شكرًا لك على زيارة Nature.com.إصدار المتصفح الذي تستخدمه لديه دعم محدود لـ CSS.للحصول على أفضل تجربة ، نوصي باستخدام مستعرض محدث (أو تعطيل وضع التوافق في Internet Explorer).في غضون ذلك ، لضمان استمرار الدعم ، سنعرض الموقع بدون أنماط وجافا سكريبت.
الفولاذ المقاوم للصدأ المستخدم على نطاق واسع وإصداراته المطاوعة مقاومة للتآكل في الظروف المحيطة بسبب طبقة التخميل المكونة من أكسيد الكروم.يرتبط تآكل وتآكل الفولاذ تقليديًا بتدمير هذه الطبقات ، ولكن نادرًا ما يكون على المستوى المجهري ، اعتمادًا على أصل عدم تجانس السطح.في هذا العمل ، يسيطر التباين الكيميائي للسطح النانوي المكتشف بواسطة الفحص المجهري الطيفي والتحليل الكيميائي بشكل غير متوقع على تحلل وتآكل السيريوم المدلفن على البارد الفولاذ المقاوم للصدأ سوبر دوبلكس 2507 (SDSS) أثناء سلوك التشوه الساخن.الجانب الآخر.على الرغم من أن الفحص المجهري للإلكترون بالأشعة السينية أظهر تغطية موحدة نسبيًا لطبقة Cr2O3 الطبيعية ، إلا أن SDSS المدلفن على البارد أظهر نتائج تخميل ضعيفة بسبب التوزيع الموضعي للأراضي النانوية الغنية Fe3 + على طبقة أكسيد الحديد / الكروم.توفر هذه المعرفة على المستوى الذري فهمًا عميقًا لتآكل الفولاذ المقاوم للصدأ ومن المتوقع أن تساعد في مكافحة تآكل المعادن المشابهة عالية السبائك.
منذ اختراع الفولاذ المقاوم للصدأ ، تُعزى مقاومة التآكل لسبائك الحديد والكروم إلى الكروم ، والذي يشكل أكسيدًا قويًا / أوكسي هيدروكسيد يُظهر سلوكًا تخميلًا في معظم البيئات.بالمقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ التقليدي (الأوستنيتي والحديدي) ، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين الفائق (SDSS) مع مقاومة أفضل للتآكل يتمتع بخصائص ميكانيكية فائقة 1،2،3.تسمح القوة الميكانيكية المتزايدة بتصميمات أخف وزنا وأكثر إحكاما.في المقابل ، يتمتع SDSS الاقتصادي بمقاومة عالية للتنقر والتآكل الشقوق ، مما يؤدي إلى عمر خدمة أطول وتطبيقات أوسع في مكافحة التلوث ، والحاويات الكيميائية ، وصناعة النفط والغاز البحرية.ومع ذلك ، فإن النطاق الضيق لدرجات حرارة المعالجة الحرارية وقابلية التشكيل السيئة يعيقان تطبيقه العملي الواسع.لذلك ، تم تعديل SDSS لتحسين الخصائص المذكورة أعلاه.على سبيل المثال ، تم إدخال تعديل Ce والإضافات العالية لـ N 6 و 7 و 8 في 2507 SDSS (Ce-2507).تركيز مناسب من 0.08٪ بالوزن عنصر أرضي نادر (Ce) له تأثير مفيد على الخواص الميكانيكية لـ DSS ، لأنه يحسن صقل الحبوب وقوة حدود الحبوب.تم أيضًا تحسين مقاومة التآكل والتآكل ، وقوة الشد وقوة الخضوع ، وقابلية التشغيل على الساخن 9.يمكن أن تحل كميات كبيرة من النيتروجين محل محتوى النيكل الباهظ ، مما يجعل SDSS أكثر فعالية من حيث التكلفة 10.
في الآونة الأخيرة ، تم تشويه SDSS بشكل بلاستيكي في درجات حرارة مختلفة (درجة حرارة منخفضة ، باردة وساخنة) لتحقيق خصائص ميكانيكية ممتازة.ومع ذلك ، فإن مقاومة التآكل الممتازة لـ SDSS ترجع إلى وجود طبقة رقيقة من الأكسيد على السطح ، والتي تتأثر بالعديد من العوامل ، مثل وجود العديد من الأطوار ذات الحدود الحبيبية المختلفة ، والرواسب غير المرغوب فيها والتفاعلات المختلفة.تتشوه البنية المجهرية الداخلية غير المتجانسة لمختلف الأطوار الأوستنيتي والحديدية 7.لذلك ، فإن دراسة خصائص النطاق الدقيق لهذه الأفلام على مستوى الهيكل الإلكتروني لها أهمية حاسمة لفهم تآكل SDSS وتتطلب تقنيات تجريبية معقدة.حتى الآن ، تميز الطرق الحساسة للسطح مثل مطياف أوجيه الإلكتروني 11 والتحليل الطيفي للإلكترون بالأشعة السينية وكذلك نظام الإلكترون الضوئي للأشعة السينية الصلبة ، ولكن غالبًا ما تفشل في فصل الحالات الكيميائية لنفس العنصر في نقاط مختلفة في الفضاء على المقياس النانوي.ربطت العديد من الدراسات الحديثة الأكسدة المحلية للكروم بسلوك التآكل الملحوظ لـ 17 من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي ، و 18 من الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي ، و SDSS 19 ، 20. ومع ذلك ، ركزت هذه الدراسات بشكل أساسي على تأثير عدم تجانس الكروم (على سبيل المثال ، Cr3 + حالة الأكسدة) على مقاومة التآكل.يمكن أن يكون سبب عدم التجانس الجانبي في حالات أكسدة العناصر بسبب مركبات مختلفة لها نفس العناصر المكونة ، مثل أكاسيد الحديد.ترث هذه المركبات حجمًا صغيرًا معالجًا ميكانيكيًا حراريًا متجاورًا بشكل وثيق مع بعضها البعض ، ولكنها تختلف في التركيب وحالة الأكسدة.لذلك ، فإن الكشف عن تدمير أغشية الأكسيد ثم التنقر يتطلب فهم عدم تجانس السطح على المستوى المجهري.على الرغم من هذه المتطلبات ، لا تزال التقييمات الكمية مثل عدم تجانس الأكسدة الجانبي ، وخاصة الحديد على المقياس النانوي / الذري ، مفقودة وتظل أهميتها لمقاومة التآكل غير مستكشفة.حتى وقت قريب ، تم وصف الحالة الكيميائية للعناصر المختلفة ، مثل الحديد والكالسيوم ، كميًا على عينات الصلب باستخدام الفحص المجهري بالأشعة السينية الضوئية (X-PEEM) في مرافق الإشعاع السنكروتروني النانوي.بالاقتران مع تقنيات التحليل الطيفي لامتصاص الأشعة السينية الحساسة كيميائيًا (XAS) ، يتيح X-PEEM قياس XAS بدقة مكانية وطيفية عالية ، مما يوفر معلومات كيميائية حول التركيب الأولي وحالته الكيميائية بدقة مكانية وصولاً إلى مقياس نانومتر 23.تسهل هذه الملاحظة الطيفية لموقع البدء تحت المجهر التجارب الكيميائية المحلية ويمكن أن توضح مكانيًا التغيرات الكيميائية غير المستكشفة سابقًا في طبقة الحديد.
توسع هذه الدراسة من مزايا PEEM في الكشف عن الاختلافات الكيميائية على المقياس النانوي وتقدم طريقة ثاقبة لتحليل السطح على المستوى الذري لفهم سلوك التآكل لـ Ce-2507.يستخدم بيانات القياس الكيميائي العنقودي لـ K لرسم خريطة للتركيب الكيميائي العالمي (عدم التجانس) للعناصر المعنية ، مع تقديم حالاتها الكيميائية في تمثيل إحصائي.على عكس التآكل التقليدي الناجم عن انهيار غشاء أكسيد الكروم ، يُعزى التخميل الضعيف الحالي ومقاومة التآكل الضعيفة إلى الأراضي النانوية الغنية بـ Fe3 + بالقرب من طبقة أكسيد الحديد / الكروم ، والتي قد تكون هجومًا بواسطة أكسيد الحماية.إنه يشكل غشاءً في مكانه ويسبب التآكل.
