O ṣeun fun lilo si Nature.com. O nlo ẹya ẹrọ aṣawakiri kan pẹlu atilẹyin CSS lopin. Fun iriri ti o dara julọ, a ṣeduro pe ki o lo ẹrọ aṣawakiri imudojuiwọn kan (tabi mu Ipo Ibamu ṣiṣẹ ni Internet Explorer). Ni afikun, lati rii daju atilẹyin ti nlọ lọwọ, a fihan aaye naa laisi awọn aza ati JavaScript.
Ṣe afihan carousel ti awọn kikọja mẹta ni ẹẹkan. Lo awọn ti tẹlẹ ati awọn bọtini atẹle lati gbe nipasẹ awọn ifaworanhan mẹta ni akoko kan, tabi lo awọn bọtini ifaworanhan ni ipari lati gbe nipasẹ awọn ifaworanhan mẹta ni akoko kan.
Irin alagbara ti a lo lọpọlọpọ ati awọn ẹya ti a ṣe ni sooro si ipata ni awọn ipo ibaramu nitori Layer passivation ti o ni oxide chromium. Ibajẹ ati ogbara ti irin jẹ igbagbogbo ni nkan ṣe pẹlu iparun ti awọn fẹlẹfẹlẹ wọnyi, ṣugbọn ṣọwọn pẹlu hihan awọn inhomogeneities dada, da lori ipele airi. Ninu iṣẹ yii, orisirisi awọn dada kemikali nanoscale, ti a rii nipasẹ microscopy spectroscopic ati itupalẹ chemometric, lairotẹlẹ jẹ gaba lori dida egungun ati ipata ti cerium tutu ti yiyi ti a yipada Super duplex alagbara, irin 2507 (SDSS) lakoko abuku gbigbona rẹ. Bó tilẹ jẹ pé X-ray photoelectron microscopy fihan kan jo aso agbegbe ti awọn adayeba Layer Cr2O3, passivation išẹ ti tutu yiyi SDSS ko dara nitori awọn agbegbe pinpin Fe3+ ọlọrọ nanoislands lori Fe/Cr oxide Layer. Imọ iwọn atomiki yii n pese oye ti o jinlẹ ti ipata irin alagbara irin ati pe a nireti lati ṣe iranlọwọ lati koju ipata ti awọn irin alloy giga ti o jọra.
Lati ipilẹṣẹ ti irin alagbara, awọn ohun-ini egboogi-ibajẹ ti ferrochrome ni a ti sọ si chromium, eyiti o ṣe awọn oxides / oxyhydroxides ti o lagbara ati ṣafihan ihuwasi passivating ni ọpọlọpọ awọn agbegbe. Ti a ṣe afiwe si aṣa (austenitic ati ferritic) awọn irin alagbara irin 1, 2, 3, awọn irin alagbara duplex super duplex (SDSS) ni resistance ipata to dara julọ ati awọn ohun-ini ẹrọ ti o dara julọ. Agbara ẹrọ ti o pọ si ngbanilaaye fun fẹẹrẹfẹ ati awọn apẹrẹ iwapọ diẹ sii. Ni idakeji, SDSS ti ọrọ-aje ni resistance giga si pitting ati ipata crevice, ti o yọrisi igbesi aye iṣẹ to gun, nitorinaa faagun ohun elo rẹ si iṣakoso idoti, awọn apoti kemikali, ati ile-iṣẹ epo ati gaasi ti ita4. Sibẹsibẹ, awọn dín ibiti o ti ooru itọju awọn iwọn otutu ati ko dara formability idilọwọ wọn jakejado ilo ohun elo. Nitorinaa, SDSS jẹ atunṣe lati mu ilọsiwaju iṣẹ ti o wa loke. Fun apẹẹrẹ, iyipada Ce ni a ṣe ni SDSS 2507 (Ce-2507) pẹlu akoonu nitrogen giga6,7,8. Awọn toje aiye ano (Ce) ni ohun yẹ ifọkansi ti 0.08 wt.% ni o ni kan anfani ti ipa lori awọn darí-ini ti awọn DSS, niwon o mu ọkà isọdọtun ati ọkà aala agbara. Wọ ati resistance ipata, agbara fifẹ ati agbara ikore, ati iṣẹ ṣiṣe gbona tun dara si9. Awọn oye nitrogen nla le rọpo akoonu nickel gbowolori, ṣiṣe SDSS ni iye owo diẹ sii10.
Laipe, SDSS ti jẹ ibajẹ ṣiṣu ni awọn iwọn otutu pupọ (cryogenic, tutu ati gbona) lati ṣaṣeyọri awọn ohun-ini ẹrọ ti o dara julọ6,7,8. Bibẹẹkọ, idiwọ ipata ti o dara julọ ti SDSS nitori wiwa fiimu oxide tinrin lori dada ni ipa nipasẹ ọpọlọpọ awọn ifosiwewe bii ilopọ atorunwa nitori wiwa ti awọn ipele oriṣiriṣi pẹlu oriṣiriṣi awọn aala ọkà, awọn itusilẹ aifẹ ati idahun ti o yatọ. awọn abuku ti austenitic ati awọn ipele ferritic7. Nitorinaa, iwadi ti awọn ohun-ini agbegbe airi ti iru awọn fiimu si ipele ti eto itanna di pataki fun agbọye ipata SDSS ati nilo awọn ilana adaṣe idiju. Titi di isisiyi, awọn ọna ifarabalẹ bii Auger elekitironi spectroscopy11 ati X-ray photoelectron spectroscopy12,13,14,15 ati X-ray photoemission microscopy (HAX-PEEM)16 ti kuna ni gbogbogbo lati ṣawari awọn iyatọ kemikali ni awọn ipele oju. awọn ipinlẹ kemikali ti ipin kanna ni awọn aaye oriṣiriṣi ti aaye nanoscale. Ọpọlọpọ awọn ijinlẹ aipẹ ti ni ibatan ifoyina agbegbe ti chromium pẹlu ihuwasi ibajẹ ti a ṣe akiyesi ti awọn irin alagbara austenitic17, awọn irin martensitic18 ati SDSS19,20. Bibẹẹkọ, awọn ijinlẹ wọnyi ti dojukọ nipataki lori ipa ti Cr heterogeneity (fun apẹẹrẹ, ipo ifoyina Cr3+) lori resistance ipata. Ibaṣepọ ti ita ni awọn ipinlẹ ifoyina ti awọn eroja le fa nipasẹ oriṣiriṣi awọn agbo ogun pẹlu awọn eroja ti o ni nkan kanna, gẹgẹbi awọn oxides iron. Awọn agbo ogun wọnyi, eyiti o ti jogun iwọn kekere bi abajade ti itọju thermomechanical, wa ni isunmọtosi si ara wọn, ṣugbọn yatọ ni akopọ ati ipo oxidation16,21. Nitorinaa, lati le rii fifọ ti awọn fiimu oxide ati pitting ti o tẹle, o jẹ dandan lati ni oye ilopọ dada ni ipele airi. Pelu awọn ibeere wọnyi, awọn iṣiro pipo gẹgẹbi iyatọ ti ita ni oxidation, paapaa fun Fe ni iwọn nano- ati atomiki, ṣi ṣiwọn, ati pe ibamu pẹlu ipata ipata wa ni aimọ. Titi di aipẹ, ipo kẹmika ti awọn oriṣiriṣi awọn eroja, bii Fe ati Ca22, lori awọn ayẹwo irin ni a ṣe afihan ni iwọn ni iwọn lilo X-ray photoelectron microscopy (X-PEEM) ni awọn ohun elo itanna synchrotron nanoscale. Ni idapọ pẹlu kẹmika ifarabalẹ X-ray gbigba spectroscopy (XAS), X-PEEM ngbanilaaye awọn wiwọn XAS pẹlu aaye giga ati ipinnu iwoye, pese alaye kemikali nipa akopọ ti awọn eroja ati ipo kemikali wọn pẹlu ipinnu aaye si isalẹ iwọn nanometer mẹtalelogun. . Yi akiyesi spectromicroscopic ti ibẹrẹ n ṣe iṣeduro awọn akiyesi kemikali agbegbe ati pe o le ṣe afihan awọn iyipada kemikali ni aaye ti Layer irin ti a ko ti ṣe iwadi tẹlẹ.
