O ṣeun fun lilo si Nature.com.Ẹya ẹrọ aṣawakiri ti o nlo ni 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).Lakoko, lati rii daju pe atilẹyin tẹsiwaju, a yoo ṣe aaye naa laisi awọn aza ati JavaScript.
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 ti wa ni asa ni nkan ṣe pẹlu iparun ti awọn wọnyi fẹlẹfẹlẹ, sugbon ṣọwọn ni airi ipele, da lori awọn Oti ti awọn dada inhomogeneity.Ninu iṣẹ yii, orisirisi awọn ohun elo kemikali dada nanoscale ti a rii nipasẹ microscopy spectroscopic ati itupalẹ chemometric lairotẹlẹ jẹ gaba lori jijẹ ati ipata ti cerium tutu ti yiyi ti a ti yipada Super duplex alagbara, irin 2507 (SDSS) lakoko ihuwasi ibajẹ gbigbona rẹ.apa ohun.Bó tilẹ jẹ pé X-ray photoelectron maikirosikopu fihan jo aṣọ agbegbe ti awọn adayeba Layer Cr2O3, tutu ti yiyi SDSS fihan ko dara passivation esi nitori awọn etiile pinpin Fe3+ ọlọrọ nanoislands lori Fe/Cr oxide Layer.Imọye yii ni ipele atomiki n pese oye ti o jinlẹ ti ipata irin alagbara irin ati pe a nireti lati ṣe iranlọwọ lati koju ibajẹ ti awọn irin-giga alloy ti o jọra.
Niwọn igba ti a ti ṣẹda irin alagbara irin, ipata ipata ti awọn alloys ferrochromium ni a ti sọ si chromium, eyiti o ṣe afẹfẹ oxide/oxyhydroxide to lagbara ti n ṣafihan ihuwasi passivating ni ọpọlọpọ awọn agbegbe.Akawe si mora (austenitic ati ferritic) alagbara, irin, Super duplex alagbara, irin (SDSS) pẹlu dara ipata resistance ni superior darí properties1,2,3.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 mu abajade igbesi aye iṣẹ to gun ati awọn ohun elo gbooro ni iṣakoso idoti, awọn apoti kemikali, ati epo ati gaasi ti ita4.Sibẹsibẹ, awọn dín ibiti o ti ooru itọju awọn iwọn otutu ati ko dara formability idilọwọ awọn oniwe-jakejado ilowo ohun elo.Nitorinaa, SDSS ti jẹ atunṣe lati mu ilọsiwaju awọn ohun-ini loke.Fun apẹẹrẹ, iyipada Ce ati awọn afikun giga ti N 6, 7, 8 ni a ṣe ni 2507 SSS (Ce-2507).Idojukọ ti o yẹ ti 0.08 wt.% ano ilẹ toje (Ce) ni ipa anfani lori awọn ohun-ini ẹrọ ti DSS, bi o ṣe n mu isọdọtun ọkà ati agbara ala-ọka dara.Wọ ati resistance ipata, agbara fifẹ ati agbara ikore, ati iṣẹ ṣiṣe gbona tun ti ni ilọsiwaju9.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 (iwọn otutu, otutu ati gbona) lati ṣaṣeyọri awọn ohun-ini ẹrọ ti o dara julọ6,7,8.Bibẹẹkọ, idiwọ ipata ti o dara julọ ti SDSS jẹ nitori wiwa fiimu oxide tinrin lori dada, eyiti o ni ipa nipasẹ ọpọlọpọ awọn ifosiwewe, bii wiwa ti ọpọlọpọ awọn ipele pẹlu awọn aala ọkà oriṣiriṣi, awọn itọsi aifẹ ati awọn aati oriṣiriṣi.microstructure inhomogeneous ti inu ti awọn oriṣiriṣi austenitic ati awọn ipele ferritic ti bajẹ 7.Nitorinaa, iwadi ti awọn ohun-ini microdomain ti iru awọn fiimu ni ipele ti eto eletiriki jẹ pataki pataki fun agbọye ipata SDSS ati nilo awọn imuposi idanwo idiju.Titi di isisiyi, awọn ọna ifarabalẹ dada bii Auger elekitironi spectroscopy11 ati X-ray photoelectron spectroscopy12,13,14,15 bakanna bi eto fọtoelectron photoelectron X-ray lile ṣe iyatọ, ṣugbọn nigbagbogbo kuna lati yapa, awọn ipinlẹ kemikali ti ipin kanna ni awọn aaye oriṣiriṣi ni aaye lori nanoscale.Ọpọlọpọ awọn ijinlẹ aipẹ ti sopọ mọ oxidation agbegbe ti chromium si ihuwasi ibajẹ ti a ṣe akiyesi ti awọn irin alagbara austenitic 17, awọn irin alagbara 18 martensitic, ati SDSS 19, 20. Sibẹsibẹ, awọn ijinlẹ wọnyi ti dojukọ pataki lori ipa ti ẹda-ara ti Cr (fun apẹẹrẹ, Cr3 + oxidation state) lori ipata 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 jogun iwọn kekere ti a ṣe ilana thermomechanically ni isunmọ si ara wọn, ṣugbọn yatọ ni akopọ ati ipo ifoyina16,21.Nitorinaa, iṣafihan iparun ti awọn fiimu oxide ati lẹhinna pitting nilo oye ti inhomogeneity dada ni ipele airi.Laibikita awọn ibeere wọnyi, awọn igbelewọn pipo gẹgẹbi isọdọtun ifoyina ti ita, paapaa ti irin lori iwọn nano/atomic, ṣi wa ni aini ati pataki wọn fun idena ipata jẹ airotẹlẹ.Titi di aipẹ, ipo kẹmika ti awọn oriṣiriṣi awọn eroja, bii Fe ati Ca, ni a ṣe apejuwe ni iwọn lori awọn ayẹwo irin ni lilo microscopy X-ray photoelectron microscopy (X-PEEM) ni awọn ile-iṣẹ itanna synchrotron nanoscale.Ni idapọ pẹlu awọn ilana imọ-ẹrọ gbigba X-ray ti o ni imọra kemikali (XAS), X-PEEM jẹ ki wiwọn XAS pẹlu aaye giga ati ipinnu iwoye, n pese alaye kemikali nipa akopọ akọkọ ati ipo kemikali rẹ pẹlu ipinnu aaye si isalẹ si iwọn nanometer 23.Ṣiṣayẹwo iwoye oju-iwe ayelujara ti aaye ti ibẹrẹ labẹ maikirosikopu n ṣe iranlọwọ fun awọn adanwo kẹmika agbegbe ati pe o le ṣe afihan awọn ayipada kemikali ti a ko ti ṣawari tẹlẹ ninu Layer Fe.
