ферритикӣ) 1, 2, 3, пӯлоди зангногир супер дуплекс (SDSS) муқовимат ба зангзании беҳтар ва хосиятҳои механикии аъло доранд. Баланд бардоштани қувваи механикӣ имкон медиҳад, ки тарҳҳои сабуктар ва паймонтар. Баръакси ин, SDSS-и иқтисодӣ муқовимати баланд ба зангзании чоҳҳо ва тарқишҳо дорад, ки дар натиҷа мӯҳлати хидматрасонӣ дарозтар мешавад ва ба ин васила истифодаи онро барои назорати ифлосшавӣ, контейнерҳои кимиёвӣ ва саноати нафту гази оффшорӣ васеъ мекунад4. Бо вуҷуди ин, доираи танги ҳарорати коркарди гармӣ ва шаклпазирии паст ба татбиқи васеи амалии онҳо халал мерасонад. Аз ин рӯ, SDSS барои беҳтар кардани кори боло тағир дода мешавад. Масалан, тағирёбии Ce дар SDSS 2507 (Ce-2507) бо миқдори зиёди нитроген6,7,8 ҷорӣ карда шуд. Элементи нодири замин (Ce) дар консентратсияи мувофиқи 0,08 вазн.% ба хосиятҳои механикии DSS таъсири судманд мерасонад, зеро он тозакунии гандум ва мустаҳкамии сарҳади донаҳоро беҳтар мекунад. Муқовимат ба фарсудашавӣ ва зангзанӣ, устувории кашиш ва қувваи ҳосилнокӣ ва корношоямии гарм низ беҳтар шудааст9. Миқдори зиёди нитроген метавонад миқдори гаронбаҳои никелро иваз кунад ва SDSS-ро аз ҷиҳати иқтисодӣ самараноктар кунад10.
Ба наздикӣ, SDSS дар ҳароратҳои гуногун (криогенӣ, хунук ва гарм) ба таври пластикӣ деформатсия карда шудааст, то хосиятҳои хуби механикиро ба даст оранд6,7,8. Бо вуҷуди ин, муқовимати аълои зангзании SDSS аз сабаби мавҷудияти як филми оксиди тунук дар рӯи замин ба омилҳои зиёде, ба монанди гетерогении хос аз сабаби мавҷудияти фазаҳои гетерогенӣ бо сарҳадҳои донаҳои гуногун, боришотҳои номатлуб ва аксуламали гуногун таъсир мерасонад. деформатсияи фазаҳои аустенитӣ ва ферритикӣ7. Аз ин рӯ, омӯзиши хосиятҳои микроскопии ин гуна филмҳо то сатҳи сохтори электронӣ барои фаҳмидани зангзании SDSS аҳамияти ҳалкунанда пайдо мекунад ва усулҳои мураккаби таҷрибавиро талаб мекунад. То ба ҳол, усулҳои ҳассос ба сатҳи рӯизаминӣ, аз қабили спектроскопияи электронии Auger11 ва спектроскопияи рентгении фотоэлектрони12,13,14,15 ва микроскопияи сахти рентгении фотоэмиссия (HAX-PEEM)16 умуман натавонистаанд фарқиятҳои кимиёвиро дар қабатҳои рӯизаминӣ муайян кунанд. Ҳолатҳои кимиёвии як элемент дар ҷойҳои гуногуни фазои наномикёс. Якчанд таҳқиқоти охирин оксидшавии маҳаллии хромро бо рафтори мушоҳидашудаи зангзании пӯлоди зангногир аустенитӣ17, пӯлодҳои мартенситӣ18 ва SDSS19,20 алоқаманд карданд. Аммо, ин тадқиқотҳо асосан ба таъсири гетерогении Cr (масалан, ҳолати оксидшавии Cr3+) ба муқовимат ба зангзанӣ тамаркуз кардаанд. Гетерогении паҳлӯӣ дар ҳолати оксидшавии элементҳо метавонад аз пайвастагиҳои гуногун бо унсурҳои якхела, ба монанди оксидҳои оҳан ба вуҷуд ояд. Ин пайвастагињо, ки дар натиљаи коркарди термомеханикї андозаи хурдро мерос гирифтаанд, ба њамдигар наздиканд, вале аз рўи таркиб ва њолати оксидшавї фарќ мекунанд16,21. Аз ин рӯ, барои ошкор кардани крекинги плёнкаҳои оксиди ва чуқурии минбаъда, фаҳмидани гетерогении сатҳ дар сатҳи микроскопӣ зарур аст. Сарфи назар аз ин талаботҳо, ҳисобҳои миқдорӣ ба монанди гетерогении паҳлӯии оксидшавӣ, махсусан барои Fe дар миқёси нано ва атомӣ, ҳанӯз ҳам вуҷуд надоранд ва таносуби он бо муқовимат ба зангзанӣ омӯхта нашудааст. То ба наздикӣ, ҳолати кимиёвии элементҳои гуногун, аз қабили Fe ва Ca22, дар намунаҳои пӯлод бо истифода аз микроскопияи нарми рентгении фотоэлектронӣ (X-PEEM) дар иншооти радиатсияи наномикёси синхротронӣ ба таври миқдорӣ тавсиф карда мешуд. Дар якҷоягӣ бо спектроскопияи аз ҷиҳати кимиёвии абсорбсияи рентгенӣ (XAS), X-PEEM имкон медиҳад, ки ченакҳои XAS-ро бо ҳалли баланди фазоӣ ва спектралӣ, иттилооти кимиёвӣ дар бораи таркиби элементҳо ва ҳолати кимиёвии онҳоро бо ҳалли фазоӣ то миқёси бисту се нанометр таъмин кунад. . Ин мушоҳидаи спектромикроскопии оғоз ба мушоҳидаҳои химиявии маҳаллӣ мусоидат мекунад ва метавонад тағироти кимиёвиро дар фазои қабати оҳан нишон диҳад, ки қаблан таҳқиқ нашуда буданд.
Ин тадқиқот бартариҳои PEEM-ро дар ошкор кардани фарқиятҳои кимиёвӣ дар наномикёс васеъ мекунад ва усули таҳлили сатҳи атомиро барои фаҳмидани рафтори зангзании Ce-2507 пешниҳод мекунад. Он усули кластерии K-means24-ро барои харитаи якхелаии глобалии кимиёвии (гетеро) элементҳои ҷалбшуда, ки ҳолати кимиёвии онҳо дар муаррифии оморӣ оварда шудааст, истифода мебарад. Баръакси зангзание, ки бо вайрон кардани филми оксиди хром дар ҳолати анъанавӣ оғоз шудааст, пассиватсияи камтар ва муқовимати пасти зангзанӣ дар айни замон ба наноҷазираҳои бойи Fe3+ дар наздикии қабати оксиди Fe/Cr мансуб аст, ки онҳо метавонанд хосиятҳои муҳофизатӣ бошанд. Оксид плёнкаи нуқтаро нест мекунад ва боиси зангзанӣ мегардад.