Iwadi yii faagun awọn anfani ti PEEM ni wiwa awọn iyatọ kemikali ni nanoscale ati ṣafihan ọna itupalẹ ipele atomiki ti o ni oye fun oye ihuwasi ibajẹ ti Ce-2507. O nlo ọna kika K-means24 kan ti o ṣajọpọ lati ṣe maapu kẹmika agbaye (hetero) isokan ti awọn eroja ti o kan, eyiti awọn ipinlẹ kemikali ti gbekalẹ ni aṣoju iṣiro. Ni idakeji si ibajẹ ti o bẹrẹ nipasẹ iparun ti fiimu oxide chromium ninu ọran ibile, kekere passivation ati kekere ipata resistance ti wa ni Lọwọlọwọ Wọn si etiile Fe3 + ọlọrọ nanoislands nitosi Fe/Cr oxide Layer, eyi ti o le jẹ aabo awọn ohun-ini. Ohun elo afẹfẹ run fiimu ti o ni aami ati ki o fa ibajẹ.
Iwa ibajẹ ti SDSS 2507 ti o bajẹ ni a kọkọ ṣe ayẹwo ni lilo awọn iwọn elekitiroki. Lori ọpọtọ. Olusin 1 fihan Nyquist ati awọn iyipo Bode fun awọn ayẹwo ti a yan ni ekikan (pH = 1) ojutu olomi ti FeCl3 ni iwọn otutu yara. Electrolyte ti a yan ṣiṣẹ bi oluranlowo oxidizing ti o lagbara, ti n ṣe afihan ifarahan ti fiimu passivation lati fọ. Botilẹjẹpe ohun elo naa ko faragba pitting iduroṣinṣin ni iwọn otutu yara, itupalẹ pese oye si awọn iṣẹlẹ ikuna ti o ṣeeṣe ati ipata ti o tẹle. Ayika deede (Fig. 1d) ni a lo lati fi ipele ti itanna elekitirokemika impedance spectroscopy (EIS), ati awọn esi ti o baamu ni a fihan ni Table 1. Awọn semicircles ti ko pari han ni ojutu-itọju ati awọn apẹẹrẹ ti a ṣiṣẹ gbona, lakoko ti awọn semicircles fisinuirindigbindigbin han ni awọn ẹlẹgbẹ tutu-yiyi (Fig. .1b). Ni EIS spectroscopy, rediosi ti semicircle ni a le kà si bi resistance polarization (Rp) 25,26. Rp ti ojuonaigberaokoofurufu ti a ṣe itọju ojutu ni Tabili 1 jẹ nipa 135 kΩ cm–2, sibẹsibẹ, awọn iye ti oju-ọna oju-ofurufu ti o gbona ati ti yiyi tutu jẹ kekere pupọ, 34.7 ati 2.1 kΩ cm–2, lẹsẹsẹ. Idinku pataki yii ni RP ṣe afihan ipa ipakokoro ti ibajẹ ṣiṣu lori passivation ati ipata resistance, bi o ṣe han ninu awọn ijabọ iṣaaju27,28,29,30.
a Nyquist, b, c Bode ikọjujasi ati alakoso awọn aworan atọka, ati d ti o baamu deede Circuit si dede, ibi ti RS ni awọn electrolyte resistance, Rp ni polarization resistance, ati QCPE ni ohun elo afẹfẹ ti awọn ibakan alakoso ano lo lati awoṣe awọn ti kii-bojumu capacitance (n). Awọn wiwọn EIS ni a ṣe ni agbara iyika ṣiṣi.
Awọn iduro nigbakanna ni a fihan ni Idite Bode, pẹlu Plateau ni iwọn igbohunsafẹfẹ giga ti o nsoju resistance electrolyte RS26. Bi igbohunsafẹfẹ ti dinku, ikọlu naa n pọ si ati pe a rii igun alakoso odi, ti n tọka agbara agbara. Igun alakoso naa n pọ si, ti o ni idaduro ti o pọju lori ibiti o pọju igbohunsafẹfẹ, ati lẹhinna dinku (Fig. 1c). Sibẹsibẹ, ni gbogbo awọn ọran mẹta, o pọju yii tun kere ju 90 °, ti o nfihan ihuwasi capacitive ti kii ṣe bojumu nitori pipinka capacitive. Bayi, awọn QCPE ibakan alakoso ano (CPE) ti wa ni lo lati soju interfacial capacitance pinpin o dide lati dada roughness tabi inhomogeneity, paapa ni atomiki asekale, fractal geometry, elekiturodu porosity, ti kii-aṣọ o pọju, ati geometry pẹlu awọn apẹrẹ ti electrodes31,32. Imudani CPE:
nibiti j jẹ nọmba ero inu ati ω jẹ igbohunsafẹfẹ angula. QCPE jẹ igbagbogbo ominira igbohunsafẹfẹ ti o ni ibamu si agbegbe ṣiṣi ti o munadoko ti elekitiroti. n ni a dimensionless nọmba agbara apejuwe awọn iyapa ti a kapasito lati bojumu capacitance, ie awọn jo n ni lati 1, awọn jo awọn CPE ni lati odasaka capacitive, nigba ti o ba ti n sunmo si odo, o han resistive. Awọn iyapa kekere ti n, isunmọ si 1, tọkasi ihuwasi capacitive ti ko bojumu ti dada lẹhin awọn idanwo polarization. QCPE ti tutu ti yiyi SDSS jẹ pataki ti o ga ju awọn ẹlẹgbẹ rẹ lọ, afipamo pe didara dada kere si aṣọ.
Ni ibamu pẹlu pupọ julọ awọn ohun-ini resistance ipata ti awọn irin alagbara, akoonu Cr ti o ga julọ ti SDSS ni gbogbogbo awọn abajade ni resistance ipata ti o dara julọ ti SDSS nitori wiwa fiimu oxide aabo palolo lori oju-aye17. Iru awọn fiimu palolo nigbagbogbo jẹ ọlọrọ ni Cr3+ oxides ati/tabi hydroxides, nipataki ni apapo pẹlu Fe2+, Fe3+ oxides ati/tabi (oxy) hydroxides33. Bi o ti jẹ pe iṣọkan dada kanna, Layer oxide passivating, ati pe ko si didasilẹ dada ti a ṣe akiyesi ni ibamu si awọn wiwọn airi 6,7, ihuwasi ibajẹ ti SDSS ti o gbona-ṣiṣẹ ati tutu-yiyi yatọ, nitorinaa iwadii jinlẹ ti awọn abuda microstructural jẹ pataki fun ibajẹ irin.
Ohun elo microstructure ti irin alagbara, irin ti o bajẹ ni a ṣe iwadi ni iwọn nipa lilo inu inu ati synchrotron agbara-giga X-ray (Awọn eeya afikun 1, 2). Itupalẹ alaye ni a pese ni Alaye Afikun. Botilẹjẹpe ifọkanbalẹ gbogbogbo wa lori iru alakoso pataki, awọn iyatọ ninu awọn ipin alakoso olopobobo ni a rii, eyiti a ṣe atokọ ni tabili Afikun 1. Awọn iyatọ wọnyi le jẹ nitori awọn ipin alakoso inhomogeneous ni dada ati ni iwọn didun, eyiti o ni ipa nipasẹ awọn ijinle wiwa X-ray oriṣiriṣi (XRD). ) pẹlu oriṣiriṣi awọn orisun agbara ti iṣẹlẹ photons34. Awọn ida austenite giga ti o ga julọ ni awọn apẹẹrẹ yiyi tutu ti o pinnu nipasẹ XRD lati orisun yàrá kan tọka passivation ti o dara julọ ati lẹhinna resistance ipata35 dara julọ, lakoko ti deede diẹ sii ati awọn abajade iṣiro daba awọn aṣa idakeji ni awọn ipin alakoso. Ni afikun, awọn ipata resistance ti irin tun da lori awọn ìyí ti ọkà isọdọtun, ọkà iwọn idinku, ilosoke ninu microdeformations ati dislocation iwuwo ti o waye nigba thermomechanical itọju36,37,38. Awọn apẹẹrẹ ti o gbona-ṣiṣẹ ṣe afihan ẹda ti oka diẹ sii, ti o ṣe afihan awọn irugbin ti o ni iwọn micron, lakoko ti awọn oruka ti o ni irọrun ti a ṣe akiyesi ni awọn apẹrẹ ti o tutu (Afikun 3). Eleyi yẹ ki o ojurere palolo film. dida ati ilosoke ti ipata resistance. Idiwọn dislocation ti o ga julọ nigbagbogbo ni nkan ṣe pẹlu resistance kekere si pitting, eyiti o gba daradara pẹlu awọn wiwọn elekitirokemika.