تم تقييم السلوك التآكل لـ SDSS 2507 المشوه لأول مرة باستخدام القياسات الكهروكيميائية.على التين.يوضح الشكل 1 منحنيات Nyquist و Bode للعينات المحددة في المحاليل المائية الحمضية (pH = 1) من FeCl3 في درجة حرارة الغرفة.يعمل المنحل بالكهرباء المختار كعامل مؤكسد قوي ، ويميز ميل فيلم التخميل إلى الانهيار.على الرغم من أن المادة لم تخضع للتنقر المستقر في درجة حرارة الغرفة ، إلا أن هذه التحليلات قدمت نظرة ثاقبة لأحداث الفشل المحتملة وعمليات ما بعد التآكل.تم استخدام الدائرة المكافئة (الشكل 1 د) لتلائم أطياف التحليل الطيفي للمقاومة الكهروكيميائية (EIS) ، وتظهر نتائج التركيب المقابلة في الجدول 1. ظهرت نصف دوائر غير مكتملة عند اختبار المحلول المعالج وعينات العمل الساخن ، بينما كانت نصف الدوائر المضغوطة المقابلة ملفوفة على البارد (الشكل 1 ب).في طيف EIS ، يمكن اعتبار نصف قطر نصف دائرة مقاومة الاستقطاب (Rp) 25،26.تبلغ Rp من SDSS المعالج بالمحلول في الجدول 1 حوالي 135 كيلو سم -2 ، ولكن بالنسبة لـ SDSS المدلفن على الساخن والمدلفن على البارد ، يمكننا أن نرى قيمًا أقل بكثير تبلغ 34.7 و 2.1 كيلو سم -2 على التوالي.يشير هذا الانخفاض الكبير في Rp إلى تأثير ضار لتشوه البلاستيك على التخميل ومقاومة التآكل ، كما هو موضح في التقارير السابقة 27 ، 28 ، 29 ، 30.
أ Nyquist ، b ، c مخططات الطور ومعاوقة Bode ، ونموذج دائرة مكافئ لـ d ، حيث RS هي مقاومة الإلكتروليت ، Rp هي مقاومة الاستقطاب ، و QCPE هو أكسيد عنصر الطور الثابت المستخدم لنمذجة السعة غير المثالية (n).تم إجراء قياسات EIS في حالة عدم وجود حمل.
تظهر ثوابت الرتبة الأولى في مخطط Bode وتمثل هضبة التردد العالي مقاومة الإلكتروليت RS26.مع انخفاض التردد ، تزداد الممانعة وتوجد زاوية طور سالبة ، مما يشير إلى هيمنة السعة.تزداد زاوية الطور ، وتحتفظ بقيمتها القصوى في مدى تردد عريض نسبيًا ، ثم تنخفض (الشكل 1 ج).ومع ذلك ، في جميع الحالات الثلاث ، لا تزال هذه القيمة القصوى أقل من 90 درجة ، مما يشير إلى سلوك سعوي غير مثالي بسبب التشتت السعوي.وبالتالي ، يتم استخدام عنصر الطور الثابت QCPE (CPE) لتمثيل توزيع السعة البيني المشتق من خشونة السطح أو عدم التجانس ، خاصة من حيث المقياس الذري ، والهندسة الكسورية ، ومسامية القطب ، والجهد غير المنتظم ، وتوزيع التيار المعتمد على السطح.هندسة القطب 31،32.مقاومة CPE:
حيث j هو الرقم التخيلي و هو التردد الزاوي.QCPE هو تردد مستقل ثابت يتناسب مع المنطقة النشطة المفتوحة للإلكتروليت.n هو رقم قدرة بلا أبعاد يصف الانحراف عن السلوك السعوي المثالي للمكثف ، أي كلما اقتربت n من 1 ، كلما اقتربت CPE من السعة النقية ، وإذا كانت n قريبة من الصفر ، فهي مقاومة.يشير الانحراف البسيط لـ n ، بالقرب من 1 ، إلى السلوك السعوي غير المثالي للسطح بعد اختبار الاستقطاب.إن QCPE لـ SDSS المدلفن على البارد أعلى بكثير من المنتجات المماثلة ، مما يعني أن جودة السطح أقل اتساقًا.
تمشيا مع معظم خصائص مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ ، ينتج عن محتوى Cr المرتفع نسبيًا لـ SDSS عمومًا مقاومة تآكل فائقة لـ SDSS بسبب وجود طبقة أكسيد واقية سلبية على السطح.عادة ما يكون فيلم التخميل هذا غنيًا بأكاسيد Cr3 + و / أو هيدروكسيدات ، حيث يتكامل بشكل أساسي مع أكاسيد Fe2 + و Fe3 + و / أو (أوكسي) هيدروكسيدات 33.على الرغم من نفس التوحيد السطحي ، وطبقة أكسيد التخميل ، وعدم وجود ضرر مرئي على السطح ، كما هو محدد بالصور المجهرية ، فإن سلوك التآكل لـ SDSS المدلفن على البارد والساخن يختلف ، وبالتالي يتطلب دراسة متعمقة للبنية المجهرية للتشوه والخصائص الهيكلية للفولاذ.
تم فحص البنية المجهرية للفولاذ المقاوم للصدأ المشوه كمياً باستخدام أشعة سينية عالية الطاقة داخلية وسينكروترون (الأشكال التكميلية 1 ، 2).يتم توفير تحليل مفصل في المعلومات التكميلية.على الرغم من أنها تتوافق إلى حد كبير مع نوع المرحلة الرئيسية ، إلا أنه تم العثور على اختلافات في كسور حجم الطور ، والتي تم سردها في الجدول التكميلي 1. يمكن أن ترتبط هذه الاختلافات بكسور الطور غير المتجانسة على السطح ، وكذلك كسور الطور الحجمي التي يتم إجراؤها على أعماق مختلفة.الكشف عن طريق حيود الأشعة السينية.(XRD) بمصادر طاقة مختلفة لفوتونات الحادث.تشير النسبة الأعلى نسبيًا من الأوستينيت في العينات المدلفنة على البارد ، والتي تم تحديدها بواسطة XRD من مصدر معمل ، إلى تخميل أفضل وبالتالي مقاومة تآكل أفضل ، بينما تشير النتائج الإحصائية الأكثر دقة إلى اتجاهات معاكسة في نسب الطور.بالإضافة إلى ذلك ، تعتمد مقاومة الفولاذ للتآكل أيضًا على درجة صقل الحبوب ، وتقليل حجم الحبوب ، وزيادة التشوهات الدقيقة وكثافة الخلع التي تحدث أثناء المعالجة الحرارية الميكانيكية.تُظهر العينات المشغولة على الساخن طبيعة أكثر حبيباتًا ، مما يدل على حبيبات بحجم الميكرون ، بينما تشير الحلقات الملساء التي لوحظت في العينات المدلفنة على البارد (الشكل التكميلي 3) إلى صقل كبير للحبوب إلى المقياس النانوي في العمل السابق ، والذي من شأنه أن يساهم في تخميل الفيلم.تشكيل وزيادة مقاومة التآكل.عادةً ما ترتبط كثافة الخلع الأعلى بمقاومة أقل للتنقر ، والتي تتفق جيدًا مع القياسات الكهروكيميائية.