Рафтори зангзании деформатсияшудаи SDSS 2507 бори аввал бо истифода аз ченакҳои электрохимиявӣ арзёбӣ карда шуд. Дар расм. Дар расми 1 каҷҳои Nyquist ва Bode барои намунаҳои интихобшуда дар маҳлули обии туршӣ (pH = 1) FeCl3 дар ҳарорати хонагӣ нишон дода шудаанд. Электролити интихобшуда ҳамчун агенти оксидкунандаи қавӣ амал мекунад, ки тамоюли вайроншавии плёнкаи пассиватсияро тавсиф мекунад. Гарчанде ки мавод дар ҳарорати хонагӣ ба чоҳҳои устувор дучор наомад, таҳлил дар бораи ҳодисаҳои эҳтимолии нокомӣ ва зангзании минбаъда фаҳмиш дод. Схемаи эквивалентӣ (расми 1d) барои мувофиқ кардани спектри спектроскопияи импеданси электрохимиявӣ (EIS) истифода шудааст ва натиҷаҳои мувофиқ дар ҷадвали 1 нишон дода шудаанд. Дар намунаҳои бо маҳлул коркардшуда ва гарм коркардашуда нимдоираҳои нопурра пайдо мешаванд, дар ҳоле ки нимдоираҳои фишурдашуда дар ҳамтоёни ғелони сард пайдо мешаванд (расми 1). Дар спектроскопияи EIS радиуси нимдоираро метавон муқовимати поляризатсия (Rp)25,26 баррасӣ кард. Rp-и хатти парвози бо маҳлул коркардшуда дар ҷадвали 1 тақрибан 135 кОм см-2 аст, аммо арзишҳои хатти парвози гарм ва хунуккардашуда хеле пасттар, мутаносибан 34,7 ва 2,1 кОм см-2 мебошанд. Ин коҳиши назарраси Rp таъсири манфии деформатсияи пластикиро ба пассиватсия ва муқовимат ба зангзанӣ нишон медиҳад, ки дар гузоришҳои қаблӣ27,28,29,30 нишон дода шудааст.
a Nyquist, b, c Диаграммаҳои импеданс ва фазаҳо ва d моделҳои схемаи мувофиқ, ки дар он RS муқовимати электролитҳо, Rp муқовимати поляризатсия аст ва QCPE оксиди унсури фазаи доимӣ мебошад, ки барои моделсозии иқтидори ғайриидеалӣ (n) истифода мешавад. Андозагирии EIS дар потенсиали микросхемаҳои кушода анҷом дода мешавад.
Константаҳои ҳамзамон дар қитъаи Боде бо плато дар диапазони басомади баланд муқовимати электролитҳои RS26 нишон дода шудаанд. Вақте ки басомад кам мешавад, импеданс зиёд мешавад ва кунҷи манфии фаза пайдо мешавад, ки бартарияти зарфиятро нишон медиҳад. Кунҷи фаза зиёд шуда, максимумро дар диапазони басомади нисбатан васеъ нигоҳ дошта, сипас кам мешавад (расми 1в). Бо вуҷуди ин, дар ҳар се ҳолат, ин максимум то ҳол камтар аз 90 ° аст, ки рафтори ғайримуқаррарии иқтидорро аз сабаби паҳншавии иқтидор нишон медиҳад. Ҳамин тариқ, унсури фазавии доимии QCPE (CPE) барои муаррифии тақсимоти иқтидори байнифазоӣ, ки аз ноҳамворӣ ё ноҳамвории рӯи замин бармеояд, махсусан дар миқёси атомӣ, геометрияи фракталӣ, сӯрохии электрод, потенсиали якхела ва геометрия бо шакли электродҳо истифода мешавад31,32. Импеданси CPE:
ки дар он j адади хаёлӣ ва ω басомади кунҷӣ мебошад. QCPE як доимии мустақили басомад аст, ки ба майдони кушоди самараноки электролит мутаносиб аст. n адади беандозаи қудрат аст, ки дуршавии конденсаторро аз иқтидори идеалӣ тавсиф мекунад, яъне ҳар қадар n ба 1 наздик бошад, CPE ҳамон қадар ба сирф зарфият наздиктар аст, дар ҳоле ки агар n ба сифр наздик бошад, он муқовимат ба назар мерасад. Инҳирофҳои хурди n, ки ба 1 наздиканд, рафтори ғайриидеалии сатҳро пас аз санҷишҳои поляризатсия нишон медиҳанд. QCPE-и SDSS-и хунуккардашуда нисбат ба ҳамтоёни худ ба таври назаррас баландтар аст, яъне сифати сатҳи рӯи он камтар яксон аст.
Мутобиқи бештари хосиятҳои муқовимат ба зангзании пӯлоди зангногир, мазмуни нисбатан баланди Cr-и SDSS дар маҷмӯъ ба муқовимати аълои зангзании SDSS аз сабаби мавҷудияти плёнкаи оксиди муҳофизаткунандаи пассиватсионӣ дар сатҳи17 оварда мерасонад. Чунин плёнкаҳои пассивкунанда одатан аз оксидҳои Cr3+ ва/ё гидроксидҳо бой мебошанд, асосан дар якҷоягӣ бо оксидҳои Fe2+, Fe3+ ва/ё (окси) гидроксидҳо33. Сарфи назар аз ҳамон якрангии рӯизаминӣ, қабати оксиди пассивкунӣ ва крекиши сатҳи мушоҳидашуда аз рӯи ченакҳои микроскопӣ6,7, рафтори зангзании SDSS-и гарм коркардашуда ва хунуккардашуда гуногун аст, бинобар ин барои деформатсияи пӯлод омӯзиши амиқи хусусиятҳои микроструктурӣ зарур аст.
Микроструктураи аз пӯлоди зангногир деформатсияшуда бо истифода аз рентгенҳои дорои энергияи баланди дохилӣ ва синхротронӣ ба таври миқдорӣ омӯхта шуд (Расмҳои иловагӣ 1, 2). Таҳлили муфассал дар Маълумоти иловагӣ оварда шудааст. Ҳарчанд дар бораи навъи фазаи асосӣ як консенсуси умумӣ вуҷуд дорад, фарқиятҳо дар фраксияҳои фазаҳои массивӣ пайдо шуданд, ки дар Ҷадвали иловагии 1 оварда шудаанд. Ин фарқиятҳо метавонанд аз сабаби фраксияҳои фазаҳои якхела дар сатҳ ва ҳаҷм бошанд, ки ба онҳо умқи муайянкунии дифраксияи рентгенӣ (XRD) таъсир мерасонанд. ) бо манбаъҳои гуногуни энергияи фотонҳои ҳодиса34. Фраксияҳои нисбатан баланди аустенитӣ дар намунаҳои ғелондаи сард, ки аз ҷониби XRD аз манбаи лабораторӣ муайян карда шудаанд, пассиватсияи беҳтар ва сипас муқовимати беҳтари зангзаниро нишон медиҳанд35, дар ҳоле ки натиҷаҳои дақиқтар ва оморӣ тамоюлҳои муқобилро дар фраксияҳои фазавӣ нишон медиҳанд. Илова бар ин, муқовимат ба зангзании пӯлод аз дараҷаи тозакунии дона, кам шудани андозаи дона, зиёдшавии микродеформацияҳо ва зичии дислокатсия, ки ҳангоми коркарди термомеханикӣ ба амал меоянд, вобаста аст36,37,38. Намунаҳои бо гарм коркардшуда хусусияти бештар донадорро нишон доданд, ки донаҳои андозаи микронро нишон медиҳанд, дар ҳоле ки ҳалқаҳои ҳамвор, ки дар намунаҳои ғелондашудаи хунук мушоҳида шудаанд (расми 3) нишон медиҳанд, ки дар кори қаблӣ такмили ҷиддии ғалла барои андозаи наноандозӣ буданд. Ин бояд ба филми ғайрифаъол мусоидат кунад. ташаккул ва баланд бардоштани муқовимат ба зангзании. Зичии баланди дислокатсия одатан бо муқовимати паст ба чуқурӣ алоқаманд аст, ки бо ченакҳои электрохимиявӣ мувофиқат мекунад.
Тағйирот дар ҳолати химиявии микродоменҳои элементҳои асосӣ бо истифода аз X-PEEM мунтазам омӯхта шуданд. Гарчанде ки унсурҳои хӯлаи бештар мавҷуданд, дар ин ҷо Cr, Fe, Ni ва Ce39 интихоб карда мешаванд, зеро Cr унсури калидӣ барои ташаккули плёнкаи ғайрифаъол аст, Fe унсури асосии пӯлод аст ва Ni пассиватсияро тақвият медиҳад ва марҳилаи феррит-устенитиро мувозинат мекунад. Сохтор ва тағирот ҳадафи Ce мебошад. Бо танзими энергияи шуои синхротрон, XAS аз рӯи хусусиятҳои асосии Cr (дами L2.3), Fe (L2.3 канори), Ni (канори L2.3) ва Ce (канори M4.5) гирифта шуд. -2507 SDSS. Таҳлили мувофиқи маълумот тавассути дохил кардани калибрченкунии энергия бо маълумоти нашршуда анҷом дода шуд (масалан, XAS дар Fe L2, 3 қабурға40,41).