Awọn iyipada ni ipo kemikali ti awọn microdomains ti awọn eroja akọkọ ni a ṣe iwadi ni eto nipa lilo X-PEEM. Botilẹjẹpe awọn eroja alloying diẹ sii wa, Cr, Fe, Ni ati Ce39 ni a yan nibi, nitori pe Cr jẹ ẹya pataki fun ṣiṣẹda fiimu palolo, Fe jẹ ẹya akọkọ fun irin, ati Ni ṣe alekun passivation ati iwọntunwọnsi ferrite-austenitic alakoso. Igbekale ati iyipada jẹ idi ti Ce. Nipa titọka agbara ina ina synchrotron, XAS gba awọn abuda akọkọ ti Cr (L2.3 eti), Fe (L2.3 eti), Ni (L2.3 eti), ati Ce (M4.5 eti) lati oju. -2507 SDSS. Ayẹwo data ti o yẹ ni a ṣe nipasẹ pẹlu isọdọtun agbara pẹlu data ti a tẹjade (fun apẹẹrẹ XAS lori Fe L2, 3 ribs40,41).
Lori ọpọtọ. Nọmba 2 fihan awọn aworan X-PEEM ti iṣẹ-gbigbona (Fig. 2a) ati tutu-yiyi (Fig. 2d) Ce-2507 SDSS ati awọn egbe XAS Cr ati Fe L2,3 ti o ni ibamu ni awọn ipo ti a samisi kọọkan. L2,3 XAS eti n ṣawari awọn ipinlẹ 3d ti ko ni idasilẹ ti awọn elekitironi lẹhin photoexcitation ni 2p3 / 2 (L3 eti) ati 2p1 / 2 (L2 eti) awọn ipele pipin iyipo-orbit. Alaye nipa ipo valence ti Cr ni a gba lati inu itupalẹ diffraction X-ray ti L2,3 eti ni aworan 2b,d. Asopọmọra lafiwe. 42, 43 fihan pe awọn oke mẹrin A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV), ati D (582.2 eV) ni a ṣe akiyesi nitosi eti L3, ti o ṣe afihan awọn ions octahedral Cr3 +, ti o baamu Cr2O3. Awọn iwoye esiperimenta wa ni adehun pẹlu awọn iṣiro imọ-jinlẹ, bi o ṣe han ninu awọn panẹli b ati e, ti a gba lati awọn iṣiro aaye gara pupọ ni wiwo Cr L2.3 ni lilo aaye gara ti 2.0 eV44. Mejeeji roboto ti gbona-ṣiṣẹ ati tutu-yiyi SDSS ti wa ni ti a bo pẹlu kan jo aso Layer ti Cr2O3.
a Thermal image X-PEEM gbona-formed SDSS bamu si eti b Cr L2.3 ati eti c Fe L2.3, d Gbona aworan X-PEEM ti tutu-yiyi SDSS bamu si eti e Cr L2.3 ati f Fe L2.3 ti ẹgbẹ (e) . Sipekitira XAS ti a gbero ni ọpọlọpọ awọn ipo aye ti o samisi lori awọn aworan igbona (a, d) nipasẹ awọn laini aami osan ni (b) ati (e) jẹ aṣoju simulated XAS spectra ti Cr3+ pẹlu iye aaye gara ti 2.0 eV. Fun awọn aworan X-PEEM, paleti ti o gbona ni a lo lati mu kika kika aworan dara, nibiti awọn awọ lati buluu si pupa jẹ iwọn si kikankikan ti gbigba X-ray (lati kekere si giga).
Laibikita agbegbe kemikali ti awọn eroja onirin wọnyi, ipo kemikali ti awọn afikun ti Ni ati Ce alloying eroja fun awọn ayẹwo mejeeji wa kanna. Afikun iyaworan. Lori ọpọtọ. 5-9 ṣe afihan awọn aworan X-PEEM ati awọn iwoye XAS ti o baamu fun Ni ati Ce ni awọn ipo oriṣiriṣi lori oju ti awọn apẹrẹ ti o gbona ati ti yiyi tutu. Ni XAS ṣe afihan ipo ifoyina ti Ni2+ lori gbogbo oju iwọn ti iṣẹ-gbigbona ati awọn apẹẹrẹ yiyi tutu (Ifọrọwerọ Afikun). O ṣe akiyesi pe ninu ọran ti awọn apẹẹrẹ ti o gbona-ṣiṣẹ, ifihan XAS ti Ce ko ṣe akiyesi, lakoko ti o ti ṣe akiyesi ti Ce3 + ti awọn apẹrẹ ti o tutu ni a ṣe akiyesi ni aaye kan. Awọn akiyesi ti Ce to muna ni tutu-yiyi awọn ayẹwo fihan wipe Ce o kun wa ni awọn fọọmu ti precipitates.
Ni SDSS ti o gbona, ko si iyipada igbekalẹ agbegbe ni XAS ni eti Fe L2.3 (Fig. 2c). Sibẹsibẹ, bi o han ni ọpọtọ. 2f, Fe matrix ni airi yiyipada ipo kemikali rẹ ni awọn aaye meje ti a yan laileto ninu SDSS tutu. Ni afikun, lati le ni imọran deede ti awọn iyipada ni ipinle ti Fe ni awọn ipo ti a yan ni Ọpọtọ 2f, awọn ijinlẹ agbegbe ti a ṣe (Fig. 3 ati Aworan 10) ninu eyiti awọn agbegbe ti o kere ju ti yan. Awọn iwoye XAS ti Fe L2,3 eti ti awọn eto α-Fe2O3 ati Fe2 + octahedral oxides ni a ṣe apẹrẹ nipa lilo awọn iṣiro aaye garawa pupọ nipa lilo awọn aaye gara ti 1.0 (Fe2 +) ati 1.0 (Fe3 +) 44. A ṣe akiyesi pe α-Fe2O3 ati γ-Fe2O3 ni oriṣiriṣi awọn symmetries agbegbe45,46, Fe3O4 ni apapọ ti mejeeji Fe2 + & Fe3 +, 47, ati FeO45 gẹgẹbi divalent Fe2 + oxide (3d6). A ṣe akiyesi pe α-Fe2O3 ati γ-Fe2O3 ni oriṣiriṣi awọn symmetries agbegbe45,46, Fe3O4 ni apapo mejeeji Fe2 + & Fe3 +, 47, ati FeO45 gẹgẹbi divalent Fe2+ oxide (3d6).Ṣe akiyesi pe α-Fe2O3 ati γ-Fe2O3 ni oriṣiriṣi awọn symmetries agbegbe45,46, Fe3O4 daapọ mejeeji Fe2 + ati Fe3 +,47 ati FeO45 ni irisi divalent oxide Fe2+ (3d6).Ṣe akiyesi pe α-Fe2O3 ati γ-Fe2O3 ni oriṣiriṣi awọn symmetries agbegbe45,46, Fe3O4 ni awọn akojọpọ ti Fe2 + ati Fe3 +,47 ati FeO45 ṣe bi divalent Fe2+ oxide (3d6). Gbogbo awọn ions Fe3+ ni α-Fe2O3 ni awọn ipo Oh nikan, lakoko ti γ-Fe2O3 maa n ṣafihan bi Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3] eg O4 spinel pẹlu awọn aye ni fun apẹẹrẹ awọn ipo. Nitorinaa, awọn ions Fe3+ ni γ-Fe2O3 ni awọn ipo Td mejeeji ati Oh. Gẹgẹbi a ti mẹnuba ninu iṣẹ iṣaaju, botilẹjẹpe awọn ipin kikankikan ti awọn mejeeji yatọ, iwọn kikankikan wọn fun apẹẹrẹ / t2g jẹ ≈1, lakoko yii ipin kikankikan ti a ṣe akiyesi eg / t2g jẹ nipa 1. Eyi ṣe ofin jade iṣeeṣe ti Fe3 + nikan wa ninu ọran yii. Ti o ba ṣe akiyesi ọran ti Fe3O4 pẹlu awọn akojọpọ ti Fe2 + ati Fe3 +, o mọ pe ẹya akọkọ ti o lagbara (lagbara) ni L3 eti Fe tọkasi aiṣedeede kekere (tobi) ni ipo t2g. Eyi kan si Fe2+ (Fe3+), eyiti o tọka si ilosoke ninu ami akọkọ ti o nfihan ilosoke ninu akoonu ti Fe2+47. Awọn abajade wọnyi fihan pe Fe2+ ati γ-Fe2O3, α-Fe2O3 ati/tabi Fe3O4 ṣaju lori awọn aaye tutu-yiyi ti awọn akojọpọ.