تمت دراسة التغييرات في الحالات الكيميائية للمجالات الدقيقة للعناصر الأولية بشكل منهجي باستخدام X-PEEM.على الرغم من وفرة عناصر صناعة السبائك ، تم اختيار Cr و Fe و Ni و Ce39 هنا ، نظرًا لأن Cr عنصر أساسي لتشكيل فيلم التخميل ، فإن Fe هو العنصر الرئيسي في الفولاذ ، ويعزز Ni التخميل ويوازن هيكل الطور الفريت الأوستنيتي والغرض من تعديل Ce.من خلال ضبط طاقة إشعاع السنكروترون ، تم طلاء RAS من السطح بالسمات الرئيسية لـ Cr (الحافة L2.3) ، و Fe (الحافة L2.3) ، و Ni (الحافة L2.3) ، و Ce (الحافة M4.5).التشكيل الساخن والدرفلة على البارد Ce-2507 SDSS.تم إجراء تحليل البيانات المناسب من خلال دمج معايرة الطاقة مع البيانات المنشورة (على سبيل المثال XAS 40 ، 41 على Fe L2 ، 3 حواف).
على التين.يوضح الشكل 2 صور X-PEEM للأعمال الساخنة (الشكل 2 أ) والمدرفلة على البارد (الشكل 2 د) Ce-2507 SDSS وحواف XAS المقابلة لـ Cr و Fe L2،3 في مواقع محددة بشكل فردي.تتحقق حافة L2،3 من XAS في الحالات ثلاثية الأبعاد غير المشغولة بعد الإثارة الضوئية للإلكترون عند مستويات تقسيم المدار الدوراني 2p3 / 2 (حافة L3) و 2p1 / 2 (حافة L2).تم الحصول على معلومات حول حالة التكافؤ لـ Cr من XAS عند الحافة L2،3 في الشكل 2 ب ، هـ.مقارنة مع القضاة.أظهر 42،43 أنه تم ملاحظة أربع قمم بالقرب من حافة L3 ، المسماة A (578.3 eV) ، B (579.5 eV) ، C (580.4 eV) و D (582.2 eV) ، مما يعكس ثماني السطوح Cr3 + ، المقابلة لأيون Cr2O3.تتوافق الأطياف التجريبية مع الحسابات النظرية الموضحة في اللوحات b و e ، والتي تم الحصول عليها من حسابات متعددة للحقل البلوري في واجهة Cr L2.3 باستخدام حقل بلوري يبلغ 2.0 eV.يتم طلاء كل من أسطح SDSS المشغولة على الساخن والمدرفلة على البارد بطبقة موحدة نسبيًا من Cr2O3.
صورة حرارية X-PEEM لـ SDSS مشوهة حرارياً تتوافق مع حافة b Cr L2.3 وحافة c Fe L2.3 ، صورة حرارية X-PEEM لـ SDSS المدلفن على البارد المقابلة لحافة e Cr L2.3 وحافة f Fe L2.3 جانب الحافة (و).يتم رسم أطياف XAS في مواضع مكانية مختلفة مميزة على الصور الحرارية (أ ، د) ، تمثل الخطوط المنقطة البرتقالية في (ب) و (هـ) أطياف XAS المحاكاة لـ Cr3 + بقيمة مجال بلورية تبلغ 2.0 فولت.بالنسبة لصور X-PEEM ، استخدم لوحة حرارية لتحسين إمكانية قراءة الصورة ، حيث تتناسب الألوان من الأزرق إلى الأحمر مع كثافة امتصاص الأشعة السينية (من الأقل إلى الأعلى).
بغض النظر عن البيئة الكيميائية لهذه العناصر المعدنية ، ظلت الحالة الكيميائية لإضافات عناصر سبائك Ni و Ce لكلتا العينات دون تغيير.رسم إضافي.تُظهر الأشكال من 5 إلى 9 صور X-PEEM وأطياف XAS المقابلة لـ Ni و Ce في مواضع مختلفة على سطح العينات المدلفنة على البارد والساخنة.يُظهر Ni XAS حالات الأكسدة لـ Ni2 + على كامل السطح المقاس للعينات الساخنة والملفوفة على البارد (مناقشة تكميلية).وتجدر الإشارة إلى أنه في حالة العينات التي تعمل على الساخن ، لم يتم ملاحظة إشارة XAS الخاصة بـ Ce ، بينما في حالة العينات المدلفنة على البارد ، لوحظ طيف Ce3 +.أظهرت ملاحظة بقع Ce في عينات مدرفلة على البارد أن Ce يظهر بشكل أساسي في شكل رواسب.
في SDSS المشوه حرارياً ، لم يلاحظ أي تغيير هيكلي محلي في XAS عند حافة Fe L2،3 (الشكل 2 ج).ومع ذلك ، فإن مصفوفة Fe على المستوى الجزئي تغير حالتها الكيميائية في سبع نقاط مختارة عشوائيًا من SDSS المدلفن على البارد ، كما هو موضح في الشكل 2f.بالإضافة إلى ذلك ، من أجل الحصول على فكرة دقيقة عن التغييرات في حالة Fe في المواقع المحددة في الشكل 2f ، تم إجراء دراسات سطحية محلية (الشكل 3 والشكل التكميلي 10) حيث تم اختيار مناطق دائرية أصغر.تم تصميم أطياف XAS لحافة Fe L2،3 لأنظمة α-Fe2O3 وأكاسيد Fe2 + ثماني السطوح من خلال حسابات المجال البلوري المتعددة باستخدام الحقول البلورية 1.0 (Fe2 +) و 1.0 (Fe3 +) 44. نلاحظ أن α-Fe2O3 و γ-Fe2O3 لهما تناظرات محلية مختلفة ، 45،46 ، Fe3O4 لديه مزيج من Fe2 + & Fe3 + ، 47 ، و FeO45 باعتباره ثنائي التكافؤ رسميًا أكسيد Fe2 + (3d6). نلاحظ أن α-Fe2O3 و γ-Fe2O3 لهما تناظرات محلية مختلفة ، 45،46 ، Fe3O4 له مزيج من Fe2 + & Fe3 + ، 47 ، و FeO45 باعتباره ثنائي التكافؤ رسميًا أكسيد Fe2 + (3d6).لاحظ أن α-Fe2O3 و γ-Fe2O3 لهما تماثلات محلية مختلفة 45،46 ، ويجمع Fe3O4 كلاً من Fe2 + و Fe3 + و 47 و FeO45 في شكل أكسيد ثنائي التكافؤ رسميًا Fe2 + (3d6).لاحظ أن α-Fe2O3 و γ-Fe2O3 لهما تناظرات محلية مختلفة ، 45،46 ، Fe3O4 له مزيج من Fe2 + و Fe3 + ، 47 و FeO45 يعمل كإحادي التكافؤ Fe2 + أكسيد (3d6).جميع أيونات Fe3 + في α-Fe2O3 لها مواضع أوه فقط ، بينما يتم تمثيل γ-Fe2O3 عادةً بواسطة Fe3 + t2g [Fe3 + 5 / 3V1 / 3] على سبيل المثال O4 الإسبنيل مع وظائف شاغرة في مثل المواقف.لذلك ، فإن أيونات Fe3 + في γ-Fe2O3 لها مواضع Td و Oh.كما هو مذكور في ورقة سابقة ، 45 على الرغم من اختلاف نسبة الشدة بين الاثنين ، فإن نسبة شدتهما على سبيل المثال / t2g هي ≈1 ، بينما في هذه الحالة تبلغ نسبة الشدة الملحوظة مثل / t2g حوالي 1. هذا يستبعد احتمال وجود Fe3 + فقط في الوضع الحالي.بالنظر إلى حالة Fe3O4 مع كل من Fe2 + و Fe3 + ، فإن الميزة الأولى المعروفة بحافة L3 أضعف (أقوى) لـ Fe تشير إلى حالة أصغر (أكبر) غير مشغولة t2g.ينطبق هذا على Fe2 + (Fe3 +) ، مما يدل على أن الميزة الأولى للزيادة تشير إلى زيادة في محتوى Fe2 + 47.تظهر هذه النتائج أن تعايش Fe2 + و γ-Fe2O3 و α-Fe2O3 و / أو Fe3O4 يسيطر على السطح المدلفن على البارد للمركبات.
صور التصوير الحراري الكهروضوئية المكبرة لأطياف XAS (أ ، ج) و (ب ، د) تعبر حافة Fe L2،3 في مواقع مكانية مختلفة داخل المناطق المحددة 2 و E في التين.2 د.