Дар расм. Дар расми 2 тасвирҳои X-PEEM-и гарм коркардашуда (расми 2а) ва хунук печонидашуда (расми 2d) Ce-2507 SDSS ва кунҷҳои мувофиқи XAS Cr ва Fe L2,3 дар мавқеъҳои алоҳида нишон дода шудаанд. Канори L2,3 XAS ҳолати 3d-и ишғолнашудаи электронҳоро пас аз аксбардорӣ дар сатҳҳои тақсимшавии 2p3/2 (канори L3) ва 2p1/2 (канори L2) меомӯзад. Маълумот дар бораи холати валентии Cr аз тахлили рентгении дифраксионии канори L2,3 дар расми 2б,г гирифта шудааст. Муқоисаи пайванд. 42, 43 нишон дод, ки чор қуллаҳои A (578,3 эВ), В (579,5 эВ), С (580,4 эВ) ва D (582,2 эВ) дар наздикии канори L3 мушоҳида шудаанд, ки ионҳои октаэдрии Cr3+, Cr2O3-ро инъикос мекунанд. Спектрҳои таҷрибавӣ бо ҳисобҳои назариявӣ мувофиқанд, ки дар панелҳои b ва e нишон дода шудаанд, ки аз ҳисобҳои сершумори майдони кристалл дар интерфейси Cr L2.3 бо истифода аз майдони кристалии 2,0 eV44 ба даст оварда шудаанд. Ҳарду сатҳи SDSS-и гарм коркардшуда ва хунуккардашуда бо қабати нисбатан якхелаи Cr2O3 пӯшонида шудаанд.
а Тасвири гармии X-PEEM SDSS-и гарми мутаносиб ба канори b Cr L2.3 ва канори c Fe L2.3, d Тасвири гармии X-PEEM аз SDSS-и хунук печонидашуда, ки ба канори e Cr L2.3 ва f Fe L2.3 аз тарафи (e) мувофиқ аст. Спектрҳои XAS дар мавқеъҳои гуногуни фазоӣ кашида шудаанд, ки дар тасвирҳои гармӣ (a, d) бо хатҳои нуқтадори норанҷӣ дар (b) ва (д) нишон дода шудаанд, спектрҳои тақлидшудаи XAS-и Cr3+ бо арзиши майдони кристаллӣ 2,0 эВ мебошанд. Барои тасвирҳои X-PEEM, палитраи гармӣ барои беҳтар кардани хондани тасвир истифода мешавад, ки дар он рангҳо аз кабуд то сурх ба шиддати азхудкунии рентген (аз паст то баланд) мутаносиб мебошанд.
Новобаста аз муҳити кимиёвии ин элементҳои металлӣ, ҳолати кимиёвии иловаҳои элементҳои хӯлаи Ni ва Ce барои ҳарду намуна бетағйир монд. Расми иловагӣ. Дар расм. 5-9 тасвирҳои X-PEEM ва спектрҳои мувофиқи XAS-ро барои Ni ва Ce дар мавқеъҳои мухталифи рӯи намунаҳои гарм коркардшуда ва хунуккардашуда нишон медиҳанд. Ni XAS ҳолати оксидшавии Ni2+-ро дар тамоми сатҳи ченшудаи намунаҳои гарм коркардшуда ва хунуккардашуда нишон медиҳад (Муҳокимаи иловагӣ). Қобили қайд аст, ки дар мавриди намунаҳои гарм коркардшуда сигнали XAS аз Ce мушоҳида намешавад, дар ҳоле ки спектри Ce3+ намунаҳои хунуккардашуда дар як нуқта мушоҳида мешавад. Мушоҳидаи нуқтаҳои Ce дар намунаҳои хунуккардашуда нишон дод, ки Ce асосан дар шакли боришот мавҷуд аст.
Дар SDSS аз ҷиҳати термикӣ деформатсияшуда, дар канори Fe L2.3 тағйироти сохтории маҳаллӣ дар XAS мушоҳида нашудааст (расми 2c). Аммо, тавре ки дар расм нишон дода шудааст. 2f, матритсаи Fe микроскопӣ ҳолати кимиёвии худро дар ҳафт нуқтаи ба таври тасодуфӣ интихобшуда дар SDSS ғелони сард тағйир медиҳад. Илова бар ин, барои ба даст овардани тасаввуроти дақиқ дар бораи тағирот дар ҳолати Fe дар ҷойҳои интихобшуда дар расми 2f, таҳқиқоти сатҳи маҳаллӣ гузаронида шуданд (расми 3 ва расми 10), ки дар онҳо минтақаҳои хурдтари даврашакл интихоб карда шуданд. Спектрҳои XAS-и канори Fe L2,3 системаҳои α-Fe2O3 ва оксидҳои октаэдрии Fe2+ бо истифода аз ҳисобҳои майдони кристаллӣ бо истифода аз майдонҳои кристалии 1,0 (Fe2+) ва 1,0 (Fe3+)44 модел карда шуданд. Мо қайд мекунем, ки α-Fe2O3 ва γ-Fe2O3 дорои симметрияҳои гуногуни маҳаллӣ мебошанд45,46, Fe3O4 ҳам маҷмӯи Fe2+ ва Fe3+,47 ва FeO45 ҳамчун оксиди расман дувалентии Fe2+ (3d6) дорад. Мо қайд мекунем, ки α-Fe2O3 ва γ-Fe2O3 симметрияҳои гуногуни маҳаллӣ доранд45,46, Fe3O4 ҳам комбинатсияи Fe2+ ва Fe3+,47 ва FeO45 ҳамчун оксиди расман дувалентии Fe2+ (3d6) дорад.Дар хотир доред, ки α-Fe2O3 ва γ-Fe2O3 симметрияҳои гуногуни маҳаллӣ доранд45,46, Fe3O4 ҳам Fe2+ ва Fe3+,47 ва FeO45-ро дар шакли оксиди дувалентии Fe2+ (3d6) муттаҳид мекунад.Аҳамият диҳед, ки α-Fe2O3 ва γ-Fe2O3 симметрияҳои гуногуни маҳаллӣ доранд45,46, Fe3O4 комбинатсияи Fe2+ ва Fe3+,47 дорад ва FeO45 ҳамчун оксиди расмии дувалентии Fe2+ (3d6) амал мекунад. Ҳама ионҳои Fe3+ дар α-Fe2O3 танҳо мавқеи Oh доранд, дар ҳоле ки γ-Fe2O3 одатан ҳамчун Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3] масалан O4 шпинели бо ҷойҳои холӣ дар мавқеъҳо ифода карда мешаванд. Аз ин рӯ, ионҳои Fe3+ дар γ-Fe2O3 ҳам мавқеи Td ва ҳам Oh доранд. Тавре ки дар кори қаблӣ зикр гардид, ҳарчанд таносуби шиддатнокии ҳарду гуногунанд, аммо таносуби шиддатнокии онҳо масалан / t2g ≈1 аст, дар ҳоле ки дар ин ҳолат таносуби шиддатнокии мушоҳидашуда масалан / t2g тақрибан 1 аст. Ин имкони мавҷудияти танҳо Fe3+ дар ин ҳолатро истисно мекунад. Бо назардошти ҳолати Fe3O4 бо омезиши Fe2+ ва Fe3+, маълум аст, ки хусусияти аввалини заифтар (қавитар) дар канори L3-и Fe нишон медиҳад, ки дар ҳолати t2g ҷойгиршавии хурдтар (бештар) аст. Ин ба Fe2+ (Fe3+) дахл дорад, ки афзоиши аломати аввалро нишон медиҳад, ки афзоиши таркиби Fe2+47-ро нишон медиҳад. Ин натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки дар сатҳҳои хунуккардашудаи композитҳо Fe2+ ва γ-Fe2O3, α-Fe2O3 ва/ё Fe3O4 бартарӣ доранд.
Тасвирҳои гармидиҳии васеъшудаи электронии фотоэмиссияи спектрҳои (a, c) ва (b, d) XAS дар канори Fe L2,3 дар мавқеъҳои гуногуни фазоӣ дар дохили минтақаҳои интихобшуда 2 ва E дар расм. 2г.