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 K-tumosi iṣupọ chemometric data24 lati ṣe maapu akojọpọ kemikali agbaye (heterogeneity) ti awọn eroja ti o kan, pẹlu awọn ipinlẹ kemikali wọn ti a gbekalẹ ni aṣoju iṣiro.Ko dabi ọran ibile ti ipata ti o ṣẹlẹ nipasẹ fifọ fiimu oxide chromium, passivation ti ko dara lọwọlọwọ ati ailagbara ipata ti ko dara ni a da si awọn nanoislands ọlọrọ Fe3 + agbegbe ti o sunmọ Fe/Cr oxide Layer, eyiti o le jẹ abajade ti awọn oxides aabo.Ni aaye ti idinku, a ṣẹda fiimu ti o fa ibajẹ.
Iwa ibajẹ ti SDSS 2507 ti o bajẹ ni a kọkọ ṣe ayẹwo ni lilo awọn iwọn elekitiroki.Lori ọpọtọ.Nọmba 1 ṣe afihan awọn iyipo Nyquist ati Bode fun awọn ayẹwo ti a yan ni ekikan (pH = 1) awọn 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 iwọn otutu yara iduroṣinṣin, awọn itupalẹ wọnyi pese oye si awọn iṣẹlẹ ikuna ti o pọju ati awọn ilana ipata lẹhin.Awọn deede Circuit (Fig. 1d) ti a lo lati fi ipele ti electrochemical impedance spectroscopy (EIS) sipekitira, ati awọn ti o baamu ibamu esi ti wa ni han ni Table 1. Ailopin idaji iyika han nigba ti igbeyewo ojutu mu ati ki o gbona sise awọn ayẹwo, nigba ti o baamu fisinuirindigbindigbin idaji iyika wà tutu ti yiyi (Fig. 1b).Ninu iwoye EIS, redio olominira ni a le gbero bi resistance polarization (Rp) 25,26.RP ti ojutu ti a tọju SDSS ni Tabili 1 jẹ nipa 135 kΩ cm-2, sibẹsibẹ fun iṣẹ gbona ati tutu ti yiyi SDSS a le rii awọn iye kekere pupọ ti 34.7 ati 2.1 kΩ cm–2 ni atele.Idinku pataki yii ni RP tọkasi ipa ipakokoro ti abuku ṣiṣu lori passivation ati ipata resistance, bi o ṣe han ninu awọn ijabọ iṣaaju 27, 28, 29, 30.
a Nyquist, b, c Bode ikọjujasi ati alakoso awọn aworan atọka, ati awọn ẹya deede Circuit awoṣe fun d, ibi ti RS ni awọn electrolyte resistance, Rp ni polarization resistance, ati QCPE ni awọn ibakan alakoso ano oxide lo lati awoṣe awọn ti kii-bojumu capacitance (n) .Awọn wiwọn EIS ni a ṣe ni agbara ko si fifuye.
Awọn aiṣedeede ibere akọkọ ni a fihan ninu aworan atọka Bode ati ipo igbohunsafẹfẹ giga ti o duro fun 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 iye ti o pọju ni ibiti o pọju igbohunsafẹfẹ, ati lẹhinna dinku (Fig. 1c).Bibẹẹkọ, ni gbogbo awọn ọran mẹta iye ti o pọ julọ tun kere ju 90 °, ti n tọka ihuwasi capacitive ti kii ṣe bojumu nitori pipinka capacitive.Bayi, awọn QCPE ibakan alakoso ano (CPE) ti lo lati soju fun awọn interfacial capacitance pinpin yo lati dada roughness tabi inhomogeneity, paapa ni awọn ofin ti atomiki asekale, fractal geometry, elekiturodu porosity, ti kii-aṣọ o pọju, ati dada ti o gbẹkẹle lọwọlọwọ pinpin.Electrode geometry31,32.Imudani CPE:
nibiti j jẹ nọmba ero inu ati ω jẹ igbohunsafẹfẹ angula.QCPE jẹ iyasọtọ igbagbogbo ominira igbagbogbo si agbegbe ṣiṣi ti nṣiṣe lọwọ ti elekitiroti.n ni a dimensionless nọmba agbara ti o se apejuwe awọn iyapa lati awọn bojumu capacitive ihuwasi ti a kapasito, ie awọn jo n ni lati 1, awọn jo CPE ni lati funfun capacitance, ati ti o ba n ti wa ni sunmo si odo, o jẹ resistance.Iyapa kekere ti n, isunmọ si 1, tọkasi ihuwasi capacitive ti ko bojumu ti dada lẹhin idanwo polarization.QCPE ti tutu ti yiyi SDSS jẹ ga julọ ju awọn ọja ti o jọra lọ, eyiti o tumọ si pe didara dada ko 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 ibajẹ ti o ga julọ ti SDSS nitori wiwa fiimu oxide aabo palolo lori dada17.Fiimu passivating yii maa n jẹ ọlọrọ ni Cr3+ oxides ati/tabi awọn hydroxides, ti o kun Fe2+, Fe3+ oxides ati/tabi (oxy) hydroxides 33.Pelu awọn kanna dada uniformity, passivating oxide Layer, ko si si ri ṣẹ egungun lori dada, bi ṣiṣe nipasẹ awọn aworan airi, 6,7 awọn ipata ihuwasi ti gbona-ṣiṣẹ ati ki o tutu-yiyi SDSS ti o yatọ si ati nitorina nilo ni-ijinle iwadi ti awọn microstructure abuku ati igbekale ti ohun kikọ silẹ ti irin.