تم رسم البيانات التجريبية التي تم الحصول عليها (الشكل 4 أ والشكل التكميلي 11) ومقارنتها ببيانات المركبات النقية 40 و 41 و 48. ثلاثة أنواع مختلفة من أطياف Fe L-edge XAS التي تمت ملاحظتها تجريبياً (XAS- 1 و XAS-2 و XAS-3: الشكل 4 أ).على وجه الخصوص ، لوحظ الطيف 2-أ (المشار إليه باسم XAS-1) في الشكل 3 ب متبوعًا بالطيف 2-ب (المسمى XAS-2) على منطقة الكشف بأكملها ، بينما لوحظت أطياف مثل E-3 في الشكل ثلاثي الأبعاد (المسمى XAS-3) في مواقع محددة.كقاعدة عامة ، تم استخدام أربعة معلمات لتحديد حالات التكافؤ الحالية في العينة قيد الدراسة: (1) الخصائص الطيفية L3 و L2 ، (2) مواضع الطاقة للخصائص L3 و L2 ، (3) فرق الطاقة L3-L2.، (4) نسبة كثافة L2 / L3.وفقًا للملاحظات المرئية (الشكل 4 أ) ، فإن جميع مكونات Fe الثلاثة ، وهي Fe0 و Fe2 + و Fe3 + ، موجودة على سطح SDSS قيد الدراسة.أشارت نسبة الشدة المحسوبة L2 / L3 أيضًا إلى وجود المكونات الثلاثة.
أ أطياف XAS المحاكاة لـ Fe مع ثلاث بيانات تجريبية مختلفة ملحوظة (الخطوط الصلبة XAS-1 و XAS-2 و XAS-3 تتوافق مع 2-a و 2-b و E-3 ​​في الشكل 2 و 3) مقارنة ، Octahedrons Fe2 + ، Fe3 + مع قيم المجال البلوري 1.0 eV و 1.5 eV ، على التوالي ، البيانات التجريبية المقاسة باستخدام bd (XAS-2) ، XAS-1 وأيضًا في شكل أطياف XAS-3 بمعايير Fe3O4 (حالة مختلطة من Fe) و Fe2O3 (Fe3 + نقي).
تم استخدام توافق تركيبة خطية (LCF) للمعايير الثلاثة 40 ، 41 ، 48 لتقدير تركيبة أكسيد الحديد.تم تنفيذ LCF لثلاثة أطياف XAS من Fe L-edge تظهر أعلى تباين ، وهي XAS-1 و XAS-2 و XAS-3 ، كما هو موضح في الشكل 4 ب-د.بالنسبة لتركيبات LCF ، تم أخذ 10٪ Fe0 في الاعتبار في جميع الحالات نظرًا لحقيقة أننا لاحظنا نتوءًا صغيرًا في جميع البيانات ، وأيضًا بسبب حقيقة أن الحديد المعدني هو المكون الرئيسي للفولاذ. في الواقع ، فإن عمق الاختبار لـ X-PEEM لـ Fe (حوالي 6 نانومتر) 49 أكبر من سماكة طبقة الأكسدة المقدرة (قليلاً> 4 نانومتر) ، مما يسمح باكتشاف إشارة من مصفوفة الحديد (Fe0) أسفل طبقة التخميل. في الواقع ، فإن عمق الاختبار لـ X-PEEM لـ Fe (حوالي 6 نانومتر) 49 أكبر من سماكة طبقة الأكسدة المقدرة (قليلاً> 4 نانومتر) ، مما يسمح باكتشاف إشارة من مصفوفة الحديد (Fe0) أسفل طبقة التخميل. ействительно، пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм) 49 больше، предполагаемая толщина слоя окисления> яет обнаружить сигнал от елезной матрицы (Fe0) под пасивирующим слоем. في الواقع ، يكون عمق المسبار X-PEEM لـ Fe (حوالي 6 نانومتر) 49 أكبر من السماكة المفترضة لطبقة الأكسدة (قليلاً> 4 نانومتر) ، مما يجعل من الممكن اكتشاف الإشارة من مصفوفة الحديد (Fe0) تحت طبقة التخميل.事实上 ， X-PEEM 对 Fe （~ 6 نانومتر） 49 的 检测 深度 大于 估计 的 氧化 层 厚度 （略> 4 نانومتر） 允许 允许 来自 钝化 钝化 的 铁 基 体 （Fe0） 的 信号。事实上 ， X-PEEM 对 Fe （~ 6 نانومتر） 49 的 检测 深度 大于 的 氧化 层 厚度 略 略> 4 نانومتر） 允许 检测 来自 钝化 层 下方 基 体 （（信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号актически، глубина обнаружения Fe (~ 6 нм) 49 с помощью X-PEEM больше، предполагаемая толщина оксидногого позволяет обнаруживать сигнал от елезной матрицы (Fe0) ниже пасивирующего слоя. في الواقع ، عمق الكشف عن Fe (حوالي 6 نانومتر) 49 بواسطة X-PEEM أكبر من السماكة المتوقعة لطبقة الأكسيد (قليلاً> 4 نانومتر) ، مما يسمح باكتشاف الإشارة من مصفوفة الحديد (Fe0) أسفل طبقة التخميل. .تم إجراء مجموعات مختلفة من Fe2 + و Fe3 + لإيجاد أفضل حل ممكن للبيانات التجريبية المرصودة.على التين.يوضح الشكل 4 ب طيف XAS-1 لمزيج Fe2 + و Fe3 + ، حيث كانت نسب Fe2 + و Fe3 + متشابهة بحوالي 45٪ ، مما يشير إلى حالات أكسدة مختلطة لـ Fe.بينما بالنسبة إلى طيف XAS-2 ، تصبح نسبة Fe2 + و Fe3 + ~ 30٪ و 60٪ على التوالي.Fe2 + أقل من Fe3 +.نسبة Fe2 + إلى Fe3 ، التي تساوي 1: 2 ، تعني أنه يمكن تكوين Fe3O4 بنفس النسبة بين أيونات الحديد.بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة إلى طيف XAS-3 ، تصبح النسبة المئوية لـ Fe2 + و Fe3 + ~ 10٪ و 80٪ ، مما يشير إلى ارتفاع تحويل Fe2 + إلى Fe3 +.كما ذكر أعلاه ، يمكن أن يأتي Fe3 + من α-Fe2O3 أو γ-Fe2O3 أو Fe3O4.لفهم المصدر الأكثر احتمالاً لـ Fe3 + ، تم رسم طيف XAS-3 بمعايير Fe3 + مختلفة في الشكل 4e ، مما يُظهر التشابه مع كلا المعيارين عند النظر في ذروة B.ومع ذلك ، فإن شدة قمم الكتف (A: من Fe2 +) ونسبة شدة B / A تشير إلى أن طيف XAS-3 قريب ، لكنه لا يتطابق مع طيف γ-Fe2O3.بالمقارنة مع السائبة γ-Fe2O3 ، فإن ذروة Fe 2p XAS في A SDSS لها كثافة أعلى قليلاً (الشكل 4 هـ) ، مما يشير إلى كثافة أعلى لـ Fe2 +.على الرغم من أن طيف XAS-3 يشبه طيف γ-Fe2O3 ، حيث يوجد Fe3 + في مواضع أوه و Td ، يظل تحديد حالات التكافؤ المختلفة والتنسيق فقط على طول حافة L2،3 أو ​​نسبة شدة L2 / L3 موضوعًا للبحث المستمر.مناقشة بسبب تعقيد العوامل المختلفة التي تؤثر على الطيف النهائي.