Tobi photoemission elekitironi awọn aworan igbona ti (a, c) ati (b, d) XAS spectra kọja Fe L2,3 eti ni orisirisi awọn ipo aye laarin awọn agbegbe ti a ti yan 2 ati E ni Ọpọtọ. 2d.
Awọn data esiperimenta ti a gba (Fig. 4a ati Aworan 11) ni a gbero ati ni akawe pẹlu awọn ti awọn agbo ogun mimọ 40, 41, 48. Ni ipilẹ, awọn oriṣiriṣi oriṣiriṣi mẹta ti aṣeyẹwo ti a ṣe akiyesi Fe L-eti XAS spectra (XAS-1, XAS-2 ati XAS-3: Fig. 4a) ni a ṣe akiyesi ni awọn aaye oriṣiriṣi aye. Ni pato, spectrum ti o jọra si 2-a (ti a tọka si bi XAS-1) ni aworan 3b ni a ṣe akiyesi lori gbogbo agbegbe ti iwulo, atẹle nipa 2-b spectrum (ti a pe ni XAS-2), lakoko ti a ṣe akiyesi iru si E-3 ni ọpọtọ. 3d (ti a tọka si XAS-3) ti ṣe akiyesi ni awọn agbegbe agbegbe kan. Nigbagbogbo, awọn paramita mẹrin ni a lo lati ṣe idanimọ awọn ipinlẹ valence ti o wa ninu ayẹwo iwadii: (1) L3 ati awọn ẹya iwoye L2, (2) awọn ipo agbara ti awọn ẹya L3 ati L2, (3) iyatọ agbara L3-L2, (4) ipin kikankikan L2 / L3. Gẹgẹbi awọn akiyesi wiwo (Fig. 4a), gbogbo awọn ẹya mẹta Fe, eyun Fe0, Fe2 +, ati Fe3 +, wa lori aaye ti SDSS ti a ṣe iwadi. Iwọn kikankikan ti iṣiro L2/L3 tun tọka si wiwa gbogbo awọn paati mẹta.
A ṣe akiyesi awọn data esiperimenta mẹta ti o yatọ (awọn laini to lagbara XAS-1, XAS-2 ati XAS-3 ni ibamu si 2-a, 2-b ati E-3 ni eeya 2 ati eeya. (XAS-1, XAS-2, XAS-3) ati ibaramu data LCF iṣapeye (laini dudu to lagbara), ati lafiwe XAS-3 spectra pẹlu Fe3O4 (ipinlẹ idapọmọra ti Fe) ati awọn iṣedede Fe2O3 (Fe3 + mimọ).
Apapo laini (LCF) ibamu ti awọn ajohunše mẹta40,41,48 ni a lo lati ṣe iwọn akojọpọ ti ohun elo afẹfẹ irin. LCF ti ṣe imuse fun mẹta ti a yan Fe L-eti XAS spectra ti o nfihan iyatọ ti o ga julọ, eyun XAS-1, XAS-2 ati XAS-3, bi a ṣe han ni aworan 4b–d. Fun awọn ohun elo LCF, 10% Fe0 ni a gbero ni gbogbo awọn ọran nitori iwọn kekere ti a ṣe akiyesi ni gbogbo data ati otitọ pe irin ferrous jẹ paati akọkọ ti irin. Nitootọ, ijinle idanwo ti X-PEEM fun Fe (~ 6 nm) 49 tobi ju sisanra Layer oxidation ti a pinnu (die-die> 4 nm), gbigba wiwa ifihan agbara lati matrix irin (Fe0) nisalẹ Layer passivation. Nitootọ, ijinle idanwo ti X-PEEM fun Fe (~ 6 nm) 49 tobi ju sisanra Layer oxidation ti a pinnu (die-die> 4 nm), gbigba wiwa ifihan agbara lati matrix irin (Fe0) nisalẹ Layer passivation. Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм) 49 больше, чем предполагаемая толщина, позволяет обнаружить сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. Nitootọ, iwadii X-PEEM ijinle fun Fe (~ 6 nm) 49 tobi ju sisanra ti a ro ti Layer oxidation (diẹ> 4 nm), eyiti o jẹ ki o ṣee ṣe lati rii ifihan agbara lati matrix irin (Fe0) labẹ Layer passivation.Ni otitọ, X-PEEM ṣe iwari Fe (~ 6 nm) 49 jinle ju sisanra ti a nireti ti Layer oxide (o kan ju 4 nm), gbigba wiwa awọn ifihan agbara lati matrix irin (Fe0) ni isalẹ Layer passivation. Awọn akojọpọ oriṣiriṣi ti Fe2 + ati Fe3 + ni a ṣe lati wa ojutu ti o dara julọ ti o ṣeeṣe fun data esiperimenta ti a ṣe akiyesi. Lori ọpọtọ. Nọmba 4b ṣe afihan apapo Fe2 + ati Fe3 + ni XAS-1 spectrum, nibiti awọn ipin ti Fe2 + ati Fe3 + sunmọ, nipa 45%, eyiti o tọka si ipo oxidation adalu ti Fe. Niwọn bi fun XAS-2 julọ.Oniranran, ipin ti Fe2+ ati Fe3+ di ~ 30% ati 60%, lẹsẹsẹ. Akoonu ti Fe2+ kere ju ti Fe3+ lọ. Iwọn Fe2+ si Fe3 ti 1:2 tumọ si pe Fe3O4 le ṣe agbekalẹ ni ipin kanna ti awọn ions Fe. Ni afikun, fun XAS-3 spectrum, awọn ipin ogorun ti Fe2 + ati Fe3 + yipada si ~ 10% ati 80%, nfihan iyipada ti o ga julọ ti Fe2 + si Fe3 +. Gẹgẹbi a ti sọ loke, Fe3+ le wa lati α-Fe2O3, γ-Fe2O3 tabi Fe3O4. Lati loye orisun ti o ṣeeṣe julọ ti Fe3 +, XAS-3 spectra ti wa ni igbero pẹlu ọpọlọpọ awọn iṣedede Fe3 + ni Ọpọtọ. Bibẹẹkọ, kikankikan ti ejika (A: lati Fe2+) ati ipin kikankikan B/A fihan pe irisi XAS-3 sunmọ ṣugbọn kii ṣe kanna bii ti γ-Fe2O3. Ti a ṣe afiwe si olopobobo γ-Fe2O3, kikankikan Fe 2p XAS ti oke A SDSS jẹ diẹ ti o ga julọ (Fig. 4e), eyiti o tọkasi kikankikan Fe2+ ti o ga julọ. Botilẹjẹpe iwoye XAS-3 jẹ iru si ti γ-Fe2O3, nibiti Fe3 + wa ninu mejeeji awọn ipo Oh ati Td, idanimọ ti awọn ipinlẹ valence oriṣiriṣi ati isọdọkan nikan nipasẹ eti L2,3 tabi ipin kikankikan L2/L3 tun jẹ iṣoro. koko ọrọ ti o nwaye loorekoore nitori idiju ti awọn oriṣiriṣi awọn nkan ti o wa ninu spectrum ik41.