Awọn ohun elo microstructure ti irin alagbara, irin ti o bajẹ ni a ṣe iwadii ni iwọn nipa lilo inu ati synchrotron agbara-giga X-ray (Awọn eeya afikun 1, 2).Itupalẹ alaye ni a pese ni Alaye Afikun.Botilẹjẹpe eyi ni ibamu pupọ julọ si iru ipele akọkọ, awọn iyatọ ni a rii ni awọn ipin iwọn didun ti awọn ipele, eyiti a ṣe atokọ ni Tabili Afikun 1. Iyatọ naa le jẹ nitori ida apakan alakoso orisirisi ni dada ati ida iwọn didun (XRD) koko-ọrọ si oriṣiriṣi ijinle wiwa pẹlu lilo diffraction X-ray pẹlu ọpọlọpọ awọn orisun agbara ti awọn fọto isẹlẹ.Iwọn ti o ga julọ ti austenite ni awọn apẹẹrẹ yiyi tutu, ti o pinnu nipasẹ XRD lati orisun yàrá kan, tọkasi passivation ti o dara julọ ati atẹle ipata ti o dara julọ35, lakoko ti deede ati awọn abajade iṣiro tọkasi 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 ti o ṣiṣẹ ni o ṣe afihan iseda ti oka diẹ sii, ti o ṣe afihan awọn irugbin ti o ni iwọn micron, lakoko ti awọn oruka ti o nipọn ti a ṣe akiyesi ni awọn apẹrẹ ti o tutu (Afikun 3).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 ninu awọn ipinlẹ kemikali ti awọn microdomains ti awọn eroja alakọbẹrẹ ti ṣe iwadi ni ọna ṣiṣe nipa lilo X-PEEM.Pelu opo ti awọn eroja alloying, Cr, Fe, Ni, ati Ce39 ni a yan nibi nitori Cr jẹ ẹya pataki fun dida fiimu palolo, Fe jẹ ẹya akọkọ ninu irin, ati Ni ṣe alekun passivation ati iwọntunwọnsi eto ipele ferrite-austenitic ati idi ti iyipada Ce.Nipa titunṣe agbara ti itọsi synchrotron, RAS ti a bo lati inu ilẹ pẹlu awọn ẹya akọkọ ti Cr (eti L2.3), Fe (eti L2.3), Ni (eti L2.3) ati Ce (eti M4.5).gbona lara ati ki o tutu sẹsẹ Ce-2507 SDSS.Ayẹwo data ti o yẹ ni a ṣe nipasẹ iṣakojọpọ isọdọtun agbara pẹlu data ti a tẹjade (fun apẹẹrẹ XAS 40, 41 lori Fe L2, awọn egbegbe 3).
Lori ọpọtọ.Nọmba 2 ṣe afihan awọn aworan X-PEEM ti iṣẹ-gbigbona (Fig. 2a) ati tutu-yiyi (Fig. 2d) Ce-2507 SDSS ati awọn egbe XAS ti o ni ibamu ti Cr ati Fe L2,3 ni awọn ipo ti a samisi kọọkan.L2,3 eti ti XAS ṣe iwadii awọn ipinlẹ 3d ti ko ni iṣiṣẹ lẹhin photoexcitation elekitironi ni awọn ipele pipin iyipo-orbit 2p3/2 (eti L3) ati 2p1/2 (L2 eti).Alaye nipa ipo valence ti Cr ni a gba lati XAS ni eti L2,3 ni aworan 2b, e.Ifiwera pẹlu awọn onidajọ.42,43 fihan pe awọn oke mẹrin ni a ṣe akiyesi nitosi eti L3, ti a npè ni A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV) ati D (582.2 eV), ti o ṣe afihan octahedral Cr3 +, ti o baamu si ion Cr2O3.Awọn iwoye esiperimenta gba pẹlu awọn iṣiro imọ-jinlẹ ti o han ni awọn panẹli b ati e, ti a gba lati awọn iṣiro pupọ ti aaye gara 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 X-PEEM gbona aworan ti thermally dibajẹ SDSS bamu si b Cr L2.3 eti ati c Fe L2.3 eti, d X-PEEM gbona aworan ti tutu ti yiyi SDSS bamu si e Cr L2.3 eti ati f Fe L2 .3 eti ẹgbẹ (f).Awọn iwoye XAS ti wa ni igbero ni awọn ipo aye oriṣiriṣi ti o samisi lori awọn aworan igbona (a, d), 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, lo paleti igbona 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 ko yipada.Afikun iyaworan.Awọn nọmba 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 awọn ipinlẹ ifoyina ti Ni2+ lori gbogbo oju iwọn ti iṣẹ-gbigbona ati awọn apẹẹrẹ ti yiyi tutu (Ibaraẹnisọrọ Afikun).O yẹ ki o ṣe akiyesi pe, ninu ọran ti awọn apẹẹrẹ ti o ṣiṣẹ gbona, ifihan XAS ti Ce ko ṣe akiyesi, lakoko ti awọn apẹẹrẹ ti yiyi tutu, a ṣe akiyesi spekitiriumu ti Ce3 +.Awọn akiyesi ti Ce to muna ni tutu-yiyi awọn ayẹwo fihan wipe Ce o kun han ni awọn fọọmu ti precipitates.
Ninu SDSS ti o gbona, ko si iyipada igbekalẹ agbegbe ni XAS ni eti Fe L2,3 ti a ṣe akiyesi (Fig. 2c).Sibẹsibẹ, Fe matrix micro-agbegbe yi ipo kemikali rẹ pada ni awọn aaye meje ti a yan laileto ti SDSS tutu-yiyi, bi o ṣe han ni aworan 2f.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 nipasẹ 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 apapọ 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 jẹ aṣoju nipasẹ Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3] fun apẹẹrẹ 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 sọ tẹlẹ ninu iwe ti tẹlẹ, 45 botilẹjẹpe ipin kikankikan ti awọn mejeeji yatọ, ipin kikankikan wọn fun apẹẹrẹ / t2g jẹ ≈1, lakoko yii ipin kikankikan ti a ṣe akiyesi eg / t2g jẹ nipa 1. Eyi ṣe ofin jade pe o ṣeeṣe pe ni ipo lọwọlọwọ nikan Fe3 + wa.Ṣiyesi ọran ti Fe3O4 pẹlu mejeeji Fe2 + ati Fe3 +, ẹya akọkọ, eyiti a mọ lati ni alailagbara (ti o lagbara) L3 eti fun Fe, tọkasi nọmba ti o kere julọ (tobi) ti awọn ipinlẹ t2g ti ko ni iṣiṣẹ.Eyi kan si Fe2 + (Fe3+), eyiti o fihan pe ẹya akọkọ ti ilosoke tọkasi ilosoke ninu akoonu ti Fe2 + 47.Awọn abajade wọnyi fihan pe ibagbepo ti Fe2 + ati γ-Fe2O3, α-Fe2O3 ati/tabi Fe3O4 jẹ gaba lori lori oju tutu-yiyi ti awọn akojọpọ.