بالإضافة إلى الاختلافات الطيفية في الحالة الكيميائية لمناطق الاهتمام المحددة الموضحة أعلاه ، تم أيضًا تقييم عدم التجانس الكيميائي العالمي للعناصر الرئيسية Cr و Fe عن طريق تصنيف جميع أطياف XAS التي تم الحصول عليها على سطح العينة باستخدام طريقة التجميع K-mean.تشكل ملامح حافة Cr L مجموعتين مثلى موزعة مكانيًا في العينات الساخنة والملفوفة على البارد الموضحة في التين.5. من الواضح أنه لا يُنظر إلى أي تغييرات هيكلية محلية على أنها متشابهة ، حيث إن النقطتين النقطتين الوسطى لأطياف XAS Cr قابلة للمقارنة.هذه الأشكال الطيفية للمجموعتين متطابقة تقريبًا مع تلك المقابلة لـ Cr2O342 ، مما يعني أن طبقات Cr2O3 متباعدة نسبيًا على SDSS.
Cr L K- تعني مجموعات منطقة الحافة ، و b هي النقط الوسطى XAS المقابلة.نتائج مقارنة K-mean X-PEEM لـ SDSS المدلفن على البارد: منطقة حافة C Cr L2.3 لمجموعات الوسائل K و d النقط الوسطى XAS المقابلة.
لتوضيح خرائط حواف FeL الأكثر تعقيدًا ، تم استخدام أربع وخمس مجموعات محسّنة والنقاط الوسطى المرتبطة بها (الملامح الطيفية) للعينات الساخنة والملفوفة على البارد ، على التوالي.لذلك ، يمكن الحصول على النسبة المئوية (٪) من Fe2 + و Fe3 + عن طريق تركيب LCF الموضح في الشكل 4.تم استخدام Epseudo المحتمل للقطب الكاذب كدالة لـ Fe 0 للكشف عن عدم التجانس الكيميائي الدقيق لفيلم أكسيد السطح.يتم تقدير Epseudo تقريبًا بواسطة قاعدة الخلط ،
حيث \ (\ rm {E} _ {\ rm {Fe} / \ rm {Fe} ^ {2 + (3 +)}} \) يساوي \ (\ rm {Fe} + 2e ^ - \ to \ rm {Fe} ^ {2 + (3 +)} \) ، 0.440 و 0.036 فولت ، على التوالي.المناطق ذات الإمكانات المنخفضة تحتوي على محتوى أعلى من مركب Fe3 +.التوزيع المحتمل في العينات المشوهة حرارياً له طابع متعدد الطبقات مع أقصى تغيير يبلغ حوالي 0.119 فولت (الشكل 6 أ ، ب).يرتبط هذا التوزيع المحتمل ارتباطًا وثيقًا بتضاريس السطح (الشكل 6 أ).لم يلاحظ أي تغييرات أخرى تعتمد على الموضع في الطبقة الداخلية الأساسية (الشكل 6 ب).على العكس من ذلك ، بالنسبة لتوصيل الأكاسيد غير المتشابهة بمحتويات مختلفة من Fe2 + و Fe3 + في SDSS المدلفن على البارد ، يمكن للمرء أن يلاحظ الطبيعة غير المنتظمة للجهد الكاذب (الشكل 6 ج ، د).تعتبر أكاسيد Fe3 + و / أو (أوكسي) هيدروكسيدات المكونات الرئيسية للصدأ في الفولاذ وهي قابلة للاختراق للأكسجين والماء.في هذه الحالة ، تعتبر الجزر الغنية بـ Fe3 + موزعة محليًا ويمكن اعتبارها مناطق متآكلة.في الوقت نفسه ، يمكن استخدام التدرج اللوني في المجال المحتمل ، بدلاً من القيمة المطلقة للإمكانات ، كمؤشر لتوطين مواقع التآكل النشطة.يمكن أن يؤدي هذا التوزيع غير المتكافئ لـ Fe2 + و Fe3 + على سطح SDSS المدلفن على البارد إلى تغيير الكيمياء المحلية وتوفير مساحة سطح نشطة أكثر عملية أثناء انهيار فيلم أكسيد وتفاعلات التآكل ، مما يسمح للمصفوفة المعدنية الأساسية بالاستمرار في التآكل ، مما يؤدي إلى عدم التجانس الداخلي.خصائص وتقليل الخصائص الوقائية لطبقة التخميل.
مجموعات K- والنقاط الوسطى XAS المقابلة في منطقة حافة Fe L2.3 من X-PEEM ac المشوهة على الساخن و df من SDSS المدلفن على البارد.أ ، د K- يعني المخططات العنقودية المغطاة على صور X-PEEM.تم ذكر إمكانات القطب الكاذب المحسوبة (Epseudo) جنبًا إلى جنب مع مخطط الكتلة K-mean.يتناسب سطوع صورة X-PEEM ، مثل اللون في الشكل 2 ، مع كثافة امتصاص الأشعة السينية.
تؤدي حالة الكروم المنتظمة نسبيًا ولكن الحالة الكيميائية المختلفة للحديد إلى تلف أغشية الأكسيد وأنماط التآكل المختلفة في Ce-2507 المشغول على الساخن والملفوف على البارد.تمت دراسة خاصية Ce-2507 المدرفلة على البارد بشكل جيد.فيما يتعلق بتكوين أكاسيد وهيدروكسيدات الحديد في الهواء المحيط في هذا العمل شبه المحايد ، تكون التفاعلات كما يلي:
تحدث التفاعلات المذكورة أعلاه في السيناريوهات التالية بناءً على تحليل X-PEEM.يرتبط الكتف الصغير المقابل لـ Fe0 بالحديد المعدني الأساسي.ينتج عن تفاعل الحديد المعدني مع البيئة تكوين طبقة Fe (OH) 2 (المعادلة (5)) ، مما يعزز إشارة Fe2 + في Fe L-edge XAS.قد يؤدي التعرض المطول للهواء إلى تكوين Fe3O4 و / أو Fe2O3 أكاسيد بعد Fe (OH) 252،53.يمكن أن يتشكل شكلان ثابتان من Fe ، Fe3O4 و Fe2O3 ، أيضًا في الطبقة الواقية الغنية Cr3 + ، والتي يفضل Fe3O4 هيكل موحد ولزج.ينتج عن وجود كلاهما حالات أكسدة مختلطة (طيف XAS-1).يتوافق طيف XAS-2 بشكل أساسي مع Fe3O4.بينما أشارت ملاحظة أطياف XAS-3 في عدة أماكن إلى التحويل الكامل إلى γ-Fe2O3.نظرًا لأن عمق اختراق الأشعة السينية المكشوفة يبلغ حوالي 50 نانومتر ، فإن الإشارة من الطبقة السفلية تؤدي إلى كثافة أعلى للذروة A.
يوضح طيف XPA أن مكون الحديد في فيلم الأكسيد له بنية ذات طبقات مدمجة مع طبقة أكسيد الكروم.على عكس علامات التخميل بسبب عدم التجانس الموضعي لـ Cr2O3 أثناء التآكل ، على الرغم من الطبقة المنتظمة من Cr2O3 في هذا العمل ، لوحظ انخفاض مقاومة التآكل في هذه الحالة ، خاصة بالنسبة للعينات المدلفنة على البارد.يمكن فهم السلوك المرصود على أنه عدم تجانس حالة الأكسدة الكيميائية في الطبقة العليا (Fe) ، مما يؤثر على أداء التآكل.بسبب نفس القياس المتكافئ للطبقة العليا (أكسيد الحديد) والطبقة السفلية (أكسيد الكروم) ، يؤدي التفاعل الأفضل (الالتصاق) بينهما إلى بطء نقل أيونات المعدن أو الأكسجين في الشبكة ، مما يؤدي بدوره إلى زيادة مقاومة التآكل.لذلك ، يفضل استخدام نسبة متكافئة مستمرة ، أي حالة أكسدة واحدة للحديد ، على التغييرات المتكافئة المفاجئة.يتميز SDSS المشوه بالحرارة بسطح أكثر اتساقًا وطبقة واقية أكثر كثافة ومقاومة أفضل للتآكل.بينما بالنسبة لـ SDSS المدلفن على البارد ، فإن وجود جزر Fe3 + الغنية تحت الطبقة الواقية ينتهك سلامة السطح ويسبب تآكلًا كلفانيًا مع الركيزة القريبة ، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في Rp (الجدول 1).يتم تقليل طيف EIS ومقاومته للتآكل.يمكن ملاحظة أن التوزيع المحلي للجزر الغنية Fe3 + بسبب تشوه البلاستيك يؤثر بشكل أساسي على مقاومة التآكل ، وهو ما يعد طفرة في هذا العمل.وهكذا ، تقدم هذه الدراسة صورًا مجهرية طيفية لتقليل مقاومة التآكل لعينات SDSS المدروسة بطريقة التشوه البلاستيكي.