Ni afikun si iyasoto iyasọtọ ti awọn ipinlẹ kemikali ti awọn agbegbe ti o yan ti iwulo ti a ṣalaye loke, iyatọ kemikali agbaye ti awọn eroja pataki Cr ati Fe ni a ṣe ayẹwo nipasẹ pipin gbogbo awọn iwoye XAS ti o gba lori oju ayẹwo ni lilo ọna iṣupọ K-ọna. Awọn profaili eti Cr L ni a ṣeto ni ọna bii lati ṣe awọn iṣupọ meji ti o dara julọ ti a pin kaakiri ni awọn apẹrẹ ti o gbona ati yiyi tutu ti o han ni Ọpọtọ. 5. O han gbangba pe ko si awọn ayipada igbekalẹ agbegbe ti a ṣe akiyesi, nitori awọn centroids meji ti XAS Cr spectra jẹ iru kanna. Awọn apẹrẹ iwoye wọnyi ti awọn iṣupọ meji fẹrẹ jọra si awọn ti o baamu Cr2O342, eyiti o tumọ si pe awọn fẹlẹfẹlẹ Cr2O3 ni a pin kaakiri ni iṣọkan lori SDSS.
iṣupọ ti K-tumo si awọn agbegbe L-eti Cr, b awọn centroids XAS ti o baamu. Awọn abajade ti K-tumosi X-PEEM lafiwe ti tutu-yiyi SDSS: c iṣupọ ti K-tumosi eti awọn ẹkun ni ti Cr L2,3 ati d ibaramu XAS centroids.
Lati ṣapejuwe maapu eti FeL ti o ni idiwọn diẹ sii, awọn iṣupọ iṣapeye mẹrin ati marun ati awọn centroids ti o somọ (awọn ipinpinpin spectral) ni a lo fun iṣẹ-gbigbona ati awọn apẹẹrẹ yiyi tutu, lẹsẹsẹ. Nitorina, ogorun (%) ti Fe2 + ati Fe3 + ni a le gba nipasẹ ṣiṣe atunṣe LCF ti o han ni Fig.4. Agbara pseudoelectrode Epseudo gẹgẹbi iṣẹ ti Fe0 ni a lo lati ṣafihan inhomogeneity microchemical ti fiimu oxide dada. Epseudo jẹ iṣiro aijọju nipasẹ ofin apapọ,
nibiti \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) dọgba \(\rm{Fe} + 2e^ – \to\rm {Fe}^{2 + (3 + )} \), ti o jẹ 0.440 ati 0.036 V, lẹsẹsẹ. Awọn agbegbe ti o ni agbara kekere ni akoonu ti o ga julọ ti awọn agbo ogun Fe3 +. Ipinfunni ti o pọju ninu apẹẹrẹ ti o bajẹ ti o gbona ni ohun kikọ ti o fẹlẹfẹlẹ pẹlu iyipada ti o pọju nipa 0.119 V (Fig. 6a,b). Pinpin ti o pọju yii ni ibatan pẹkipẹki si oke-aye oju-aye (Fig. 6a). Ko si awọn iyipada ti o ni ibatan si ipo miiran ti a ṣe akiyesi ni inu ilohunsoke lamellar (Fig. 6b). Ni ilodi si, fun apapo awọn oriṣiriṣi oxides pẹlu awọn akoonu oriṣiriṣi ti Fe2 + ati Fe3 + ni SDSS ti o tutu, a le ṣe akiyesi ẹda ti kii ṣe aṣọ ti pseudopotential (Fig. 6c, d). Fe3+ oxides ati/tabi (oxy)hydroxides jẹ awọn paati akọkọ ti ipata ninu irin ati pe o jẹ permeable si atẹgun ati omi50. Ni ọran yii, o le rii pe awọn erekusu ọlọrọ ni Fe3 + ti pin kaakiri ni agbegbe ati pe a le gbero bi awọn agbegbe ibajẹ. Ni ọran yii, gradient ni aaye ti o pọju, dipo iye pipe ti agbara, ni a le gbero bi itọkasi fun isọdi ti awọn agbegbe ipata ti nṣiṣe lọwọ51. Pipin aiṣedeede ti Fe2 + ati Fe3 + lori oju ti SDSS tutu ti yiyi le yi awọn ohun-ini kemikali agbegbe pada ki o pese agbegbe agbegbe ti o munadoko diẹ sii ni fifa fiimu oxide ati awọn aati ipata, nitorinaa gbigba matrix irin ti o wa labẹ ibajẹ nigbagbogbo, ti o yọrisi inhomogeneity inu. ati ki o din awọn aabo abuda kan ti passivating Layer.
Awọn iṣupọ K-tumosi ti awọn agbegbe eti Fe L2,3 ati awọn centroids XAS ti o baamu fun a–c iṣẹ-gbigbona X-PEEM ati d–f tutu-yiyi SDSS. a, d K-tumosi idite iṣupọ bò lori aworan X-PEEM. Awọn agbara pseudoelectrode ti o ni iṣiro (epseudo) jẹ mẹnuba pẹlu awọn aworan iṣupọ K-tumosi. Imọlẹ aworan X-PEEM gẹgẹbi awọ ti o wa ninu aworan 2 jẹ iwọn taara si kikankikan gbigba X-ray.
Ni ibatan aṣọ Cr ṣugbọn ipo kemikali ti o yatọ ti Fe nyorisi oriṣiriṣi orisun ti fifa fiimu oxide ati awọn ilana ipata ni yiyi-gbona ati tutu-yiyi Ce-2507. Ohun-ini yii ti tutu ti yiyi Ce-2507 jẹ olokiki daradara. Nipa dida awọn oxides ati awọn hydroxides ti Fe ni afẹfẹ oju-aye, awọn aati atẹle ti wa ni pipade ninu iṣẹ yii bi awọn aati didoju:
Da lori wiwọn X-PEEM, iṣesi ti o wa loke waye ni awọn iṣẹlẹ atẹle. Ejika kekere ti o baamu si Fe0 ni nkan ṣe pẹlu irin ti o wa labẹ irin. Idahun ti Fe ti fadaka pẹlu ayika naa nyorisi didasilẹ Layer Fe (OH) 2 (idogba (5)), eyiti o mu ifihan Fe2 + pọ si ni XAS ti L eti Fe. Ifarahan gigun si afẹfẹ yoo ja si dida Fe3O4 ati / tabi Fe2O3 oxides lẹhin Fe (OH) 252,53. Awọn oriṣi meji ti iduroṣinṣin Fe, Fe3O4 ati Fe2O3, tun le ṣe agbekalẹ ni Layer aabo ọlọrọ Cr3 +, nibiti Fe3O4 fẹran aṣọ-aṣọ ati eto iṣọkan. Iwaju awọn abajade mejeeji ni awọn ipinlẹ ifoyina dapọ (XAS-1 spectrum). XAS-2 julọ.Oniranran ni pataki ni ibamu si Fe3O4. Lakoko ti iwoye XAS-3 ti a ṣe akiyesi ni awọn ipo pupọ tọkasi iyipada pipe si γ-Fe2O3. Niwọn bi awọn egungun X-ray ti a ko tii ni ijinle ilaluja ti isunmọ 50 nm, ifihan agbara lati inu Layer ti o wa ni abẹlẹ ni abajade kikankikan giga ti oke A.
XRD spectrum fihan pe paati Fe ni fiimu oxide ni ipilẹ ti o fẹlẹfẹlẹ, eyiti o ni idapo pẹlu Layer oxide Cr. Ni idakeji si ihuwasi passivation ti ipata nitori inhomogeneity ti agbegbe ti Cr2O317, laibikita ipele aṣọ ile ti Cr2O3 ninu iwadi yii, a ṣe akiyesi idiwọ ipata kekere ninu ọran yii, paapaa fun awọn apẹẹrẹ ti yiyi tutu. Ihuwasi ti a ṣe akiyesi ni a le loye bi iyatọ ti ipo ifoyina kemikali ti Layer oke (Fe) ti o ni ipa lori iṣẹ ipata. Gbigbe lọra ti irin tabi awọn ions atẹgun ninu lattice nitori stoichiometry kanna ti oke (Fe oxide) ati awọn ipele kekere (Cr oxide) 52,53 nyorisi ibaraenisepo to dara julọ (adhesion) laarin wọn. Eyi, ni ọna, ṣe ilọsiwaju ipata. Nitorinaa, stoichiometry lemọlemọfún, ie ọkan ipo ifoyina ti Fe, jẹ ayanfẹ si awọn iyipada stoichiometric abrupt. SDSSS ti o bajẹ ni igbona ni oju aṣọ aṣọ diẹ sii ati ipele aabo iwuwo, eyiti o pese aabo ipata to dara julọ. Bibẹẹkọ, fun SDSS tutu-yiyi, wiwa awọn erekuṣu ọlọrọ Fe3 + labẹ ipele aabo npa iduroṣinṣin ti dada jẹ ati fa ibajẹ galvanic ti sobusitireti ti o wa nitosi, eyiti o yori si idinku ninu RP (Table 1) ni iwoye EIS ati ipata rẹ. resistance. Nitorinaa, awọn erekuṣu ti agbegbe ti o pin ni ọlọrọ ni Fe3 + nitori ibajẹ ṣiṣu ni pataki ni ipa lori iṣẹ iṣelọpọ ipata, eyiti o jẹ aṣeyọri ninu iṣẹ yii. Nitorinaa, iwadii yii ṣafihan awọn iwoye iwoye ti idinku ninu resistance ipata nitori ibajẹ ṣiṣu ti awọn ayẹwo SDSS ti a ṣe iwadi.