Awọn aworan aworan igbona photoelectron ti o tobi si ti XAS spectra (a, c) ati (b, d) Líla Fe L2,3 eti ni orisirisi awọn ipo aaye laarin awọn agbegbe ti a yan 2 ati E ni Ọpọtọ.2d.
Awọn data esiperimenta ti a gba (Fig. 4a ati Aworan 11) ti wa ni igbero ati ki o ṣe afiwe pẹlu data fun awọn agbo ogun mimọ 40, 41, 48. Awọn oriṣiriṣi oriṣiriṣi mẹta ti a ṣe akiyesi Fe L-eti XAS spectra (XAS- 1, XAS-2 ati XAS-3: Fig. 4a).Ni pato, spectrum 2-a (ti a npe ni XAS-1) ni aworan 3b ti o tẹle pẹlu 2-b (ti a npe ni XAS-2) ni a ṣe akiyesi lori gbogbo agbegbe wiwa, lakoko ti a ṣe akiyesi spectra bi E-3 ni nọmba 3d (ti a npe ni XAS-3) ni awọn ipo pataki.Gẹgẹbi ofin, awọn ipilẹ mẹrin ni a lo lati ṣe idanimọ awọn ipinlẹ valence ti o wa ninu apẹẹrẹ ti o wa labẹ iwadi: (1) awọn abuda iwoye L3 ati L2, (2) awọn ipo agbara ti awọn abuda L3 ati L2, (3) iyatọ agbara L3-L2., ( 4) Iwọn kikankikan L2/L3.Gẹgẹbi awọn akiyesi wiwo (Fig. 4a), gbogbo awọn ẹya mẹta Fe, eyun, Fe0, Fe2 +, ati Fe3 +, wa lori aaye SDSS labẹ iwadi.Iwọn kikankikan ti iṣiro L2/L3 tun tọka si wiwa gbogbo awọn paati mẹta.
a Simulated XAS spectra of Fe pẹlu šakiyesi meta o yatọ si esiperimenta data (lile XAS-1, XAS-2 ati XAS-3 ni ibamu si 2-a, 2-b ati E-3 ni eeya. 2 ati 3) Comparison , Octahedrons Fe2 +, Fe3 + pẹlu crystal aaye iye ti 1.0 eV, ati ki o towoto XAS-1. , XAS-3) ati awọn ti o baamu data LCF iṣapeye (lile dudu ila), ati ki o tun ni awọn fọọmu XAS-3 spectra pẹlu Fe3O4 (adalu ipinle ti Fe) ati Fe2O3 (funfun Fe3 +) awọn ajohunše.
Asopọmọra laini ibamu (LCF) ti awọn iṣedede mẹta 40, 41, 48 ni a lo lati ṣe iwọn akojọpọ ohun elo afẹfẹ iron.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 gba sinu akọọlẹ ni gbogbo awọn ọran nitori otitọ pe a ṣe akiyesi ledge kekere kan ni gbogbo data, ati nitori otitọ pe irin irin 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. оляет 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.事实上，X-PEEM 对Fe（~6 nm）49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. м), что позволяет обнаруживать сигнал от железной матрицы (Fe0) ниже пассивирующего слоя. Ni otitọ, ijinle wiwa ti Fe (~ 6 nm) 49 nipasẹ X-PEEM tobi ju sisanra ti a reti ti Layer oxide (die-die> 4 nm), eyiti o fun laaye ni wiwa 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.4b ṣe afihan irisi XAS-1 fun apapo Fe2 + ati Fe3 +, nibiti awọn ipin ti Fe2 + ati Fe3 + jẹ iru nipasẹ 45%, ti o nfihan awọn ipinlẹ ifoyina idapọpọ ti Fe.Lakoko fun irisi XAS-2, ipin ti Fe2 + ati Fe3+ di ~ 30% ati 60%, lẹsẹsẹ.Fe2+ ​​kere ju Fe3+.Ipin Fe2+ si Fe3, dogba si 1:2, tumọ si pe Fe3O4 le ṣe agbekalẹ ni ipin kanna laarin awọn ions Fe.Ni afikun, fun XAS-3 spectrum, ogorun ti Fe2 + ati Fe3 + di ~ 10% ati 80%, eyi ti o tọka si 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 spekitiriumu ti wa ni igbero pẹlu oriṣiriṣi Fe3 + awọn ajohunše ni Nọmba 4e, ti n ṣafihan ibajọra si awọn iṣedede mejeeji nigbati o ba gbero B tente oke.Bibẹẹkọ, kikankikan ti awọn oke ejika (A: lati Fe2 +) ati ipin kikankikan B/A fihan pe spekitiriumu XAS-3 sunmọ, ṣugbọn ko ṣe deede pẹlu spekitiriumu ti γ-Fe2O3.Ti a fiwera si olopobobo γ-Fe2O3, Fe 2p XAS tente oke ti A SDSS ni iwọn diẹ ti o ga julọ (Fig. 4e), eyiti o tọkasi kikankikan giga ti Fe2+.Botilẹjẹpe irisi XAS-3 jẹ iru si ti γ-Fe2O3, nibiti Fe3 + wa ni awọn ipo Oh ati Td, idanimọ ti awọn ipinlẹ valence oriṣiriṣi ati isọdọkan nikan ni eti L2,3 tabi ipin kikankikan L2/L3 jẹ iṣoro kan.koko-ọrọ ti ijiroro ti nlọ lọwọ nitori idiju ti awọn oriṣiriṣi awọn ifosiwewe ti o ni ipa lori spectrum ikẹhin41.