بالإضافة إلى ذلك ، على الرغم من أن صناعة السبائك الأرضية النادرة في فولاذ مزدوج الطور تُظهر أداءً أفضل ، إلا أن تفاعل هذا العنصر الإضافي مع مصفوفة الصلب الفردية من حيث سلوك التآكل وفقًا للفولاذ الطيفي يظل بعيد المنال.يظهر ظهور إشارات Ce (عبر حواف XAS M) فقط في أماكن قليلة أثناء الدرفلة على البارد ، ولكنه يختفي أثناء التشوه الساخن لـ SDSS ، مما يشير إلى هطول الأمطار المحلي لـ Ce في مصفوفة الصلب ، بدلاً من صناعة السبائك المتجانسة.على الرغم من عدم تحسين الخصائص الميكانيكية لـ SDSS بشكل كبير ، إلا أن وجود العناصر الأرضية النادرة يقلل من حجم الادراج ويعتقد أنه يمنع التنقر في المنطقة الأولية.
في الختام ، يكشف هذا العمل عن تأثير عدم تجانس السطح على تآكل 2507 SDSS المعدل بالسيريوم عن طريق قياس المحتوى الكيميائي للمكونات النانوية.نجيب على السؤال عن سبب تآكل الفولاذ المقاوم للصدأ حتى تحت طبقة أكسيد واقية عن طريق قياس بنيته المجهرية وكيمياء السطح ومعالجة الإشارات باستخدام مجموعة K-mean.لقد ثبت أن الجزر الغنية بـ Fe3 + ، بما في ذلك التنسيق ثماني السطوح ورباعي السطوح على طول الميزة الكاملة لـ Fe2 + / Fe3 + المختلط ، هي مصدر تلف وتآكل فيلم الأكسيد المدلفن على البارد SDSS.تؤدي Nanoislands التي يهيمن عليها Fe3 + إلى مقاومة تآكل ضعيفة حتى في وجود طبقة كيميائية متكافئة كافية من Cr2O3 التخميل.بالإضافة إلى التطورات المنهجية في تحديد تأثير التباين الكيميائي النانوي على التآكل ، من المتوقع أن يلهم العمل الجاري العمليات الهندسية لتحسين مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل أثناء صناعة الفولاذ.
لتحضير سبيكة Ce-2507 SDSS المستخدمة في هذه الدراسة ، تم صهر تركيبة مختلطة بما في ذلك سبيكة Fe-Ce الرئيسية محكمة الغلق بأنبوب حديد نقي في فرن تحريض متوسط ​​التردد 150 كجم لإنتاج الفولاذ المصهور وصبها في قالب.يتم سرد التركيبات الكيميائية المقاسة (بالوزن٪) في الجدول التكميلي 2. يتم تشكيل السبائك أولاً على الساخن في كتل.ثم يتم تلدينها عند 1050 درجة مئوية لمدة 60 دقيقة للحصول على الفولاذ في حالة محلول صلب ، ثم يتم إخمادها في الماء لدرجة حرارة الغرفة.تم دراسة العينات المدروسة بالتفصيل باستخدام TEM و DOE لدراسة المراحل وحجم الحبوب والتشكل.يمكن العثور على مزيد من المعلومات التفصيلية حول العينات وعملية الإنتاج في مصادر أخرى.
تمت معالجة العينات الأسطوانية (10 مم × 15 مم) للضغط الساخن بحيث يكون محور الأسطوانة موازٍ لاتجاه تشوه الكتلة.تم تنفيذ ضغط درجات الحرارة العالية في درجات حرارة مختلفة في حدود 1000-1150 درجة مئوية باستخدام جهاز محاكاة حراري Gleeble-3800 بمعدل إجهاد ثابت في حدود 0.01-10 ثانية -1.قبل التشوه ، تم تسخين العينات بمعدل 10 درجات مئوية ثانية لمدة دقيقتين عند درجة حرارة محددة لإزالة التدرج الحراري.بعد تحقيق انتظام درجة الحرارة ، تم تشويه العينة إلى قيمة سلالة حقيقية تبلغ 0.7.بعد التشوه ، تم إخماد العينات بالماء على الفور للحفاظ على الهيكل المشوه.ثم يتم قطع العينة المصلبة بالتوازي مع اتجاه الضغط.بالنسبة لهذه الدراسة بالذات ، اخترنا عينة بحالة إجهاد ساخن تبلغ 1050 درجة مئوية ، 10 ثوانٍ لأن الصلادة الدقيقة المرصودة كانت أعلى من العينات الأخرى.
تم استخدام عينات ضخمة (80 × 10 × 17 مم 3) من المحلول الصلب Ce-2507 في مطحنة ذات أسطوانة غير متزامنة ثلاثية المراحل LG-300 مع أفضل الخصائص الميكانيكية بين جميع مستويات التشوه الأخرى.معدل الإجهاد وخفض السماكة لكل مسار 0.2 م · ث -1 و 5٪ على التوالي.
تم استخدام محطة عمل أوتولاب PGSTAT128N الكهروكيميائية للقياسات الكهروكيميائية SDSS بعد الدرفلة على البارد إلى 90 ٪ من السُمك (1.0 سلالة حقيقية مكافئة) وبعد الضغط الساخن عند 1050 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ إلى سلالة حقيقية تبلغ 0.7.تحتوي محطة العمل على خلية ثلاثية الأقطاب مع قطب كالوميل مشبع كقطب مرجعي وإلكترود عداد الجرافيت وعينة SDSS كقطب كهربائي عامل.تم تقطيع العينات إلى اسطوانات بقطر 11.3 مم ، تم لحام الأسلاك النحاسية على جانبيها.تم بعد ذلك تثبيت العينات بالإيبوكسي ، وترك مساحة عمل مفتوحة تبلغ 1 سم 2 كقطب كهربائي عامل (الجانب السفلي من العينة الأسطوانية).كن حذرًا أثناء معالجة الإيبوكسي وما تلاه من صنفرة وتلميع لتجنب التشقق.تم طحن أسطح العمل وصقلها بتعليق تلميع ماسي بحجم جسيم يبلغ 1 ميكرومتر ، وغسلها بالماء المقطر والإيثانول ، وتجفيفها في الهواء البارد.قبل القياسات الكهروكيميائية ، تعرضت العينات المصقولة للهواء لعدة أيام لتشكيل فيلم أكسيد طبيعي.يتم استخدام محلول مائي من FeCl3 (6.0٪ بالوزن) ، مثبت إلى pH = 1.0 ± 0.01 مع HCl وفقًا لتوصيات ASTM ، لتسريع تآكل الفولاذ المقاوم للصدأ لأنه مادة أكالة في وجود أيونات الكلوريد مع قدرة أكسدة قوية وانخفاض درجة الحموضة المعايير البيئية G48 و A923.اغمر العينة في محلول الاختبار لمدة ساعة واحدة لتصل إلى حالة شبه مستقرة قبل إجراء أي قياسات.بالنسبة للعينات ذات المحلول الصلب والمشكل على الساخن والملفوف على البارد ، تم إجراء قياسات المعاوقة عند إمكانات الدائرة المفتوحة (OPC) من 0.39 و 0.33 و 0.25 فولت ، على التوالي ، في نطاق التردد من 1105 إلى 0.1 هرتز بسعة 5 مللي فولت.تم تكرار جميع الاختبارات الكيميائية 3 مرات على الأقل في نفس الظروف لضمان استنساخ البيانات.