Маълумоти таҷрибавии ба даст овардашуда (расми 4а ва расми 11) ба нақша гирифта шуда, бо пайвастагиҳои холиси 40, 41, 48 муқоиса карда шуданд. Асосан, се намуди гуногуни спектрҳои таҷрибавии мушоҳидашудаи Fe L-канори XAS (XAS-1, XAS-2 ва XAS-3: Расми 4а) дар маконҳои гуногун мушоҳида карда шуданд. Аз ҷумла, спектри шабеҳи 2-a (бо номи XAS-1) дар расми 3b дар тамоми минтақаи мавриди таваҷҷӯҳ мушоҳида карда шуд, пас аз он спектри 2-b (маркази XAS-2), дар сурате, ки спектри шабеҳи E-3 дар расм мушоҳида шудааст. 3d (бо номи XAS-3) дар баъзе маконҳои маҳаллӣ мушоҳида шудааст. Одатан, барои муайян кардани ҳолати валентӣ дар намунаи зонд чор параметр истифода мешавад: (1) хусусиятҳои спектралии L3 ва L2, (2) мавқеъҳои энергетикии хусусиятҳои L3 ва L2, (3) фарқияти энергияи L3-L2, (4) таносуби шиддатнокии L2 /L3. Тибқи мушоҳидаҳои визуалӣ (расми 4а) ҳама се ҷузъҳои Fe, яъне Fe0, Fe2+ ва Fe3+ дар сатҳи SDSS омӯхташуда мавҷуданд. Таносуби ҳисобшудаи шиддатнокии L2/L3 инчунин мавҷудияти ҳар се ҷузъро нишон дод.
a Мушоҳидашуда се маълумоти гуногуни таҷрибавӣ (хатҳои сахти XAS-1, XAS-2 ва XAS-3 ба 2-a, 2-b ва E-3 дар расми 2 ва расми 3 мувофиқат мекунанд) дар муқоиса бо спектрҳои муқоисавии XAS, октаэдрҳои Fe2+, Fe3+, қиматҳои майдони кристаллӣ мутаносибан 1,0 eV, Mea-b, маълумоти таҷрибавӣ (XAS-1, XAS-2, XAS-3) ва маълумоти мувофиқи оптимизатсияшудаи LCF (хати сиёҳи сахт) ва муқоисаи спектрҳои XAS-3 бо стандартҳои Fe3O4 (ҳолати омехтаи Fe) ва Fe2O3 (софи Fe3+).
Барои муайян кардани миқдори оксиди оҳан як комбинатсияи хатӣ (LCF) аз се стандарт40,41,48 истифода шудааст. LCF барои се спектри интихобшудаи Fe L-edge XAS амалӣ карда шуд, ки муқоисаи баландтаринро нишон медиҳад, яъне XAS-1, XAS-2 ва XAS-3, тавре ки дар расми 4b-d нишон дода шудааст. Барои арматураҳои LCF, дар ҳама ҳолатҳо 10% Fe0 ба назар гирифта шуд, зеро мо дар ҳама маълумот мушоҳида кардем, ки металли сиёҳ ҷузъи асосии пӯлод аст. Дарвоқеъ, умқи озмоиши X-PEEM барои Fe (~6 нм)49 аз ғафсии тахминии қабати оксидшавӣ (каме > 4 нм) калонтар буда, имкон медиҳад, ки сигнал аз матритсаи оҳан (Fe0) дар зери қабати пассиватсия муайян карда шавад. Дарвоқеъ, умқи озмоиши X-PEEM барои Fe (~6 нм)49 аз ғафсии тахминии қабати оксидшавӣ (каме > 4 нм) калонтар буда, имкон медиҳад, ки 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. Дарвоқеъ, умқи зонд X-PEEM барои Fe (~6 нм)49 аз ғафсии тахминии қабати оксидшавӣ (каме >4 нм) бузургтар аст, ки имкон медиҳад сигналро аз матритсаи оҳан (Fe0) дар зери қабати пассиватсия муайян кунад.Дарвоқеъ, X-PEEM Fe (~6 нм)49-ро аз ғафсии пешбинишудаи қабати оксид (ҳамагӣ бештар аз 4 нм) амиқтар муайян мекунад, ки имкон медиҳад сигналҳоро аз матритсаи оҳан (Fe0) дар қабати пассиватсия муайян кунад. Комбинатсияҳои гуногуни Fe2+ ва Fe3+ барои дарёфти роҳи беҳтарини имконпазир барои маълумоти таҷрибавии мушоҳидашуда иҷро карда шуданд. Дар расм. Дар расми 4б омезиши Fe2+ ва Fe3+ дар спектри XAS-1 нишон дода шудааст, ки дар он таносуби Fe2+ ва Fe3+ наздик аст, тақрибан 45%, ки ҳолати омехтаи оксидшавии Fe-ро нишон медиҳад. Дар ҳоле ки барои спектри XAS-2, фоизи Fe2+ ва Fe3+ мутаносибан ~30% ва 60% мешавад. Мазмуни Fe2+ нисбат ба Fe3+ камтар аст. Таносуби Fe2+ ба Fe3 1:2 маънои онро дорад, ки Fe3O4 метавонад дар як таносуби ионҳои Fe ташкил карда шавад. Илова бар ин, барои спектри XAS-3, фоизи Fe2+ ва Fe3+ ба ~10% ва 80% тағйир ёфт, ки ин нишон медиҳад, ки табдили бештари Fe2+ ба Fe3+. Тавре ки дар боло зикр гардид, Fe3+ метавонад аз α-Fe2O3, γ-Fe2O3 ё Fe3O4 пайдо шавад. Барои фаҳмидани манбаи эҳтимолии Fe3+, спектрҳои XAS-3 дар якҷоягӣ бо стандартҳои гуногуни Fe3+ дар расми 4е тарҳрезӣ шудаанд, ки ҳангоми баррасии Қуллаи В шабоҳатро бо ҳамаи ду стандарт нишон медиҳанд. Аммо, шиддатнокии китф (A: аз Fe2+) ва таносуби шиддат B/A нишон медиҳанд, ки спектри XAS-3 ба спектри γ-Fe2O3 наздик аст, аммо яксон нест. Дар муқоиса бо миқдори зиёди γ-Fe2O3, шиддатнокии Fe 2p XAS қуллаи A SDSS каме баландтар аст (расми 4е), ки ин шиддатнокии баландтари Fe2+ нишон медиҳад. Гарчанде ки спектри XAS-3 ба спектри γ-Fe2O3 монанд аст, ки дар он Fe3+ ҳам дар мавқеи Oh ва ҳам Td мавҷуд аст, муайян кардани ҳолатҳои валентӣ ва ҳамоҳангсозӣ танҳо аз ҷониби канори L2,3 ё таносуби шиддатнокии L2/L3 то ҳол мушкил аст. мавзӯи мубоҳисаи такроршаванда аз сабаби мураккабии омилҳои мухталифе, ки дар спектри ниҳоӣ иштирок мекунанд41.
Илова ба табъизи спектрии ҳолати кимиёвии минтақаҳои интихобшудаи таваҷҷӯҳи дар боло тавсифшуда, гетерогении глобалии кимиёвии унсурҳои асосии Cr ва Fe тавассути тасниф кардани ҳамаи спектрҳои XAS, ки дар сатҳи намуна бо истифода аз усули кластерсозии K-ба даст оварда шудаанд, арзёбӣ карда шуд. Профилҳои канори Cr L тавре гузошта шудаанд, ки ду кластери оптималии дар фазоӣ тақсимшуда дар намунаҳои коркарди гарм ва хунук, ки дар расм нишон дода шудаанд, ташкил карда шаванд. 5. Маълум аст, ки ягон таѓйироти сохтории мањаллї мушоњида нашудааст, зеро ду центроидњои спектри XAS Cr хеле ба њам монанданд. Ин шаклҳои спектралии ду кластер бо шаклҳои мувофиқ ба Cr2O342 тақрибан якхелаанд, ки ин маънои онро дорад, ки қабатҳои Cr2O3 дар SDSS нисбатан яксон тақсим шудаанд.
кластери K-маънои минтақаҳои L-канори Cr, б centroids мувофиқи XAS. Натиҷаҳои K-means X-PEEM муқоисаи SDSS-и сард: c кластерҳои K-ба маънои минтақаҳои канори Cr L2,3 ва d центроидҳои мувофиқи XAS.