Ni afikun si awọn iyatọ sipekitira ni ipo 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 tun ṣe ayẹwo nipasẹ ṣiṣe iyasọtọ gbogbo awọn iwoye XAS ti a gba lori dada ayẹwo nipa lilo ọna iṣupọ K-ọna..Awọn profaili eti Cr L ti ṣeto lati dagba 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 rii bi iru, nitori pe awọn centroids meji ti iwoye XAS Cr jẹ afiwera.Awọn apẹrẹ iwoye wọnyi ti awọn iṣupọ meji naa fẹrẹ jọra si awọn ti o baamu Cr2O342, eyiti o tumọ si pe awọn fẹlẹfẹlẹ Cr2O3 jẹ boṣeyẹ ni aye lori SDSS.
Cr L K-tumọ si awọn iṣupọ agbegbe eti, ati b jẹ awọn centroids XAS ti o baamu.Awọn abajade ti K-tumosi X-PEEM lafiwe ti tutu-yiyi SDSS: c Cr L2.3 ekun eti ti K-tumosi iṣupọ ati d bamu XAS centroids.
Lati ṣapejuwe awọn maapu eti FeL ti o ni idiwọn diẹ sii, awọn iṣupọ iṣapeye mẹrin ati marun ati awọn centroids ti o somọ (awọn profaili iwoye) ni a lo fun iṣẹ-gbigbona ati awọn apẹẹrẹ yiyi tutu, lẹsẹsẹ.Nitorina, ogorun (%) ti Fe2 + ati Fe3 + ni a le gba nipasẹ fifẹ 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 \(\rm{Fe} + 2e^ – \ to \ rm {Fe}^{2 + (3 + )}\), 0.440 ati 0.036 V, lẹsẹsẹ.Awọn agbegbe ti o ni agbara kekere ni akoonu ti o ga julọ ti apapo Fe3+.Ipinfunni ti o pọju ninu awọn ayẹwo ti o ni aibikita 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 gbẹkẹle ipo miiran ni inu ilohunsoke laminar ti a ṣe akiyesi (Fig. 6b).Ni ilodi si, fun asopọ ti awọn oxides dissimilar pẹlu awọn akoonu oriṣiriṣi ti Fe2 + ati Fe3 + ni SDSS ti o tutu, ọkan le ṣe akiyesi ẹda ti kii ṣe aṣọ ti pseudopotential (Fig. 6c, d).Fe3+ oxides ati/tabi (oxy) hydroxides jẹ awọn eroja akọkọ ti ipata ni irin ati pe o jẹ permeable si atẹgun ati omi50.Ni ọran yii, awọn erekusu ọlọrọ ni Fe3 + ni a gba pe o pin kaakiri agbegbe ati pe a le gbero bi awọn agbegbe ibajẹ.Ni akoko kanna, gradient ni aaye ti o pọju, dipo iye pipe ti agbara, le ṣee lo bi itọkasi fun isọdi ti awọn aaye ipata ti nṣiṣe lọwọ.Pipin aiṣedeede ti Fe2 + ati Fe3 + lori dada ti tutu ti yiyi SDSS le yi kemistri agbegbe pada ki o pese agbegbe dada ti nṣiṣe lọwọ diẹ sii ni didenukole fiimu oxide ati awọn aati ipata, nitorinaa gbigba ipata lemọlemọfún ti matrix irin ti o wa ni abẹlẹ, ti o yọrisi ibajẹ inu.heterogeneity ti awọn ohun-ini ati idinku ninu awọn ohun-ini aabo ti Layer passivating.
K-tumosi awọn iṣupọ ati awọn centroids XAS ti o baamu ni agbegbe Fe L2.3 eti ti X-PEEM ac ajẹku gbona ati df ti SDSS tutu-yiyi.a, d K-tumọ si awọn igbero iṣupọ ti a bò lori awọn aworan X-PEEM.Agbara pseudoelectrode ti a ṣe iṣiro (Epseudo) ni mẹnuba pẹlu idite iṣupọ K-tumosi.Imọlẹ ti aworan X-PEEM, bii awọ ti o wa ninu aworan 2 jẹ iwontunwọn si ifunra gbigba X-ray.
Ni ibatan aṣọ Cr ṣugbọn ipo kemikali ti o yatọ ti Fe nyorisi oriṣiriṣi bibajẹ fiimu oxide ati awọn ilana ipata ni iṣẹ-gbigbona ati tutu-yiyi Ce-2507.Ohun-ini yii ti Ce-2507 tutu ti yiyi ti ni iwadi daradara.Nipa dida awọn oxides ati awọn hydroxides ti Fe ni afẹfẹ ibaramu ni iṣẹ didoju fere yii, awọn aati jẹ bi atẹle:
Awọn aati ti o wa loke waye ni awọn oju iṣẹlẹ atẹle ti o da lori itupalẹ X-PEEM.Ejika kekere ti o baamu si Fe0 ni nkan ṣe pẹlu irin ti o wa labẹ irin.Idahun ti Fe ti fadaka pẹlu awọn abajade ayika ni idasile ti Layer Fe (OH) 2 (idogba (5)), eyiti o mu ifihan Fe2+ pọ si ni Fe L-eti XAS.Ifarahan gigun si afẹfẹ le ja si dida Fe3O4 ati/tabi Fe2O3 oxides lẹhin Fe (OH) 252,53.Awọn fọọmu iduroṣinṣin meji ti Fe, Fe3O4 ati Fe2O3, tun le ṣe agbekalẹ ni Layer aabo ọlọrọ Cr3 +, eyiti Fe3O4 fẹran aṣọ ati eto alalepo.Iwaju awọn abajade mejeeji ni awọn ipinlẹ ifoyina dapọ (XAS-1 spectrum).XAS-2 julọ.Oniranran ni pataki ni ibamu si Fe3O4.Lakoko ti akiyesi XAS-3 spectra ni ọpọlọpọ awọn aaye tọkasi iyipada pipe si γ-Fe2O3.Niwọn igba ti ijinle ilaluja ti awọn egungun X-iṣipade jẹ nipa 50 nm, ifihan agbara lati Layer isalẹ ni abajade kikankikan ti o ga julọ ti oke A.