بالنسبة لقياسات HE-SXRD ، تم قياس كتل فولاذية مزدوجة مستطيلة بقياس 1 × 1 × 1.5 مم 3 لتحديد تكوين طور الحزمة لمذبذب Brockhouse عالي الطاقة في CLS ، كندا.تم جمع البيانات في هندسة Debye-Scherrer أو هندسة الإرسال في درجة حرارة الغرفة.يبلغ الطول الموجي للأشعة السينية الذي تمت معايرته باستخدام جهاز المعايرة LaB6 0.212561 Å ، وهو ما يتوافق مع 58 كيلو فولت ، وهو أعلى بكثير من طول موجة الأشعة السينية التي تمت معايرتها باستخدام جهاز المعايرة من نوع Cu Kα (8 كيلو فولت) الذي يشيع استخدامه كمصدر للأشعة السينية في المختبر.كانت العينة تقع على مسافة 740 ملم من الكاشف.حجم الكشف لكل عينة هو 0.2 × 0.3 × 1.5 مم 3 ، والذي يتم تحديده من خلال حجم الحزمة وسماكة العينة.تم جمع جميع البيانات باستخدام كاشف منطقة Perkin Elmer ، كاشف الأشعة السينية المسطحة ، 200 ميكرون بكسل ، 40 × 40 سم 2 باستخدام وقت تعريض 0.3 ثانية و 120 إطارًا.
تم إجراء قياسات X-PEEM لاثنين من أنظمة النماذج المختارة في محطة نهاية Beamline MAXPEEM PEEM في مختبر MAX IV (Lund ، السويد).تم تحضير العينات بنفس طريقة تحضير القياسات الكهروكيميائية.تم حفظ العينات المحضرة في الهواء لعدة أيام وتم تفريغها في غرفة مفرغة للغاية قبل تعريضها للإشعاع بفوتونات السنكروترون.تم الحصول على دقة الطاقة لخط الحزمة عن طريق قياس طيف إنتاج الأيونات في منطقة الإثارة من N 1 s إلى 1 \ (\ pi _g ^ \ ast \) بالقرب من hv = 401 eV في N2 مع اعتماد طاقة الفوتون على E3 / 2 ، 57. أعطت أطياف التقريب ΔE (عرض الخط الطيفي) بحوالي 0.3 فولت في نطاق الطاقة المقاس. لذلك ، تم تقدير دقة طاقة خط الشعاع لتكون E / E = 700 eV / 0.3 eV> 2000 وتدفق ≈1012 ph / s من خلال استخدام أحادي اللون SX-700 معدل مع Si 1200-line mm − 1 محزوز لحافة Fe 2p L2،3 وحافة Cr 2p L2،3 وحافة Ni 2p L2،3 حافة وحافة Ce M4،5. لذلك ، تم تقدير دقة طاقة خط الشعاع لتكون E / E = 700 eV / 0.3 eV> 2000 وتدفق ≈1012 ph / s من خلال استخدام أحادي اللون SX-700 معدل مع Si 1200-line mm − 1 محزوز لحافة Fe 2p L2.3 وحافة Cr 2p L2.3 وحافة Ni 2p L2.3 وحافة Ce M4.5. Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка было оценено как E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ > 2000 и поток ≈1012 ф/с при использовании модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 штрихов/мм для Fe кромка 2p L2,3, кромка Cr 2p L2,3, кромка Ni 2p L2,3 и кромка Ce M4,5. وبالتالي ، تم تقدير دقة الطاقة لقناة الحزمة على أنها E / E = 700 eV / 0.3 eV> 2000 وتدفق ≈1012 f / s باستخدام أحادي اللون SX-700 معدل مع شبكة Si من 1200 خط / مم لـ Fe edge 2p L2 ، 3 ، Cr edge 2p L2.3 ، Ni edge 2p L2.3 ، وحافة Ce M4.5..因此 ， 光束 线 能量 分辨率 为 为 为 为 δe = 700 EV / 0.3 EV> 2000 和 ≈1012 PH / S ， 使用 带有 带有 1200 线 مم -1 光栅 改进 SX-700 单色 器 于 于 用 用 Fe 2p L2.3 边缘 Cr 2p L2.3وبالتالي ، عند استخدام أحادي اللون SX-700 معدل مع 1200 خط Si صريف.3 ، Cr edge 2p L2.3 ، Ni edge 2p L2.3 و Ce edge M4.5.مسح طاقة الفوتون بخطوات 0.2 فولت.في كل طاقة ، تم تسجيل صور PEEM باستخدام كاشف CMOS المقترن بالألياف TVIPS F-216 مع صناديق 2 × 2 ، والتي توفر دقة 1024 × 1024 بكسل في مجال رؤية 20 ميكرومتر.كان وقت التعرض للصور 0.2 ثانية ، بمتوسط ​​16 إطارًا.يتم اختيار طاقة الصورة الكهروضوئية بطريقة توفر أقصى إشارة إلكترون ثانوية.تم إجراء جميع القياسات في الوقوع الطبيعي باستخدام حزمة الفوتون المستقطب خطيًا.يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول القياسات في دراسة سابقة.بعد دراسة وضع الكشف عن إجمالي إنتاج الإلكترون (TEY) وتطبيقه في X-PEEM ، يقدر عمق التجربة لهذه الطريقة بحوالي 4-5 نانومتر لإشارة Cr وحوالي 6 نانومتر للحديد.عمق Cr قريب جدًا من سمك طبقة الأكسيد (حوالي 4 نانومتر) 60،61 بينما عمق Fe أكبر من السماكة.يتم جمع XRD عند حافة Fe L عبارة عن خليط من XRD من أكاسيد الحديد و Fe0 من المصفوفة.في الحالة الأولى ، تأتي شدة الإلكترونات المنبعثة من جميع الأنواع الممكنة من الإلكترونات التي تساهم في TEY.ومع ذلك ، تتطلب إشارة الحديد النقي طاقة حركية أعلى لكي تمر الإلكترونات عبر طبقة الأكسيد إلى السطح ويتم جمعها بواسطة المحلل.في هذه الحالة ، ترجع إشارة Fe0 بشكل أساسي إلى إلكترونات LVV Auger ، وكذلك الإلكترونات الثانوية المنبعثة منها.بالإضافة إلى ذلك ، تتحلل شدة TEY التي تساهم بها هذه الإلكترونات أثناء مسار هروب الإلكترون ، مما يقلل من الاستجابة الطيفية Fe في خريطة XAS الحديدية.