Барои нишон додани харитаи мураккабтари канори FeL, мутаносибан чор ва панҷ кластерҳои оптимизатсияшуда ва центроидҳои алоқаманди онҳо (тақсимоти спектрӣ) барои намунаҳои гарм коркардашуда ва хунук ғелондашуда истифода мешаванд. Аз ин рӯ, фоизи (%) Fe2+ ва Fe3+-ро тавассути танзими LCF, ки дар расми 4 нишон дода шудааст, ба даст овардан мумкин аст. Потенсиали псевдоэлектроди Epseudo ҳамчун функсияи Fe0 барои ошкор кардани номутаносибии микрохимиявии филми оксиди рӯизаминӣ истифода шуд. Эпсевдо тақрибан аз рӯи қоидаи омехта ҳисоб карда мешавад,
ки \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) баробари \(\rm{Fe} + 2e^ – \to\rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), ки мутаносибан 0,440 ва 0,036 В аст. Майдонҳое, ки потенсиали камтар доранд, миқдори зиёди пайвастагиҳои Fe3+ доранд. Тақсимоти потенсиалӣ дар намунаи аз ҷиҳати термикӣ деформатсияшуда дорои хусусияти қабатӣ бо тағирёбии максималии тақрибан 0,119 В мебошад (расми 6а,б). Ин таксимоти потенсиалй бо топографияи сатхи зич алокаманд аст (расми 6а). Дар дохили қабати зеризаминӣ дигар тағйироти вобаста ба мавқеъ мушоҳида нашудааст (расми 6б). Баръакс, барои омезиши оксидҳои гуногун бо таркиби гуногуни Fe2+ ва Fe3+ дар SDSS-и хунуккардашуда хусусияти якхелаи псевдопотенсиалро мушоҳида кардан мумкин аст (расми 6в, г). Оксидҳои Fe3+ ва/ё (окси) гидроксидҳо ҷузъҳои асосии зангзании пӯлод буда, ба оксиген ва об гузаранда мебошанд50. Дар ин маврид дидан мумкин аст, ки чазирахои аз Fe3+ бой дар махалхо пахн шудаанд ва онхоро минтакахои зангзананда хисоб кардан мумкин аст. Дар ин њолат градиенти майдони потенсиалро на арзиши мутлаќи потенсиал метавон нишондињандаи мањалликунонии минтаќањои зангзании фаъол њисоб кард51. Ин тақсимоти якхелаи Fe2+ ва Fe3+ дар рӯи SDSS ғелони сард метавонад хосиятҳои кимиёвии маҳаллиро тағир диҳад ва дар реаксияҳои плёнкаи оксид ва реаксияҳои зангзании сатҳи муассиртарро таъмин кунад ва ба ин васила имкон медиҳад, ки матритсаи металлии зеризаминӣ пайваста занг занад, ки дар натиҷа якрангии дохилӣ ба вуҷуд меояд. ва хосиятҳои муҳофизатии қабати пассиватсияро паст мекунанд.
К-маънои кластерҳои минтақаҳои канори Fe L2,3 ва центроидҳои мувофиқи XAS барои a-c гарм коркардашуда X-PEEM ва d-f SDSS-и сард. a, d K-маънои қитъаи кластерӣ дар тасвири X-PEEM. Потенсиалҳои тахминии псевдоэлектродҳо (эпсевдо) дар якҷоягӣ бо диаграммаҳои кластерии K зикр карда мешаванд. Равшании тасвири X-PEEM ба монанди ранг дар расми 2 ба шиддати азхудкунии рентген мутаносиб аст.
Нисбатан якхелаи Cr, вале ҳолати гуногуни кимиёвии Fe боиси пайдоиши гуногуни крекинги филми оксид ва шакли зангзанӣ дар печонидашудаи гарм ва хунуки Ce-2507 мегардад. Ин хосияти прокати хунуки Ce-2507 ба ҳама маълум аст. Дар робита ба пайдоиши оксидҳо ва гидроксидҳои Fe дар ҳавои атмосфера, дар ин кор реаксияҳои зерин ҳамчун реаксияҳои нейтралӣ баста мешаванд:
Дар асоси ченкунии X-PEEM, реаксияи дар боло зикршуда дар ҳолатҳои зерин рух дод. Китфи хурде, ки ба Fe0 мувофиқ аст, бо оҳани металлии зеризаминӣ алоқаманд аст. Реаксияи Fe металлӣ бо муҳити атроф боиси пайдоиши қабати Fe(OH)2 мегардад (муодилаи (5)), ки сигнали Fe2+-ро дар XAS канори L-и Fe зиёд мекунад. Таъсири дарозмуддат ба ҳаво боиси пайдоиши оксидҳои Fe3O4 ва/ё Fe2O3 пас аз Fe(OH)252,53 мегардад. Ду намуди устувори Fe, Fe3O4 ва Fe2O3, инчунин метавонанд дар қабати муҳофизатии бойи Cr3+ ташаккул диҳанд, ки дар он Fe3O4 сохтори якхела ва муттаҳидро афзалтар медонад. Мавҷудияти ҳарду ба ҳолати омехтаи оксидшавӣ оварда мерасонад (спектри XAS-1). Спектри XAS-2 асосан ба Fe3O4 мувофиқат мекунад. Дар ҳоле ки спектрҳои XAS-3, ки дар якчанд мавқеъ мушоҳида шудаанд, табдили пурра ба γ-Fe2O3-ро нишон доданд. Азбаски рентгенҳои печониданашуда умқи вуруди тақрибан 50 нм доранд, сигнал аз қабати поёнӣ боиси шиддатнокии баландтари қуллаи А мегардад.
Спектри XRD нишон медиҳад, ки ҷузъи Fe дар филми оксиди дорои сохтори қабатӣ мебошад, ки бо қабати оксиди Cr омехта шудааст. Дар муқоиса бо хосияти пассиватсияи зангзанӣ аз сабаби ноҳамвории маҳаллии Cr2O317, сарфи назар аз қабати якхелаи Cr2O3 дар ин таҳқиқот, дар ин ҳолат муқовимати пасти зангзанӣ мушоҳида шудааст, махсусан барои намунаҳои ғелондашуда. Рафтори мушоҳидашударо метавон ҳамчун гетерогении ҳолати оксидшавии кимиёвии қабати боло (Fe), ки ба иҷрои зангзанӣ таъсир мерасонад, фаҳмидан мумкин аст. Интиқоли сусти ионҳои металлӣ ё оксиген дар торча аз ҳисоби якхелаи стехиометрияи қабатҳои болоӣ (оксиди Fe) ва поёни (оксиди Cr)52,53 боиси беҳтар шудани таъсири мутақобила (часпиш) байни онҳо мегардад. Ин, дар навбати худ, муқовимат ба зангзаниро беҳтар мекунад. Аз ин рӯ, стехиометрияи доимӣ, яъне як ҳолати оксидшавии Fe аз тағироти ногаҳонии стехиометрӣ афзалтар аст. SDSS аз ҷиҳати термикӣ деформатсияшуда дорои сатҳи якхела ва қабати зичтари муҳофизатӣ мебошад, ки муқовимати беҳтари зангзаниро таъмин мекунад. Аммо барои SDSS-и сард прокатшуда дар зери қабати муҳофизатӣ мавҷудияти ҷазираҳои бойи Fe3+ бутунии сатҳро вайрон карда, боиси зангзании галвании субстрат мегардад, ки ин боиси кам шудани Rp (Ҷадвали 1) дар спектрҳои ЭИС ва зангзании он мегардад. муқовимат. Аз ин рӯ, ҷазираҳои ба таври маҳаллӣ тақсимшуда, ки аз Fe3+ бой мебошанд, аз сабаби деформатсияи пластикӣ асосан ба нишондиҳандаҳои муқовимат ба зангзанӣ таъсир мерасонанд, ки ин пешрафт дар ин кор аст. Аз ин рӯ, ин тадқиқот спектромикрографҳои коҳиши муқовимат ба зангзаниро аз сабаби деформатсияи пластикии намунаҳои омӯхташудаи SDSS пешниҳод мекунад.