Awọn iwoye XPA fihan pe paati Fe ninu fiimu oxide ni eto ti o fẹlẹfẹlẹ ni idapo pẹlu Layer oxide Cr.Ni idakeji si awọn ami ti passivation nitori inhomogeneity agbegbe ti Cr2O3 nigba ipata, pelu awọn aṣọ Layer ti Cr2O3 ninu ise yi, kekere ipata resistance ti wa ni woye ninu apere yi, paapa fun tutu-yiyi apẹẹrẹ.Iwa ti a ṣe akiyesi ni a le loye bi iyatọ ti ipo ifoyina kemikali ni ipele oke (Fe), eyiti o ni ipa lori iṣẹ ipata.Nitori stoichiometry kanna ti oke (iron oxide) ati kekere Layer (chromium oxide) 52,53 ibaraenisepo ti o dara julọ (adhesion) laarin wọn nyorisi gbigbe lọra ti irin tabi awọn ions atẹgun ninu lattice, eyiti, ni ọna, nyorisi ilosoke ninu ipata resistance.Nitorinaa, ipin stoichiometric lemọlemọfún, ie ọkan ipo ifoyina ti Fe, jẹ ayanfẹ si awọn iyipada stoichiometric abrupt.SDSSS ti o ni igbona-ooru naa ni oju aṣọ aṣọ diẹ sii, Layer aabo iwuwo, ati aabo ipata to dara julọ.Lakoko ti o jẹ fun SDSS tutu-yiyi, wiwa Fe3 + - awọn erekuṣu ọlọrọ labẹ ipele aabo rú iṣotitọ ti dada ati fa ibajẹ galvanic pẹlu sobusitireti ti o wa nitosi, eyiti o yori si idinku didasilẹ ni Rp (Table 1).Iwoye EIS ati idiwọ ipata rẹ dinku.O le rii pe pinpin agbegbe ti awọn erekusu ọlọrọ Fe3 + nitori ibajẹ ṣiṣu ni pataki ni ipa lori resistance ipata, eyiti o jẹ aṣeyọri ninu iṣẹ yii.Nitorinaa, iwadii yii ṣafihan awọn aworan airi airi ti idinku ninu resistance ipata ti awọn ayẹwo SDSS ti a ṣe iwadi nipasẹ ọna abuku ṣiṣu.
Ni afikun, botilẹjẹpe alloying pẹlu awọn eroja ilẹ to ṣọwọn ni awọn irin-ala-meji ṣe afihan iṣẹ ṣiṣe to dara julọ, ibaraenisepo ti ẹya afikun yii pẹlu matrix irin kọọkan ni awọn ofin ti ihuwasi ibajẹ ni ibamu si data airi airi iwoye wa ṣiye.Ifarahan ti awọn ifihan agbara Ce (nipasẹ XAS M-egbe) yoo han ni awọn aaye diẹ nikan lakoko yiyi tutu, ṣugbọn o padanu lakoko abuku gbigbona ti SDSS, ti o nfihan ojoriro agbegbe ti Ce ni matrix irin, dipo isokan alloying.Lakoko ti ko ṣe ilọsiwaju awọn ohun-ini ẹrọ ti SDSS6,7 ni pataki, wiwa awọn eroja aiye toje dinku iwọn awọn ifisi ati pe a ro pe o ṣe idiwọ pitting ni agbegbe ibẹrẹ54.
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 naa idi ti irin alagbara, irin ba bajẹ paapaa labẹ ipele ohun elo afẹfẹ aabo nipasẹ didiyediwọn microstructure rẹ, kemistri dada, ati sisẹ ifihan agbara ni lilo K-tumosi iṣupọ.O ti fi idi rẹ mulẹ pe awọn erekusu ọlọrọ ni Fe3 +, pẹlu octahedral wọn ati isọdọkan tetrahedral pẹlu gbogbo ẹya ti idapọmọra Fe2 +/Fe3 +, jẹ orisun ibajẹ ati ipata ti fiimu oxide tutu-yiyi SDSS.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 ọna ni ṣiṣe ipinnu ipa ti orisirisi awọn kemikali nanoscale lori ipata, iṣẹ ti nlọ lọwọ ni a nireti lati ṣe iyanju awọn ilana ṣiṣe ẹrọ lati mu ilọsiwaju ipata ti awọn irin alagbara irin alagbara nigba ṣiṣe irin.
Lati mura Ce-2507 SDSS ingot ti a lo ninu iwadi yii, akopọ ti o dapọ pẹlu Fe-Ce titunto si alloy edidi pẹlu ọpọn irin funfun kan ti yo ni 150 kg alabọde ifasilẹ ileru lati gbejade irin didà ati ki o dà sinu m.Awọn akojọpọ kẹmika ti a ṣewọn (wt%) ti wa ni atokọ ni Tabili Iyọnda 2. Awọn ingots ti gbona akọkọ ti a da sinu awọn bulọọki.Lẹhinna o ti parẹ ni 1050 ° C fun awọn iṣẹju 60 lati gba irin ni ipo ti 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 cylindrical (φ10 mm × 15 mm) fun funmorawon gbigbona ni a ṣe ilana ki ipo ti silinda naa ni afiwe si itọsọna abuku ti bulọọki naa.Imudara iwọn otutu ti o ga julọ ni a ṣe ni awọn iwọn otutu ti o yatọ ni iwọn 1000-1150 ° C nipa lilo afọwọṣe gbona Gleeble-3800 ni iwọn igara igbagbogbo ni iwọn 0.01-10 s-1.Ṣaaju ki abuku, awọn ayẹwo jẹ kikan ni iwọn 10 °C s-1 fun awọn iṣẹju 2 ni iwọn otutu ti a yan lati mu imukuro iwọn otutu kuro.Lẹhin iyọrisi isokan iwọn otutu, ayẹwo naa jẹ alaabo si iye igara otitọ ti 0.7.Lẹhin abuku, awọn ayẹwo naa ni a parun lẹsẹkẹsẹ pẹlu omi lati tọju ọna ti o bajẹ.Apeere ti o ni lile lẹhinna ge ni afiwe si itọsọna funmorawon.Fun iwadi pato yii, a yan apẹrẹ kan pẹlu ipo igara gbigbona ti 1050 ° C, 10 s-1 nitori microhardness ti a ṣe akiyesi ga ju awọn apẹẹrẹ miiran lọ7.
Awọn ayẹwo nla (80 × 10 × 17 mm3) ti ojutu ti o lagbara ti Ce-2507 ni a lo ninu LG-300 asynchronous oni-yipo oni-mẹta kan pẹlu awọn ohun-ini ẹrọ ti o dara julọ laarin gbogbo awọn ipele abuku miiran6.Iwọn igara ati idinku sisanra fun ọna kọọkan jẹ 0.2 m·s-1 ati 5%, lẹsẹsẹ.