Pẹlupẹlu, lakoko ti alloying aiye toje ni awọn irin alakoso meji n ṣiṣẹ dara julọ, ibaraenisepo ti nkan ti a ṣafikun pẹlu matrix irin kọọkan ni awọn ofin ti ihuwasi ibajẹ jẹ aibikita ti o da lori awọn akiyesi maikirosikopi. Ifihan Ce (lẹgbẹẹ XAS M-eti) han nikan ni awọn ipo diẹ lakoko yiyi tutu, ṣugbọn o farasin lakoko abuku gbona ti SDSS, ti o nfihan ifisilẹ agbegbe ti Ce ni matrix irin dipo isokan alloying. Botilẹjẹpe awọn ohun-ini ẹrọ ti SDSS ko ni ilọsiwaju6,7, wiwa REE dinku iwọn awọn ifisi ati pe a ro pe o dinku pitting ni ipilẹṣẹ54.
Ni ipari, iṣẹ yii ṣe afihan ipa ti iyatọ dada lori ipata ti 2507 SDSS ti a ṣe atunṣe pẹlu cerium nipa didiye akoonu kemikali ti awọn paati nanoscale. A dahun ibeere ti idi ti irin alagbara, irin ba bajẹ paapaa nigba ti a bo pelu Layer oxide aabo nipasẹ ṣiṣe iwadi ni iwọn iwọn microstructure, ipo kemikali ti awọn ẹya dada ati sisẹ ifihan agbara ni lilo K-tumosi iṣupọ. A ti fi idi rẹ mulẹ pe awọn erekuṣu ọlọrọ Fe3 +, pẹlu octahedral wọn ati isọdọkan tetrahedral jakejado eto ti idapọpọ Fe2 +/Fe3 +, jẹ orisun ti iparun fiimu oxide ati orisun ipata ti SDSS tutu-yiyi. Nanoislands ti o jẹ gaba lori nipasẹ Fe3 + yori si ailagbara ipata ti ko dara paapaa ni iwaju Layer passivating stoichiometric Cr2O3 to. Ni afikun si awọn ilọsiwaju ilana ti a ṣe ni ṣiṣe ipinnu ipa ti orisirisi awọn kemikali nanoscale lori ipata, iṣẹ lọwọlọwọ ni a nireti lati ṣe iwuri awọn ilana imọ-ẹrọ lati mu ilọsiwaju ipata ti awọn irin alagbara irin alagbara nigba ṣiṣe irin.
Lati ṣeto awọn ingots Ce-2507 SDSS ti a lo ninu iwadi yii, awọn paati idapọmọra, pẹlu Fe-Ce master alloy ti a fi edidi pẹlu awọn ọpọn irin funfun, ni a yo ni 150 kg alabọde ifisinu ileru lati gbe awọn irin didà ati ki o dà sinu simẹnti molds. Awọn akojọpọ kẹmika ti a ṣewọn (wt%) ti wa ni atokọ ni Tabili Iyọnda 2. Ingot jẹ gbona akọkọ ti a ṣẹda sinu awọn bulọọki. Lẹhinna, irin naa ti parẹ ni 1050 ° C fun awọn iṣẹju 60 si ojutu to lagbara, ati lẹhinna pa ninu omi si iwọn otutu yara. Awọn ayẹwo iwadi ni a ṣe iwadi ni awọn alaye nipa lilo TEM ati DOE lati ṣe iwadi awọn ipele, iwọn ọkà ati imọ-ara. Alaye alaye diẹ sii nipa awọn apẹẹrẹ ati ilana iṣelọpọ ni a le rii ni awọn orisun miiran6,7.
Awọn ayẹwo iyipo ilana (φ10 mm × 15 mm) fun titẹ gbigbona pẹlu ipo ti silinda ni afiwe si itọsọna abuku ti bulọọki. Imudara iwọn otutu ti o ga julọ ni a ṣe ni iwọn igara igbagbogbo ni iwọn 0.01-10 s-1 ni awọn iwọn otutu pupọ ni iwọn 1000-1150°C nipa lilo afọwọṣe gbigbona Gleeble-3800. Ṣaaju ki abuku, awọn ayẹwo naa ni igbona ni iwọn otutu ti o yan ni iwọn 10 °C s-1 fun iṣẹju 2 lati yọkuro iwọn otutu. Lẹhin iyọrisi isokan iwọn otutu, awọn ayẹwo jẹ dibajẹ si iye igara otitọ ti 0.7. Lẹhin abuku, o ti parun lẹsẹkẹsẹ pẹlu omi lati ṣetọju ọna ti o bajẹ. Lẹhinna awọn apẹrẹ ti o ni lile ni a ge ni afiwe si itọsọna ti funmorawon. Fun iwadi pato yii, a yan apẹrẹ kan ti o jẹ alaabo ni 1050 ° C, 10 s-1 nitori microhardness ti o ga julọ ti a ṣe akiyesi ju awọn apẹẹrẹ miiran7.
Olopobobo (80 × 10 × 17 mm3) awọn ayẹwo ti ojutu ti o lagbara ti Ce-2507 ni idanwo lori ẹrọ abuku oni-yipo meji-mẹta asynchronous LG-300, eyiti o pese awọn ohun-ini ẹrọ ti o dara julọ laarin gbogbo awọn kilasi abuku miiran6. Iwọn igara ati idinku sisanra jẹ 0.2 m·s-1 ati 5% fun ọna kọọkan, lẹsẹsẹ.
Ohun elo Autolab PGSTAT128N elekitirokemika iṣẹ ni a lo lati ṣe wiwọn SDSS elekitirokemika lẹyin yiyi tutu si idinku sisanra 90% (igara otitọ deede 1.0) ati titẹ gbigbona si 0.7 igara otitọ ni 1050 oC ati 10 s-1. Ibugbe iṣẹ naa ni sẹẹli elekitirodu mẹta pẹlu elekiturodu calomel ti o kun bi elekiturodu itọkasi, elekiturodu counter graphite, ati apẹẹrẹ SDSS kan bi elekiturodu iṣẹ. Awọn ayẹwo ni a ge sinu awọn silinda pẹlu iwọn ila opin ti 11.3 mm, si awọn ẹgbẹ ti eyiti a ti ta awọn onirin bàbà. Lẹhinna a da ayẹwo naa pẹlu resini iposii, nlọ agbegbe ṣiṣi ti n ṣiṣẹ ti 1 cm2 bi elekiturodu ti n ṣiṣẹ (oju isalẹ ti apẹẹrẹ iyipo). Lo itọju lakoko imularada iposii ati lakoko iyanrin ti o tẹle ati didan lati yago fun fifọ. Ilẹ ti n ṣiṣẹ jẹ lapped ati didan pẹlu idaduro didan didan diamond pẹlu iwọn patiku ti 1 micron, ti mọtoto pẹlu omi distilled ati ethanol ati ki o gbẹ ni afẹfẹ tutu. Ṣaaju awọn wiwọn elekitirokemika, awọn ayẹwo didan ti farahan si afẹfẹ fun ọpọlọpọ awọn ọjọ lati ṣe fiimu oxide adayeba. Ojutu olomi ti FeCl3 (6.0 wt.%), diduro pẹlu HCl si pH = 1.0 ± 0.01, ni a ti lo lati mu iwọn ipata ti irin alagbara55 pọ si, niwọn bi o ti rii ni awọn agbegbe ibinu nibiti awọn ions kiloraidi wa pẹlu agbara oxidizing to lagbara ati pH kekere gẹgẹ bi a ti ṣalaye nipasẹ ASTM. Dabaa awọn ajohunše ni o wa G48 ati A923. Awọn ayẹwo naa wa ninu ojutu idanwo fun wakati 1 ṣaaju ki o to mu awọn wiwọn eyikeyi lati le de ipo ti o sunmo si iduro. Fun ojutu ti o lagbara, iṣẹ-gbigbona ati awọn apẹẹrẹ ti yiyi tutu, iwọn iwọn wiwọn impedance jẹ 1 × 105 ~ 0.1 Hz, ati agbara-iṣiro (OPS) jẹ 5 mV, eyiti o jẹ 0.39, 0.33, ati 0.25 VSCE, lẹsẹsẹ. Idanwo elekitirokemika kọọkan ti eyikeyi ayẹwo ni a tun ṣe ni o kere ju ni igba mẹta labẹ awọn ipo kanna lati rii daju atunṣe data.