Ғайр аз он, дар ҳоле ки хӯлаи замини нодир дар пӯлодҳои фазавӣ беҳтар кор мекунад, таъсири мутақобилаи ин унсури иловашуда бо матритсаи инфиродии пӯлод аз ҷиҳати рафтори зангзанӣ дар асоси мушоҳидаҳои микроскопии спектроскопӣ номумкин боқӣ мемонад. Сигнали Ce (қад-қади XAS M- канор) танҳо дар чанд мавқеъ ҳангоми ғелонидани сард пайдо мешавад, аммо ҳангоми деформатсияи гарми SDSS нопадид мешавад, ки ба ҷои хӯлаи якхела таҳшиншавии маҳаллии Ce дар матритсаи пӯлод шаҳодат медиҳад. Гарчанде ки хосиятҳои механикии SDSS такмил наёфтаанд6,7, мавҷудияти REE андозаи дохилкуниро коҳиш медиҳад ва гумон меравад, ки чоҳро дар ибтидо рафъ мекунад54.
Хулоса, ин кор таъсири гетерогении сатҳро ба зангзании 2507 SDSS, ки бо церий тағир дода шудааст, тавассути муайян кардани миқдори кимиёвии ҷузъҳои наномикёс ошкор мекунад. Мо ба саволи он, ки чаро аз пӯлоди зангногир ҳатто ҳангоми пӯшидани қабати оксиди муҳофизатӣ занг мезанад, тавассути омӯзиши миқдорӣ, микроструктураи, ҳолати кимиёвии хусусиятҳои рӯизаминӣ ва коркарди сигнал бо истифода аз кластеркунии K-воситаҳо ҷавоб додем. Мукаррар карда шудааст, ки чазирахои бойи Fe3+, аз чумла координацияи октаэдралй ва тетраэдрии онхо дар тамоми сохтори омехтаи Fe2+/Fe3+ манбаи вайроншавии плёнкаи оксид ва манбаи зангзании SDSS-и хунуккардашуда мебошанд. Наноҷазираҳое, ки аз ҷониби Fe3+ бартарӣ доранд, ҳатто дар ҳузури қабати кофии стехиометрии Cr2O3 ба муқовимати пасти зангзанӣ оварда мерасонанд. Илова ба пешрафтҳои методологие, ки дар муайян кардани таъсири гетерогении кимиёвии наномикёс ба зангзанӣ ба даст оварда шудаанд, кори мазкур интизор меравад, ки равандҳои муҳандисиро барои беҳтар кардани муқовимат ба зангзании пӯлоди зангногир ҳангоми коркарди пӯлод илҳом бахшад.
Барои тайёр кардани зарфҳои Ce-2507 SDSS, ки дар ин таҳқиқот истифода мешаванд, ҷузъҳои омехта, аз ҷумла хӯлаи устои Fe-Ce, ки бо қубурҳои оҳании тоза мӯҳр карда шудаанд, дар кӯраи индуксионии басомади миёна 150 кг барои тавлиди пӯлоди гудохта гудохта шуданд ва ба қолибҳои рехтагарӣ рехта шуданд. Таркибҳои кимиёвии ченшуда (вазни%) дар Ҷадвали иловагии 2 оварда шудаанд. Губор аввал гарм ба блокҳо табдил дода мешавад. Пас аз он пӯлод дар 1050 ° C барои 60 дақиқа ба маҳлули сахт пухта шуд ва сипас дар об то ҳарорати хонагӣ хомӯш карда шуд. Намунаҳои омӯхташуда бо истифода аз TEM ва DOE барои омӯзиши марҳилаҳо, андозаи дона ва морфология ба таври муфассал омӯхта шуданд. Маълумоти муфассалро дар бораи намунаҳо ва раванди истеҳсолот дар дигар сарчашмаҳо дастрас кардан мумкин аст6,7.
Намунаҳои силиндрӣ (φ10 мм × 15 мм) барои пресскунии гарм бо меҳвари силиндр параллел ба самти деформатсияи блок коркард кунед. Фишурдани ҳарорати баланд бо суръати доимии шиддат дар ҳудуди 0,01-10 с-1 дар ҳарорати гуногун дар ҳудуди 1000-1150 ° C бо истифода аз симулятори гармидиҳии Gleeble-3800 анҷом дода шуд. Пеш аз деформатсия, намунаҳо дар ҳарорати интихобшуда бо суръати 10 ° C s-1 барои 2 дақиқа гарм карда шуданд, то градиенти ҳарорат бартараф карда шаванд. Пас аз ба даст овардани якрангии ҳарорат, намунаҳо ба арзиши воқеии шиддати 0,7 деформатсия карда шуданд. Пас аз деформатсия, он фавран бо об хомӯш карда мешавад, то сохтори деформатсияшударо нигоҳ дорад. Сипас, намунаҳои сахтшуда ба самти фишурда параллел бурида шуданд. Барои ин таҳқиқоти мушаххас, мо намунаеро интихоб кардем, ки дар 1050°C, 10 с-1 аз ҷиҳати гармии деформатсияшуда аз сабаби баландтари микросахтии мушоҳидашуда нисбат ба дигар намунаҳо7.
Намунаҳои массаи (80 × 10 × 17 мм3) маҳлули сахти Ce-2507 дар мошини сефазавии асинхронии деформатсияи дугонаи LG-300 озмуда шуданд, ки дар байни ҳама синфҳои дигари деформатсия хосиятҳои беҳтарини механикиро таъмин карданд6. Сатҳи шиддат ва коҳиши ғафсӣ барои ҳар як роҳ мутаносибан 0,2 м·с-1 ва 5% буд.
Як истгоҳи электрохимиявии Autolab PGSTAT128N барои ченкунии электрохимиявии SDSS пас аз ғалтаки хунук то 90% кам кардани ғафсӣ (1,0 муодили шиддати ҳақиқӣ) ва фишори гарм то 0,7 шиддати ҳақиқӣ дар 1050 oC ва 10 с-1 истифода шуд. Истгоҳи корӣ як ҳуҷайраи се электрод дорад, ки электроди каломели тофта ҳамчун электроди истинод, электроди муқобили графит ва намунаи SDSS ҳамчун электроди корӣ дорад. Намунахоро ба цилиндрхои диаметрашон 11,3 миллиметр бурида, ба пахлуи онхо симхои мисй кафшер карда мешуданд. Сипас намуна бо қатрони эпоксид рехта, майдони кушоди кории 1 см2 ҳамчун электроди корӣ (саҳи поёни намунаи силиндрӣ) боқӣ монд. Ҳангоми муолиҷаи эпоксид ва ҳангоми регрезӣ ва сайқал додани минбаъда эҳтиёткор бошед, то кафида нашавад. Сатҳи корӣ бо суспензияи сайқалдиҳандаи алмосии андозаи заррааш 1 микрон латукӯб ва сайқал дода, бо оби тозашуда ва этанол тоза карда, дар ҳавои хунук хушк карда мешавад. Пеш аз ченкунии электрохимиявӣ, намунаҳои сайқалёфта дар давоми якчанд рӯз дар ҳаво нигоҳ дошта мешуданд, то пардаи оксиди табииро ба вуҷуд оранд. Маҳлули обии FeCl3 (6,0 ват.%), ки бо HCl то pH = 1,0 ± 0,01 устувор карда шудааст, барои суръат бахшидан ба зангзании пӯлоди зангногир55 истифода шудааст, зеро он дар муҳити хашмгин, ки дар он ионҳои хлорид бо қудрати оксидшавии қавӣ ва рН паст мавҷуданд, тавре ки ASTM муайян кардааст. Стандартҳои пешниҳодшуда G48 ва A923 мебошанд. Намунаҳо дар маҳлули озмоишӣ 1 соат пеш аз андешидани ҳама гуна ченакҳо барои расидан ба ҳолати наздик ба статсионарӣ ғарқ карда шуданд. Барои маҳлули сахт, намунаҳои гарм коркардашуда ва хунук печонидашуда, диапазони басомади ченкунии импеданс 1 × 105 ~ 0,1 Гц ва потенсиали микросхемаҳои кушода (OPS) 5 мВ буд, ки мутаносибан 0,39, 0,33 ва 0,25 VSCE буд. Ҳар як санҷиши электрохимиявии ҳама гуна намуна дар як шароит барои таъмини такрори маълумот ҳадди аққал се маротиба такрор карда шуд.
