Wie helfen Polarisationskurven und EIS, die Wirkung von Dotierungselementen auf HEAs zu bewerten? Verbessern Sie Ihre Legierungsforschung

Polarisationskurven und elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) dienen als präzise Diagnosewerkzeuge zur Quantifizierung, wie Dotierungselemente die Korrosionsbeständigkeit von hochgradig entropischen Legierungen (HEAs) verändern. Durch die Analyse der daraus resultierenden Daten können Sie Änderungen der Bildungsrate, Dichte und des Lochfraßpotentials des Passivierungsfilms der Legierung direkt messen.

Durch die Verfolgung spezifischer Parameter wie Ladungstransferwiderstand ($R_2$) und Membrankapazität ($C_2$) können Sie objektiv feststellen, ob ein Dotierungselement den Schutzfilm stärkt oder ob es aufgrund von Elementsegregation zum Abbau führt.

Quantifizierung der Passivierungsfilmbildungsstabilität

Um die tatsächliche Auswirkung eines Dotierungselements zu verstehen, müssen Sie über die Oberflächenzusammensetzung hinausgehen und das elektrochemische Verhalten der Passivierungsschicht analysieren.

Analyse des Lochfraßpotentials

Polarisationskurven bieten einen Belastungstest für Ihre Legierung. Sie zeigen die spezifische Spannung an, bei der der Schutzfilm versagt und Lochfraßkorrosion beginnt.

Eine Verschiebung zu einem höheren Lochfraßpotential nach der Dotierung zeigt an, dass das Element den Passivierungsfilm erfolgreich gegen lokale Angriffe stabilisiert hat.

Messung von Bildungsrate und Dichte

Die Form der Polarisationskurve liefert auch quantitative Daten über das Wachstum des Films.

Sie ermöglicht die Berechnung der Bildungsrate und der Dichte der Passivierungsschicht und hilft Ihnen zu überprüfen, ob das Dotierungselement die Schaffung einer robusten Barriere beschleunigt.

Diagnose der strukturellen Integrität mittels EIS

Während Polarisationskurven zeigen, wann ein Film versagt, zeigt EIS die Qualität des Films vor dem Versagen an.

Bewertung des Ladungstransferwiderstands ($R_2$)

$R_2$ repräsentiert die Barriere, die der Film dem Elektronenfluss entgegensetzt.

Bei einem erfolgreichen Dotierungsszenario sehen Sie eine messbare Erhöhung des Ladungstransferwiderstands ($R_2$), was bestätigt, dass die modifizierte Legierung widerstandsfähiger gegen korrosive Reaktionen ist.

Interpretation der Membrankapazität ($C_2$)

$C_2$ dient als Stellvertreter für die Dicke und Gleichmäßigkeit des Passivierungsfilms.

Im Allgemeinen deutet eine Abnahme der Kapazität ($C_2$) auf einen dickeren, besser isolierenden Film hin, während eine Zunahme auf eine Ausdünnung des Films oder eine mögliche Porosität hinweist.

Die Risiken der Elementsegregation

Es ist entscheidend zu erkennen, dass die Zugabe von Dotierungselementen nicht automatisch eine verbesserte Leistung garantiert.

Erkennung von Filmbildungsfehlern

Die Zugabe von Elementen wie Titan kann manchmal zu Elementsegregation anstelle einer homogenen Integration führen.

Wenn Ihre EIS-Daten einen Abfall von $R_2$ oder einen Anstieg von $C_2$ zeigen, deutet dies darauf hin, dass die Segregation die Schutzschicht stört und zu lokaler Ausdünnung oder einem vollständigen Versagen des Films führt.

Interpretation Ihrer elektrochemischen Daten

Bei der Überprüfung der Daten von Ihrem elektrochemischen Arbeitsplatz sollten Sie Ihre Schlussfolgerungen auf diesen Schlüsselindikatoren aufbauen:

• Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Filmdauerhaftigkeit liegt: Achten Sie auf eine Erhöhung des Ladungstransferwiderstands ($R_2$), die bestätigt, dass das Dotierungselement die Barriere gegen Korrosion verstärkt hat.
• Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der strukturellen Integrität liegt: Überwachen Sie die Membrankapazität ($C_2$) genau; ein Anstieg dieses Wertes warnt Sie vor einer Filmausdünnung, die durch nachteilige Segregation verursacht wird.

Letztendlich wird eine erfolgreiche Dotierung durch die elektrochemischen Metriken definiert, die einen dichteren, widerstandsfähigeren Passivierungsfilm beweisen.

Zusammenfassungstabelle:

Metrik	Elektrochemisches Werkzeug	Anzeichen für Erfolg (Verbesserte Beständigkeit)	Risikofaktor
Lochfraßpotential	Polarisationskurve	Verschiebung zu höherer Spannung; zeigt bessere Beständigkeit gegen lokale Angriffe.	Niedriges Lochfraßpotential
Ladungstransferwiderstand ($R_2$)	EIS	Erhöhung von $R_2$; bestätigt eine stärkere Barriere gegen korrosive Reaktionen.	Verringerter $R_2$
Membrankapazität ($C_2$)	EIS	Abnahme von $C_2$; deutet auf einen dickeren, gleichmäßigeren Isolierfilm hin.	Erhöhtes $C_2$ (Ausdünnung)
Filmdichte	Polarisationskurve	Höhere Dichte führt zu einer robusteren Schutzbarriere.	Elementsegregation

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Referenzen

1. Santiago Brito-García, Ionelia Voiculescu. EIS Study of Doped High-Entropy Alloy. DOI: 10.3390/met13050883

Dieser Artikel basiert auch auf technischen Informationen von Kintek Solution Wissensdatenbank .