Ohun elo Autolab PGSTAT128N elekitirokemika iṣẹ ni a lo fun SDSS awọn wiwọn elekitirokemika lẹhin yiyi tutu si idinku 90% idinku ninu sisanra (1.0 deede igara otitọ) ati lẹhin titẹ gbona ni 1050 ° C fun 10 s-1 si igara otitọ ti 0.7.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.Awọn ayẹwo naa wa ni atunṣe pẹlu iposii, nlọ agbegbe ṣiṣi ti n ṣiṣẹ ti 1 cm2 bi elekiturodu ti n ṣiṣẹ (ẹgbẹ isalẹ ti apẹẹrẹ iyipo).Ṣọra lakoko imularada ti iposii ati iyanrin ti o tẹle ati didan lati yago fun fifọ.Awọn ipele ti n ṣiṣẹ ti wa ni ilẹ ati didan pẹlu idaduro didan didan diamond pẹlu iwọn patiku ti 1 μm, ti a wẹ pẹlu omi distilled ati ethanol, ti 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 si pH = 1.0 ± 0.01 pẹlu HCl ni ibamu si awọn iṣeduro ASTM, ni a lo lati mu iwọn ibajẹ ti irin alagbara irin55 pọ si nitori pe o jẹ ibajẹ ni iwaju awọn ions kiloraidi pẹlu agbara oxidizing to lagbara ati kekere pH Ayika ati awọn ajohunše G24.8Fi ayẹwo bọ inu ojutu idanwo fun wakati 1 lati de ipo ti o duro nitosi ṣaaju ṣiṣe awọn wiwọn eyikeyi.Fun ojutu ti o lagbara, ti a ṣẹda, ati awọn ayẹwo yiyi tutu, awọn wiwọn impedance ni a ṣe ni awọn agbara iyika ṣiṣi (OPC) ti 0.39, 0.33, ati 0.25 V, ni atele, ni iwọn igbohunsafẹfẹ lati 1 105 si 0.1 Hz pẹlu titobi 5 mV.Gbogbo awọn idanwo kemikali ni a tun ṣe ni o kere ju awọn akoko 3 labẹ awọn ipo kanna lati rii daju atunṣe data.
Fun awọn wiwọn HE-SXRD, awọn bulọọki irin duplex onigun mẹrin ti o ni iwọn 1 × 1 × 1.5 mm3 ni a wọn lati ṣe iwọn akojọpọ alakoso tan ina ti wiggler agbara-giga Brockhouse ni CLS, Canada56.Gbigba data ni a ṣe ni Debye-Scherrer geometry tabi geometry gbigbe ni iwọn otutu yara.Iwọn gigun gigun X-ray ti a ṣe pẹlu calibrator 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.Ayẹwo naa wa ni ijinna ti 740 mm lati aṣawari.Iwọn wiwa ti ayẹwo kọọkan jẹ 0.2 × 0.3 × 1.5 mm3, eyiti a pinnu nipasẹ iwọn ina ati sisanra ayẹwo.Gbogbo data ni a gba ni lilo aṣawari agbegbe Perkin Elmer, aṣawari X-ray nronu alapin, awọn piksẹli 200 µm, 40 × 40 cm2 ni lilo akoko ifihan ti 0.3 s ati awọn fireemu 120.
Awọn wiwọn X-PEEM ti awọn eto awoṣe meji ti a yan ni a ṣe ni ibudo ipari Beamline MAXPEEM PEEM 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 laini tan ina naa ni a gba nipasẹ wiwọn spekitiriumu ikore ion ni agbegbe igbadun lati N 1 s si 1 \ (\ pi _g^ \ ast \) nitosi hv = 401 eV ni N2 pẹlu igbẹkẹle ti agbara photon lori E3 / 2, 57. Isunmọ spectra ti a fun ni ΔE nipa iwọn ila iwọn 3. e. 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, Cr 3 eti, Cr 3 eti, Cr 3 eti, Cr 3 eti, Cr, 3, Cr, 3, 3, 2p, Fe 2p, 2p, 2p, 2p, 2p, 2p, 2p, 2p, 3, 3, Fe 2p, Fe 2p, Fe 2p, 2p, 2p, 3, 2p, 2p, 3, 3, Fe 2p, Fe 2p ati Fe 2p. eti. 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 Cr.3 M2p, Cr.3, eti Cr.3. eti. Таkym obrazom, Дергетическое разрешение кала пучка было otseneno kak E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ> 2000 ользовании модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 штрихов/мм для Fe кромка 2p L2, 2p L23 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 ila 1200 / mm fun Fe eti 2p L2, 3, Cr.52, eti L2, Cr.5, eti L2, Cr.2, eti L2, Cr.5, ati SX-2p.因此，光束线能量分辨率估计为E/ΔE = 700 eV/0.3 eV > 2000栅的改进的SX-700因此 ， 光束线 能量 分辨率 为 为线 mm-1 光栅 改进 的 SX-700 单色器 于 于 于 用 用 用Fe 2p L2.3 边缘、Cr 2p L2.3缘.Nitorinaa, nigba lilo SX-700 monochromator ti a ṣe atunṣe pẹlu laini 1200 Si grating.3, Cr eti 2p L2.3, Ni eti 2p L2.3 ati Ce eti M4.5.Ṣe ọlọjẹ agbara photon ni awọn igbesẹ 0.2 eV.Ni agbara kọọkan, awọn aworan PEEM ni a gbasilẹ ni lilo okun-sopọ TVIPS F-216 CMOS aṣawari pẹlu 2 x 2 bins, eyiti o pese ipinnu awọn piksẹli 1024 x 1024 ni aaye wiwo 20µm kan.Akoko ifihan ti awọn aworan jẹ 0.2 s, aropin 16 awọn fireemu.Agbara aworan fọtoelectron ni a yan ni iru ọna lati pese ifihan agbara elekitironi ti o pọju.Gbogbo awọn wiwọn ni a ṣe ni iṣẹlẹ deede ni lilo tan ina fotonu laini.Alaye diẹ sii nipa awọn wiwọn ni a le rii ninu iwadi iṣaaju.Lẹhin ikẹkọ lapapọ ikore elekitironi (TEY) ipo wiwa ati ohun elo rẹ ni X-PEEM49, ijinle idanwo ti ọna yii ni ifoju lati jẹ nipa 4-5 nm fun ifihan agbara Cr ati nipa 6 nm fun Fe.Ijinle Cr jẹ isunmọ si sisanra ti fiimu oxide (~ 4 nm) 60,61 lakoko ti ijinle Fe ti tobi ju sisanra lọ.XRD ti a gba ni eti Fe L jẹ adalu XRD ti irin oxides ati Fe0 lati matrix.Ni akọkọ nla, awọn kikankikan ti awọn ẹrọ itanna emitted wa lati gbogbo awọn ti ṣee ṣe orisi ti elekitironi ti o tiwon si TEY.Bibẹẹkọ, ami ifihan irin funfun nilo agbara kainetik ti o ga julọ fun awọn elekitironi lati kọja nipasẹ Layer oxide si dada ati gbigba nipasẹ olutupalẹ.Ni ọran yii, ifihan Fe0 jẹ pataki nitori awọn elekitironi LVV Auger, ati awọn elekitironi Atẹle ti o jade nipasẹ wọn.Ni afikun, kikankikan TEY ti o ṣe alabapin nipasẹ awọn elekitironi wọnyi bajẹ lakoko ọna abayo elekitironi, siwaju idinku idahun iwoye Fe0 ni maapu iron XAS.