Fun awọn wiwọn HE-SXRD, awọn bulọọki irin duplex onigun 1 × 1 × 1.5 mm3 ni a wọn lori laini wiggler Brockhouse agbara-giga ni CLS, Canada lati ṣe iwọn akojọpọ alakoso56. Gbigba data ni a ṣe ni iwọn otutu yara ni Debye-Scherrer geometry tabi geometry gbigbe. Iwọn gigun ti awọn egungun X-iwọn si calibrant LaB6 jẹ 0.212561 Å, eyiti o ni ibamu si 58 keV, eyiti o ga julọ ju ti Cu Kα (8 keV) ti a lo nigbagbogbo gẹgẹbi orisun X-ray yàrá. Awọn ayẹwo ti wa ni gbe ni ijinna kan ti 740 mm lati oluwari. Iwọn wiwa ti ayẹwo kọọkan jẹ 0.2 × 0.3 × 1.5 mm3, eyiti a pinnu nipasẹ iwọn ina ati sisanra ayẹwo. Ọkọọkan awọn data wọnyi ni a gba pẹlu lilo aṣawari agbegbe Perkin Elmer, aṣawari X-ray nronu alapin, awọn piksẹli 200 µm, 40 × 40 cm2, ni lilo akoko ifihan ti awọn aaya 0.3 ati awọn fireemu 120.
Awọn wiwọn X-PEEM ti awọn ọna ṣiṣe awoṣe meji ti a yan ni a ṣe ni ibudo ipari PEEM ti laini Beamline MAXPEEM ni yàrá MAX IV (Lund, Sweden). A pese awọn ayẹwo ni ọna kanna bi fun awọn wiwọn elekitiroki. Awọn ayẹwo ti a pese silẹ ni a tọju ni afẹfẹ fun awọn ọjọ pupọ ati ki o gbejade ni iyẹwu igbale ultrahigh ṣaaju ki o to ni itanna pẹlu awọn photons synchrotron. Ipinnu agbara ti tan ina naa ni a gba nipasẹ wiwọn iwojade ion lati N 1 s si 1 \ (\ pi _g^ \ ast \) ti agbegbe inudidun pẹlu hv = 401 eV ni N2 ati igbẹkẹle ti agbara photon lori E3 / 2.57. Ibamu Spectral funni ni ΔE (iwọn ila ila-ara) ~ 0.3 eV lori iwọn agbara iwọn. Nitorinaa, ipinnu agbara beamline ni ifoju lati jẹ E / ∆E = 700 eV / 0.3 eV> 2000 ati ṣiṣan ≈1012 ph / s nipa lilo SX-700 monochromator ti a ti yipada pẹlu Si 1200-ila mm-1 grating fun Fe 2p L2,2p eti, eti L2p, Cr 3, eti L2p, Cr, 3, eti Cr, 3 L2p, SX-2p, 2p, 2p, 3. Ce M4,5 eti. Nitorina, ipinnu agbara beamline ni ifoju lati jẹ E / ∆E = 700 eV / 0.3 eV> 2000 ati ṣiṣan ≈1012 ph / s nipa lilo SX-700 monochromator ti a ṣe atunṣe pẹlu Si 1200-ila mm-1 grating fun Fe 2p L2.2p eti, Cr.3 eti, Cr.3. Ce M4.5 eti. Таkym obrazom, эnergеtycheskoe razrешение kanala puchka bыlo otseneno kak E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ> 2000 и 2000 при использовании модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 штрихов/мм для Fe кромать, L2,3, кромка Ni 2p L2,3 ati кромка Ce M4,5. Bayi, ipinnu agbara ti ikanni tan ina ni ifoju bi E / ∆E = 700 eV / 0.3 eV> 2000 ati ṣiṣan ≈1012 f / s nipa lilo SX-700 monochromator ti a ṣe atunṣe pẹlu Si grating ti awọn laini 1200 / mm fun Fe eti 2p L2 ,3, Cr.2 eti 3 L2p. 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 边缘和和 4Ce.因此 ， 光束线 能量 分辨率 为 为 为 为 δe = 700 EV/0.3 EV> 2000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 L2.3Bayi, nigba lilo a títúnṣe SX-700 monochromator ati ki o kan 1200 ila Si grating. 3, Cr eti 2p L2.3, Ni eti 2p L2.3 ati Ce eti M4.5.Faagun agbara photon ni awọn igbesẹ 0.2 eV. Ni agbara kọọkan, awọn aworan PEEM ni a gbasilẹ ni lilo aṣawari TVIPS F-216 CMOS pẹlu asopọ okun opiti 2 x 2 ti n pese awọn piksẹli 1024 × 1024 ni aaye wiwo 20µm kan. Akoko ifihan ti awọn aworan jẹ iṣẹju-aaya 0.2, aropin awọn fireemu 16. Agbara aworan fọtoelectron ni a yan ni iru ọna lati pese ifihan agbara elekitironi ti o pọju. Gbogbo awọn wiwọn ni a ṣe ni isẹlẹ deede ti tan ina fotonu pola laini. Fun alaye diẹ sii lori awọn wiwọn, wo iwadi iṣaaju58. Lẹhin ikẹkọ lapapọ ikore elekitironi (TEY) ipo wiwa 59 ati ohun elo rẹ ni X-PEEM, ijinle wiwa ti ọna yii jẹ iṣiro ni ~ 4-5 nm fun ifihan agbara Cr ati ~ 6 nm fun ifihan agbara Fe. Ijinle Cr jẹ isunmọ pupọ si sisanra fiimu oxide (~ 4 nm) 60,61 lakoko ti ijinle Fe ti tobi ju sisanra fiimu oxide. XAS ti a gba nitosi eti Fe L jẹ adalu iron oxide XAS ati FeO lati inu matrix. Ni akọkọ nla, awọn kikankikan ti awọn elekitironi emitted jẹ nitori gbogbo awọn ti ṣee ṣe orisi ti elekitironi idasi si TEY. Bibẹẹkọ, ami ifihan irin funfun nilo agbara kainetik ti o ga julọ fun awọn elekitironi lati kọja nipasẹ Layer oxide, de ilẹ, ati gbigba nipasẹ olutupalẹ. Ni idi eyi, ifihan Fe0 jẹ pataki nitori awọn elekitironi LVV Auger ati awọn elekitironi keji ti o jade nipasẹ wọn. Ni afikun, kikankikan TEY ti o ṣe alabapin nipasẹ awọn elekitironi wọnyi bajẹ lakoko ọna abayo elekitironi49 siwaju idinku ibuwọlu iwoye ti Fe0 ni maapu iron XAS.
