Atomic-Scale Oxide Growth and Dissolution Kinetics on Ni-Cr Alloys
Notice bibliographique
Résumé
Passivation oxide formation is the key for corrosion control of metal alloys. The kinetics of competing oxide formation and dissolution determines alloy corrosion behaviors in aqueous solution. Despite the important role of the multi-component oxide evolution, little has been known on the kinetics from the atomistic level. To this end, we have built a computational framework that enables simulations of competing kinetic processes in multi-component oxides from first principles. The effects of applied voltage, pH and temperature on oxide growth, dissolution and reprecipitation can all be captured in this model. Combining with our experimental measurements on alloy 22, we identified three voltage regimes with distinct oxide thicknesses and compositions. In the low voltage regime, oxide growth is the dominating process. The Cr/Ni ratio in the oxide is close to that in the alloy. In the medium voltage regime, Ni dissolves from the mixed oxide, NixCryO, and reprecipitates back as Ni oxide, NixO, to achieve phase separation. The resulted oxide film is significantly thickened with a duplex structure formed. In the high voltage regime, Ni dissolution dominates, and the Cr/Ni ratio increases. The temperature and pH dependencies have also been simulated. Higher temperature moves the dissolution-reprecipitation to the lower voltage; lower pH suppresses Ni reprecipitation and results in a thinner oxide film. These trends are also in agreement with the experiments. The oxide energetics of various stoichiometries are calculated by the density functional theory (DFT). Then the obtained data are used to train a surrogate lattice Hamiltonian with the cluster expansion (CE) method. Finally, kinetic Monte Carlo (KMC) simulations are run with the cation hopping barriers calculated on-the-fly based on the local environments from the combination of the above Hamiltonian and the linear Brønsted−Evans−Polanyi (BEP) relation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».