Ṣiṣepọ iwakusa data sinu cube data (data X-PEEM) jẹ igbesẹ pataki ni yiyo alaye ti o yẹ (kemikali tabi awọn ohun-ini ti ara) ni ọna multidimensional.K-tumosi iṣupọ jẹ lilo pupọ ni awọn aaye pupọ, pẹlu iran ẹrọ, ṣiṣe aworan, idanimọ ilana ti ko ni abojuto, oye atọwọda, ati itupalẹ isọdi.Fun apẹẹrẹ, K-tumosi iṣupọ ti ṣe daradara ni ikojọpọ data aworan hyperspectral.Ni opo, fun data ẹya-ara pupọ, K-tumosi algorithm le ṣe akojọpọ wọn ni rọọrun da lori alaye nipa awọn abuda wọn (awọn ohun-ini agbara fọto).K-tumosi iṣupọ jẹ algoridimu aṣetunṣe fun pinpin data si awọn ẹgbẹ K ti kii ṣe agbekọja (awọn iṣupọ), nibiti ẹbun kọọkan jẹ ti iṣupọ kan ti o da lori pinpin aye ti inhomogeneity kemikali ninu akopọ microstructural ti irin.Algoridimu K-tumo si pẹlu awọn ipele meji: ni ipele akọkọ, K centroids ti wa ni iṣiro, ati ni ipele keji, aaye kọọkan ni a yan iṣupọ pẹlu awọn centroids adugbo.Aarin walẹ ti iṣupọ kan jẹ asọye bi itumọ isiro ti awọn aaye data (XAS spectrum) fun iṣupọ yẹn.Awọn ijinna pupọ lo wa lati ṣalaye awọn centroids adugbo bi ijinna Euclidean.Fun aworan titẹ sii ti px,y (nibiti x ati y jẹ ipinnu ni awọn piksẹli), CK jẹ aarin ti walẹ ti 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 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 iṣakojọpọ ikẹhin jẹ ibamu ni agbara pẹlu yiyan ti o dara julọ ti awọn centroids 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 ipo λ ni ibamu pẹlu photon kan.agbara julọ.Oniranran aworan.Awọn ọna algorithm K 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 ẹya iwoye wọn ati yiyọ awọn centroids ti o dara julọ (awọn profaili spectral XAS) fun itupalẹ kọọkan.iṣupọ).O jẹ lilo lati ṣe iwadi pinpin aye, awọn ayipada iwoye agbegbe, ihuwasi ifoyina, ati awọn ipinlẹ 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 awọn iṣupọ K (awọn agbegbe ti microstructure) ni idanwo lati wa awọn iṣupọ ti o dara julọ ati awọn centroids.Nigbati awọn nọmba wọnyi ba han, awọn piksẹli yoo tun pin si awọn centroids iṣupọ ti o baamu.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 lori ibeere ti o ni oye lati ọdọ onkọwe WC oniwun.
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.Britannia.Apa ida.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 ti a yan ti awọn acids Organic ati Organic acids/chlorides.olutọju.Awọn ọna Ohun elo 57, 107-117 (2010).
Barrera, S. et al.Iwa ibajẹ-oxidative 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.Webinar E3S 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. 双相不锈钢2507 级热变形行为的研究。 Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 级热变形行为的研究。Kingklang, S. ati Utaisansuk, V. Iwadi ti Gbona abuku ihuwasi ti Iru 2507 Duplex alagbara, irin.Irin.omo ile iwe.ifarakanra.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.Britannia.Ọdun 766, ọdun 138352 (2019).
Zhou, T. et al.Awọn ohun-ini igbekale ati ẹrọ ti nfa nipasẹ abuku gbona ti cerium-iyipada Super-duplex SAF 2507 irin 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.koros.ijinle sayensi.Ọdun 164, ọdun 108359 (2020).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Awọn ipa ti Ce lori microstructure ati awọn ohun-ini ti 27Cr-3.8Mo-2Ni super-ferritic alagbara, irin. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Awọn ipa ti Ce lori microstructure ati awọn ohun-ini ti 27Cr-3.8Mo-2Ni super-ferritic alagbara, irin.Li Y., Yang G., Jiang Z., Chen K. ati Sun S. Ipa ti Se lori microstructure ati awọn ohun-ini ti awọn irin alagbara superferritic 27Cr-3,8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ce 对27Cr-3.8Mo-2Ni 超铁素体不锈钢的显微组织和性能的影响。 Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Awọn ipa ti Ce lori microstructure ati awọn ohun-ini ti 27Cr-3.8Mo-2Ni Super-irin alagbara, irin. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Влияние Ce на микроструктуру и свойства суперферритной нержавеющей стали-3. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ipa ti Ce on microstructure ati awọn ini ti superferritic alagbara, irin 27Cr-3,8Mo-2Ni.Ami irin.Steelmak 47, 67–76 (2020).