Ṣiṣepọ iwakusa data sinu awọn cubes data (data X-PEEM) jẹ igbesẹ pataki ni yiyo alaye ti o yẹ (kemikali tabi awọn ohun-ini ti ara) ni ọna pupọ. K-tumosi iṣupọ jẹ lilo pupọ ni awọn agbegbe pupọ, pẹlu iran ẹrọ, ṣiṣe aworan, idanimọ ilana ti ko ni abojuto, oye atọwọda, ati itupalẹ ikasi24. Fun apẹẹrẹ, K-tumosi iṣupọ jẹ lilo daradara si ikojọpọ data aworan hyperspectral62. Ni opo, fun data ohun-ọpọlọpọ, algorithm K-tumo le ṣe akojọpọ wọn ni rọọrun gẹgẹbi alaye nipa awọn abuda wọn (awọn abuda agbara fọto). K-tumosi iṣupọ jẹ algoridimu aṣetunṣe fun pipin data sinu awọn ẹgbẹ K ti kii ṣe agbekọja (awọn iṣupọ), nibiti ẹbun kọọkan jẹ ti iṣupọ kan pato ti o da lori pinpin aaye ti aibikita kemikali ninu akopọ microstructural, irin. Alugoridimu K-tumo si ni awọn igbesẹ meji: igbesẹ akọkọ ṣe iṣiro awọn centroids K, ati igbesẹ keji fi aaye kọọkan si iṣupọ pẹlu awọn centroids adugbo. Aarin walẹ ti iṣupọ kan jẹ asọye bi itumọ isiro ti awọn aaye data (XAS spectra) ti iṣupọ yẹn. Awọn ijinna oriṣiriṣi wa lati ṣalaye awọn centroids adugbo bi awọn ijinna Euclidean. Fun aworan titẹ sii ti px,y (x ati y jẹ ipinnu ni awọn piksẹli), CK jẹ aarin ti walẹ iṣupọ; Aworan yii le jẹ ipin (iṣupọ) si awọn iṣupọ K nipa lilo K-means63. Awọn igbesẹ ikẹhin ti K-tumosi iṣupọ algorithm jẹ:
Igbesẹ 2. Ṣe iṣiro iwọn ọmọ ẹgbẹ ti gbogbo awọn piksẹli ni ibamu si centroid lọwọlọwọ. Fun apẹẹrẹ, o jẹ iṣiro lati aaye Euclidean d laarin aarin ati ẹbun kọọkan:
Igbesẹ 3 Fi piksẹli kọọkan si centroid ti o sunmọ julọ. Lẹhinna tun ṣe iṣiro awọn ipo centroid K gẹgẹbi atẹle:
Igbesẹ 4. Tun ilana naa tun ṣe (awọn idogba (7) ati (8)) titi ti awọn centroids yoo fi pejọ. Awọn abajade didara iṣupọ ikẹhin ti ni ibatan gaan pẹlu yiyan aipe ti centroids63 ibẹrẹ. Fun eto data PEEM ti awọn aworan irin, ni igbagbogbo X (x × y × λ) jẹ cube kan ti data orun 3D, lakoko ti awọn aake x ati y ṣe aṣoju alaye aaye (ipinnu piksẹli) ati λ axis ni ibamu si ipo iwoye agbara ti awọn photons. algorithm K-tumo si ni a lo lati ṣawari awọn agbegbe ti iwulo ni data X-PEEM nipasẹ yiya sọtọ awọn piksẹli (awọn iṣupọ tabi awọn bulọọki) ni ibamu si awọn abuda iwoye wọn ati yiyo centroid ti o dara julọ (iṣan oju iwoye XAS) fun itupalẹ kọọkan (iṣupọ). O jẹ lilo lati ṣe iwadi pinpin aye, awọn ayipada iwoye agbegbe, ihuwasi ifoyina ati ipo kemikali. Fun apẹẹrẹ, K-tumosi iṣupọ algorithm ni a lo fun Fe L-eti ati awọn agbegbe Cr L-eti ni iṣẹ-gbigbona ati tutu-yiyi X-PEEM. Awọn nọmba oriṣiriṣi ti K-clusters (awọn agbegbe microstructural) ni idanwo lati wa awọn iṣupọ ati awọn centroids ti o dara julọ. Nigbati aworan naa ba han, awọn piksẹli yoo tun pin si awọn centroids iṣupọ to tọ. Pipin awọ kọọkan ni ibamu si aarin iṣupọ, ti n ṣafihan iṣeto aye ti kemikali tabi awọn nkan ti ara. Awọn centroids ti a jade jẹ awọn akojọpọ laini ti iwoye mimọ.
Data ti n ṣe atilẹyin awọn abajade iwadi yii wa lati ọdọ onkọwe WC oniwun lori ibeere ti o ni oye.
Sieurin, H. & Sandström, R. Fracture toughness ti a welded duplex alagbara, irin. Sieurin, H. & Sandström, R. Fracture toughness ti a welded duplex alagbara, irin. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Fracture toughness ti welded duplex alagbara, irin. Sieurin, H. & Sandström, R. 焊接双相不锈钢的断裂韧性。 Sieurin, H. & Sandstrom, R. 焊接双相不锈钢的断裂韧性。 Sieurin, H. & Sandström, R. Sieurin, H. & Sandström, R. Fracture toughness ti welded duplex alagbara, irin.ise agbese. fractal. onírun. 73, 377-390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Ibajẹ resistance ti awọn irin alagbara duplex ni awọn acids Organic ti a yan ati awọn agbegbe Organic acid / chloride. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Ibajẹ resistance ti awọn irin alagbara duplex ni awọn acids Organic ti a yan ati awọn agbegbe Organic acid / chloride.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. ati Van Der Merwe, J. Ibajẹ resistance ti awọn irin alagbara irin duplex ni awọn agbegbe pẹlu diẹ ninu awọn acids Organic ati Organic acids/chlorides. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. ati Van Der Merwe, J. Ibajẹ resistance ti awọn irin alagbara irin duplex ni awọn agbegbe pẹlu diẹ ninu awọn acids Organic ati Organic acids/chlorides.anticorrosive. Ọna Mater 57, 107-117 (2010).
Barella S. et al. Ibajẹ-oxidizing-ini ti Fe-Al-Mn-C duplex alloys. Awọn ohun elo 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Titun iran ti Super duplex steels fun ẹrọ gaasi ati epo gbóògì. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Titun iran ti Super duplex steels fun ẹrọ gaasi ati epo gbóògì.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Iran titun ti awọn irin duplex Super fun epo ati ẹrọ iṣelọpọ gaasi.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Iran titun ti awọn irin nla duplex fun gaasi ati ohun elo iṣelọpọ epo. E3S webinar. 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Iwadi ti gbona abuku ihuwasi ti ile oloke meji alagbara, irin ite 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Iwadi ti gbona abuku ihuwasi ti ile oloke meji alagbara, irin ite 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. A iwadi ti Gbona abuku ihuwasi ti Iru 2507 Duplex alagbara, irin. Irin. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 级双相不锈钢的热变形行为研究。 Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507Kingklang, S. ati Utaisansuk, V. Iwadi ti Gbona abuku ihuwasi ti Iru 2507 Duplex alagbara, irin. Irin.omo ile iwe. ifarakanra. A 48, 95–108 (2017).
Zhou, T. et al. Ipa ti yiyi tutu ti iṣakoso lori microstructure ati awọn ohun-ini ẹrọ ti cerium-iyipada Super-duplex SAF 2507 irin alagbara, irin. omo ile iwe. ijinle sayensi. ise agbese. Ọdun 766, ọdun 138352 (2019).
Zhou, T. et al. Gbigbona-idibajẹ-induced be ati darí-ini ti cerium-iyipada Super-duplex SAF 2507 alagbara, irin. J. Alma mater. ojò ipamọ. ọna ẹrọ. Ọdun 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Ipa ti toje aiye eroja lori ga otutu ifoyina ihuwasi ti austenitic irin. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Ipa ti toje aiye eroja lori ga otutu ifoyina ihuwasi ti austenitic irin.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. ati Zheng K. Ipa ti awọn eroja aiye toje lori ihuwasi ti austenitic irin labẹ ga otutu ifoyina. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. 稀土元素对奥氏体钢高温氧化行为的影响。 Zheng, Z., Wang, S., Gigun, J., Wang, J. & Zheng, K.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. ati Zheng K. Ipa ti awọn eroja aiye toje lori ihuwasi ti awọn irin austenitic ni ifoyina otutu otutu.ipata. ijinle sayensi. Ọdun 164, ọdun 108359 (2020).