Барои андозагирии HE-SXRD, блокҳои пӯлоди росткунҷаи дуплексии 1 × 1 × 1,5 мм3 дар хати пуриқтидори Wiggler Brockhouse дар CLS, Канада барои муайян кардани миқдори таркиби фаза чен карда шуданд56. Ҷамъоварии маълумот дар ҳарорати хонагӣ дар геометрияи Деби-Шерр ё геометрияи нақлиёт гузаронида шуд. Дарозии мавҷи рентгенҳои ба калибранти LaB6 калибршуда 0,212561 Å аст, ки ба 58 кВ мувофиқат мекунад, ки нисбат ба Cu Ka (8 кеВ), ки маъмулан ҳамчун манбаи рентгени лабораторӣ истифода мешавад, хеле баландтар аст. Намуна дар масофаи 740 мм аз детектор гузошта мешавад. Ҳаҷми ошкоркунии ҳар як намуна 0,2 × 0,3 × 1,5 мм3 аст, ки аз рӯи андозаи чӯб ва ғафсии намуна муайян карда мешавад. Ҳар яке аз ин маълумотҳо бо истифода аз детектори минтақавии Перкин Элмер, детектори рентгении панели ҳамвор, 200 микрон пиксел, 40 × 40 см2, бо истифода аз вақти экспозитсияи 0,3 сония ва 120 кадр ҷамъоварӣ карда шуданд.
Андозагирии X-PEEM ду системаи модели интихобшуда дар истгоҳи охири PEEM хати Beamline MAXPEEM дар лабораторияи MAX IV (Лунд, Шветсия) гузаронида шуд. Намунаҳо ҳамон тавре ки барои ченкунии электрохимиявӣ тайёр карда мешуданд. Намунаҳои омодашуда дар давоми якчанд рӯз дар ҳаво нигоҳ дошта шуданд ва дар камераи вакууми хеле баланд пеш аз шуоъ кардан бо фотонҳои синхротронӣ дегаз карда шуданд. Резолюцияи энергетикии шуо бо рохи чен кардани спектри баромади ионхо аз N 1 с то 1\(\pi _g^ \ast\) минтакаи барангезанда бо hv = 401 эВ дар N2 ва вобастагии энергияи фотон аз E3/2,57 ба даст меояд. Мутобиқати спектрӣ ΔE (барои хати спектрӣ) ~0,3 эВро дар доираи энергияи ченшуда дод. Аз ин рӯ, ҳалли энергияи хатти нур E/∆E = 700 eV/0,3 eV > 2000 ва флюс ≈1012 ph/s бо истифода аз монохроматори тағирёфтаи SX-700 бо панҷараи Si 1200-хати мм-1 барои канори Fe 2p L2, E, Nip L2, E2, Nip L2, канори L2,3, ва Ce M4,5 канори. Аз ин рӯ, ҳалли энергияи хатти нур E/∆E = 700 eV/0,3 eV > 2000 ва флюс ≈1012 ph/s бо истифода аз монохроматори тағйирёфтаи SX-700 бо торчаи Si 1200-хати мм-1 барои канори Fe 2p L2, Ee, Nip L23, E2p L23, ҳисоб карда шуд. канори L2.3, ва Ce M4.5 канори. 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, ҳалли энергетикии канали чӯб ҳамчун E/∆E = 700 eV/0,3 eV > 2000 ва флюс ≈1012 f/s бо истифода аз монохроматори тағирёфтаи SX-700 бо торчаи Si 1200 хат/мм барои Fe edge 2p L2 edge, 2p L2,3p ҳисоб карда шуд. L2.3, ва Ce edge M4.5.因此，光束线能量分辨率估计为E/ΔE = 700 eV/0.3 eV > 2000 和通量≈1012 ph/s 通过0.S单色器和Si 1200 线mm−1 光栅用于Fe 2p L2,3 边缘、Cr 2p L2,3 边缘、Ni 2p L2,3 边缘、Ni 2p L2,3 边缘缂繀因此 ， 光束线 能量 分辨率 为 为 为 为 δe = 700 EV/0.3 EV> 2000 和 ≈1012 PH/S 通X-0.0单色器 和 SI 1200 线 mm-1 光栅 于 Fe 2P 2P 2P L2.3 边缘、Cr 2p L2.3 边缘、Ni 2p L2.3 边缘、Ni 2p L2.3 边缘、Ҳамин тариқ, ҳангоми истифодаи монохроматори тағирёфтаи SX-700 ва торчаи хати 1200 Si. 3, Cr канори 2p L2.3, Ni канори 2p L2.3 ва Ce канори M4.5.Энергияи фотонро дар қадамҳои 0,2 эВ васеъ кунед. Дар ҳар як энергия, тасвирҳои PEEM бо истифода аз детектори TVIPS F-216 CMOS бо пайвасти нахи оптикии 2 x 2 бо 1024 × 1024 пиксел дар майдони 20 мкм нигоҳдорӣ сабт карда шуданд. Вақти экспозицияи тасвирҳо 0,2 сония, ба ҳисоби миёна 16 кадр аст. Энергияи тасвири фотоэлектрон тавре интихоб карда мешавад, ки сигнали дуюмдараҷаи электронии максималиро таъмин кунад. Ҳама ченакҳо дар сатҳи муқаррарии чӯби фотонҳои хаттии қутбӣ анҷом дода мешаванд. Барои маълумоти бештар дар бораи андозагирӣ, ба омӯзиши қаблӣ нигаред58. Пас аз омӯзиши ҳосили умумии электронҳо (TEY)59 ва татбиқи он дар X-PEEM, умқи кашфи ин усул барои сигнали Cr ~ 4-5 нм ва барои сигнали Fe ~ 6 нм ҳисоб карда мешавад. Амиқии Cr ба ғафсии филми оксиди (~4 нм) 60,61 хеле наздик аст, дар ҳоле ки умқи Fe аз ғафсии филми оксиди калонтар аст. XAS, ки дар наздикии канори Fe L ҷамъоварӣ шудааст, омехтаи оксиди оҳани XAS ва FeO аз матритса мебошад. Дар ҳолати аввал, шиддатнокии электронҳои баровардашуда аз ҳисоби ҳама намудҳои имконпазири электронҳое, ки ба TEY мусоидат мекунанд, вобаста аст. Бо вуҷуди ин, сигнали оҳании пок энергияи кинетикии баландро талаб мекунад, то электронҳо аз қабати оксид гузашта, ба сатҳ бирасанд ва тавассути анализатор ҷамъ карда шаванд. Дар ин ҳолат, сигнали Fe0 асосан аз ҳисоби электронҳои LVV Auger ва электронҳои дуюмдараҷаи онҳо ба вуҷуд меояд. Илова бар ин, шиддатнокии TEY, ки тавассути ин электронҳо саҳм гузоштааст, дар давоми роҳи гурези электронҳо таназзул мекунад49, ки аломати спектрии Fe0-ро дар харитаи оҳании XAS коҳиш медиҳад.
Интегратсияи истихроҷи додаҳо ба кубҳои додаҳо (маълумоти X-PEEM) як қадами калидӣ дар истихроҷи иттилооти мувофиқ (хусусиятҳои кимиёвӣ ё физикӣ) бо роҳи бисёрченака мебошад. Кластерсозии K-means дар якчанд соҳаҳо ба таври васеъ истифода мешавад, аз ҷумла биниши мошин, коркарди тасвир, шинохти намунаи беназорат, зеҳни сунъӣ ва таҳлили таснифӣ24. Масалан, кластерсозии K-ба маънои кластерӣ барои кластер кардани маълумотҳои тасвири гиперспекталӣ хуб истифода мешавад62. Аслан, барои маълумотҳои бисёробъект, алгоритми K-васила метавонад онҳоро аз рӯи маълумот дар бораи атрибутҳояшон (хусусиятҳои энергетикии фотон) ба осонӣ гурӯҳбандӣ кунад. К-маънои кластерсозӣ як алгоритми итеративӣ барои тақсим кардани додаҳо ба гурӯҳҳои (кластерҳо) К-и такрорнашаванда мебошад, ки дар он ҳар як пиксел вобаста ба тақсимоти фазоии якхелаи кимиёвӣ дар таркиби микроструктураи пӯлод ба кластери мушаххас тааллуқ дорад. Алгоритми K-means аз ду марҳила иборат аст: қадами аввал центроидҳои K-ро ҳисоб мекунад ва қадами дуюм ҳар як нуқтаро ба кластер бо центроидҳои ҳамсоя таъин мекунад. Маркази вазнинии кластер ҳамчун миёнаи арифметикии нуқтаҳои додаҳо (спектрҳои XAS) ин кластер муайян карда мешавад. Барои муайян кардани центроидҳои ҳамсоя ҳамчун масофаҳои Евклидӣ масофаҳои гуногун мавҷуданд. Барои тасвири вурудии px,y (x ва y ҳалли пикселҳо мебошанд), CK маркази вазнинии кластер мебошад; Пас ин тасвирро метавон бо истифода аз K-means63 ба кластерҳои K тақсим кард (кластер). Қадамҳои ниҳоии алгоритми кластерсозии K-means инҳоянд:
Қадами 2. Дараҷаи узвияти ҳамаи пикселҳоро мувофиқи центроидҳои ҷорӣ ҳисоб кунед. Масалан, он аз масофаи Евклидӣ d байни марказ ва ҳар як пиксел ҳисоб карда мешавад:
Қадами 3 Ҳар як пикселро ба маркази наздиктарин таъин кунед. Сипас мавқеъҳои марказии K-ро ба таври зерин аз нав ҳисоб кунед:
Қадами 4. Равандро (муодилаҳои (7) ва (8)) то ба ҳам наздик шудани центроидҳо такрор кунед. Натиҷаҳои ниҳоии сифати кластер бо интихоби оптималии центроидҳои ибтидоӣ хеле алоқаманданд63. Барои сохтори додаҳои PEEM тасвирҳои пӯлод, маъмулан X (x × y × λ) як мукааби массиви 3D мебошад, дар ҳоле ки меҳварҳои x ва y иттилооти фазоиро (ҳалли пиксел) ва меҳвари λ ба режими спектралии энергияи фотонҳо мувофиқат мекунанд. Алгоритми K-means барои омӯхтани минтақаҳои таваҷҷӯҳ ба маълумоти X-PEEM тавассути ҷудо кардани пикселҳо (кластерҳо ё зерблокҳо) аз рӯи хусусиятҳои спектрии онҳо ва истихроҷи беҳтарин центроид (каҷи спектри XAS) барои ҳар як таҳлилгар (кластер) истифода шудааст. Он барои омӯзиши тақсимоти фазоӣ, тағирёбии спектри маҳаллӣ, рафтори оксидшавӣ ва ҳолати химиявӣ истифода мешавад. Масалан, алгоритми кластерсозии K-means барои минтақаҳои Fe L-edge ва Cr L-edge дар X-PEEM-и гарм ва хунук печонидашуда истифода шудааст. Миқдори гуногуни К-кластерҳо (минтақаҳои микроструктурӣ) барои дарёфти беҳтарин кластерҳо ва центроидҳо санҷида шуданд. Вақте ки график нишон дода мешавад, пикселҳо ба марказҳои кластери дуруст таъин карда мешаванд. Ҳар як тақсимоти ранг ба маркази кластер мувофиқат мекунад, ки ҷойгиршавии фазоии объектҳои химиявӣ ё физикиро нишон медиҳад. Центроидҳои истихроҷшуда комбинатсияи хаттии спектрҳои пок мебошанд.
Маълумоте, ки натиҷаҳои ин тадқиқотро дастгирӣ мекунанд, аз муаллифи дахлдори WC бо дархости асоснок дастрас мебошанд.
Sieurin, H. & Sandström, R. Toughness шикастани як кафшер дуплекс аз пӯлоди зангногир. Sieurin, H. & Sandström, R. Toughness шикастани як кафшер дуплекс аз пӯлоди зангногир. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Toughness шикаста аз пӯлоди зангногир дуплекс кафшер. 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. Sieurin, H. & Sandström, R. Toughness шикаста аз пӯлоди зангногир дуплекс кафшер.лоиҳа. фракталӣ. курку. 73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Муқовимат ба зангзании аз пӯлоди зангногир дуплекс дар кислотаҳои органикӣ интихобшуда ва кислотаи органикӣ / муҳитҳои хлориди. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Муқовимат ба зангзании аз пӯлоди зангногир дуплекс дар кислотаҳои органикӣ интихобшуда ва кислотаи органикӣ / муҳитҳои хлориди.Адамс, ФВ, Олубамби, ПА, Потгитер, Ҷ. ва Ван Der Merwe, J. Муқовимати зангзании аз пӯлоди зангногир дуплекс дар муҳитҳо бо баъзе кислотаҳои органикӣ ва кислотаҳои органикӣ / хлоридҳо. Адамс, Ф.В., Олубамби, ПА, Потгитер, JH ва Ван Дер Мерве, Ҷ. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J.双相 аз пӯлоди зангногир在特定organic酸和Organic酸/муҳити хлордор.Адамс, ФВ, Олубамби, ПА, Потгитер, Ҷ. ва Ван Der Merwe, J. Муқовимати зангзании аз пӯлоди зангногир дуплекс дар муҳитҳо бо баъзе кислотаҳои органикӣ ва кислотаҳои органикӣ / хлоридҳо.зидди зангзананда. Усули Mater 57, 107–117 (2010).
Барелла С ва дигарон. Хусусиятҳои зангзании оксидкунандаи хӯлаҳои дуплексии Fe-Al-Mn-C. Маводҳои 12, 2572 (2019).
Левков, Л., Шурыгин, Д., Дуб, В., Косырев, К. & Баликоев, А. Насли нави пӯлодҳои дуплекс барои истеҳсоли газ ва нафт. Левков, Л., Шурыгин, Д., Дуб, В., Косырев, К. & Баликоев, А. Насли нави пӯлодҳои дуплекс барои истеҳсоли газ ва нафт.Левков Л., Шурыгин Д., Дуб В., Косырев К., Баликоев А. Насли нави пулодхои дуплексии супер-дуплекс барои тачхизоти истехсоли нефту газ.Левков Л., Шурыгин Д., Дуб В., Косырев К., Баликоев А. Насли нави пулодхои дуплекс барои тачхизоти истехсоли газу нефть. Вебинари E3S. 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Тадқиқоти рафтори деформатсияи гарм аз пӯлоди зангногир дуплекс синфи 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Тадқиқоти рафтори деформатсияи гарм аз пӯлоди зангногир дуплекс синфи 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Омӯзиши рафтори деформатсияи гарм аз намуди 2507 дуплекс аз пӯлоди зангногир. Металл. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 级双相不锈钢的热变形行为研究。 Кингкланг, С. ва Утайсангсук, V. 2507Кингкланг, С. ва Утайсансук, V. Тадқиқоти рафтори деформатсияи гарми навъи 2507 дуплекс аз пӯлоди зангногир. Металл.алмаматер. транс. A 48, 95–108 (2017).
Чжоу, Т. Таъсири ғалтаки сарди идорашаванда ба микроструктура ва хосиятҳои механикии аз пӯлоди зангногир супер-дуплекси SAF 2507 бо церий тағирёфта. алмаматер. илм. лоиҳа. A 766, 138352 (2019).
Чжоу, Т. Сохтори деформатсияи гарм ва хосиятҳои механикии аз пӯлоди зангногир аз церий тағирёфтаи супер-дуплекси SAF 2507. J. Алма матер. зарфи нигоҳдорӣ. технология. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Таъсири унсурҳои нодир замин оид ба рафтори oxidation ҳарорати баланди пӯлоди austenitic. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Таъсири унсурҳои нодир замин оид ба рафтори oxidation ҳарорати баланди пӯлоди austenitic.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. ва Zheng K. Таъсири унсурҳои нодири замин ба рафтори пӯлоди аустенитӣ дар зери 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.зангзанӣ. илм. 164, 108359 (2020).