يعد دمج استخراج البيانات في مكعب بيانات (بيانات X-PEEM) خطوة أساسية في استخراج المعلومات ذات الصلة (الخصائص الكيميائية أو الفيزيائية) في نهج متعدد الأبعاد.تُستخدم مجموعة الوسائل K على نطاق واسع في العديد من المجالات ، بما في ذلك الرؤية الآلية ومعالجة الصور والتعرف على الأنماط غير الخاضعة للإشراف والذكاء الاصطناعي والتحليل التصنيفي.على سبيل المثال ، كان أداء التجميع K-mean جيدًا في تجميع بيانات الصورة الفائقة الطيفية.من حيث المبدأ ، بالنسبة للبيانات متعددة الميزات ، يمكن لخوارزمية K-mean تجميعها بسهولة بناءً على معلومات حول سماتها (خصائص طاقة الفوتون).K-mean clustering عبارة عن خوارزمية تكرارية لتقسيم البيانات إلى مجموعات غير متداخلة (مجموعات) ، حيث ينتمي كل بكسل إلى مجموعة معينة اعتمادًا على التوزيع المكاني لعدم التجانس الكيميائي في التركيب الهيكلي الدقيق للفولاذ.تتضمن خوارزمية K-mean مرحلتين: في المرحلة الأولى ، يتم حساب النقط الوسطى K ، وفي المرحلة الثانية ، يتم تعيين مجموعة مع النقط الوسطى المجاورة لكل نقطة.يُعرَّف مركز ثقل الكتلة على أنه المتوسط ​​الحسابي لنقاط البيانات (طيف XAS) لتلك المجموعة.هناك مسافات مختلفة لتحديد النقط الوسطى المجاورة على أنها مسافة إقليدية.لصورة إدخال بكسل ، y (حيث x و y هي الدقة بالبكسل) ، CK هو مركز ثقل الكتلة ؛يمكن بعد ذلك تقسيم هذه الصورة (مجمعة) إلى مجموعات K باستخدام K-mean63.الخطوات النهائية لخوارزمية التجميع K- الوسائل هي:
الخطوة 2. احسب عضوية جميع وحدات البكسل وفقًا للنقطة الوسطى الحالية.على سبيل المثال ، يتم حسابه من المسافة الإقليدية d بين المركز وكل بكسل:
الخطوة 3 قم بتعيين كل بكسل لأقرب نقطة مركزية.ثم أعد حساب مواضع K centroid على النحو التالي:
الخطوة 4. كرر العملية (المعادلتان (7) و (8)) حتى تتقارب النقطتين الوسطى.ترتبط نتائج جودة التجميع النهائية ارتباطًا وثيقًا بأفضل اختيار للنقط الوسطى الأولية.بالنسبة لهيكل بيانات PEEM للصور الفولاذية ، عادةً ما يكون X (x × y × λ) مكعبًا لبيانات الصفيف ثلاثي الأبعاد ، بينما يمثل المحوران x و y المعلومات المكانية (دقة البكسل) ويتوافق المحور مع الفوتون.الصورة الطيفية للطاقة.تُستخدم خوارزمية K-mean لاستكشاف مناطق الاهتمام في بيانات X-PEEM عن طريق فصل وحدات البكسل (مجموعات أو كتل فرعية) وفقًا لميزاتها الطيفية واستخراج أفضل النقط الوسطى (ملفات تعريف طيفية XAS) لكل تحليل.تَجَمَّع).يتم استخدامه لدراسة التوزيع المكاني والتغيرات الطيفية المحلية وسلوك الأكسدة والحالات الكيميائية.على سبيل المثال ، تم استخدام خوارزمية التجميع K-mean لمناطق Fe L-edge و Cr L-edge في X-PEEM المدلفن على البارد والساخن.تم اختبار أعداد مختلفة من مجموعات K (مناطق البنية المجهرية) للعثور على المجموعات والنقاط الوسطى المثلى.عندما يتم عرض هذه الأرقام ، يتم إعادة تعيين وحدات البكسل إلى النقط الوسطى العنقودية المقابلة.يتوافق كل توزيع لوني مع مركز الكتلة ، مما يُظهر الترتيب المكاني للأشياء الكيميائية أو الفيزيائية.النقط الوسطى المستخرجة عبارة عن مجموعات خطية من الأطياف النقية.
تتوفر البيانات التي تدعم نتائج هذه الدراسة بناءً على طلب معقول من مؤلف WC المعني.
Sieurin، H. & Sandström، R. صلابة الانكسار للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج الملحوم. Sieurin، H. & Sandström، R. صلابة الانكسار للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج الملحوم. Sieurin، H. & Sandström، R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin، H. & Sandström، R. صلابة الانكسار للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج الملحوم. 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. Вязкость разрушения сварных дуплексных нержавеющих сталей. Sieurin، H. & Sandström، R. صلابة الانكسار للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج الملحوم.بريتانيا.الجزء الكسري.الفراء.73 ، 377-390 (2006).
Adams، FV، Olubambi، PA، Potgieter، JH & Van Der Merwe، J. مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين في الأحماض العضوية المختارة وبيئات الأحماض العضوية / الكلوريد. Adams، FV، Olubambi، PA، Potgieter، JH & Van Der Merwe، J. مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين في الأحماض العضوية المختارة وبيئات الأحماض العضوية / الكلوريد.Adams، FW، Olubambi، PA، Potgieter، J. Kh.و Van Der Merwe، J. مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين في البيئات التي تحتوي على بعض الأحماض العضوية والأحماض العضوية / الكلوريدات. Adams ، FV ، Olubambi ، PA ، Potgieter ، JH & Van Der Merwe ، J. 双相 不锈钢 在 选定 的 有机酸 和 有机酸 / 氯化物 环境 中 的 耐 腐蚀性。 Adams، FV، Olubambi، PA، Potgieter، JH & Van Der Merwe، J. 双相 الفولاذ المقاوم للصدأ 在 特定 的 عضوي 酸 和 عضوي 酸 / بيئة مكلورة 的 耐 过 性 性。Adams، FW، Olubambi، PA، Potgieter، J. Kh.و Van Der Merwe، J. مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين في بيئات مختارة من الأحماض العضوية والأحماض العضوية / الكلوريدات.مادة حافظة.طرق المواد 57 ، 107-117 (2010).
Barrera، S. et al.السلوك التأكسدي للتآكل لسبائك Fe-Al-Mn-C المزدوجة.المواد 12 ، 2572 (2019).
Levkov، L.، Shurygin، D.، Dub، V.، Kosyrev، K. & Balikoev، A. جيل جديد من الفولاذ المزدوج الفائق لمعدات إنتاج الغاز والنفط. Levkov، L.، Shurygin، D.، Dub، V.، Kosyrev، K. & Balikoev، A. جيل جديد من الفولاذ المزدوج الفائق لمعدات إنتاج الغاز والنفط.Levkov L.، Shurygin D.، Dub V.، Kosyrev K.، Balikoev A. جيل جديد من الفولاذ المزدوج الفائق لمعدات إنتاج النفط والغاز.Levkov L.، Shurygin D.، Dub V.، Kosyrev K.، Balikoev A. جيل جديد من الفولاذ المزدوج الفائق لمعدات إنتاج الغاز والنفط.الويبينار E3S 121 ، 04007 (2019).
Kingklang، S. & Uthaisangsuk، V. التحقيق في سلوك التشوه الساخن للفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين بدرجة 2507. Metall. Kingklang، S. & Uthaisangsuk، V. التحقيق في سلوك التشوه الساخن للفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين بدرجة 2507. Metall. Kingklang، S. & Uthaisangsuk، V. Kingklang، S. & Uthaisangsuk، V. دراسة سلوك التشوه الساخن من النوع 2507 دوبلكس من الفولاذ المقاوم للصدأ.ميتال. 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. and Utaisansuk، V. التحقيق في سلوك التشوه الساخن من النوع 2507 مزدوج الفولاذ المقاوم للصدأ.معدن.ألما ماتر.نشوة.48 ، 95-108 (2017).
تشو ، ت. وآخرون.تأثير الدرفلة على البارد المتحكم فيه على البنية المجهرية والخواص الميكانيكية للفولاذ المقاوم للصدأ ذو الوجهين الفائق المعدل من السيريوم SAF 2507.ألما ماتر.العلم.بريتانيا.أ 766 ، 138352 (2019).
تشو ، ت. وآخرون.الخواص الهيكلية والميكانيكية الناتجة عن التشوه الحراري للفولاذ المقاوم للصدأ سوبر دوبلكس SAF 2507 المعدل من السيريوم.J. ألما ماتر.خزان.تكنولوجيا.9 ، 8379–8390 (2020).
Zheng، Z.، Wang، S.، Long، J.، Wang، J. & Zheng، K. تأثير العناصر الأرضية النادرة على سلوك أكسدة درجات الحرارة العالية للصلب الأوستنيتي. Zheng، Z.، Wang، S.، Long، J.، Wang، J. & Zheng، K. تأثير العناصر الأرضية النادرة على سلوك أكسدة درجات الحرارة العالية للصلب الأوستنيتي.Zheng Z. و Wang S. و Long J. و Wang J. و Zheng K. تأثير العناصر الأرضية النادرة على سلوك الفولاذ الأوستنيتي تحت أكسدة درجات الحرارة العالية. 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. ، Long ، J. ، Wang ، J. & Zheng ، K.Zheng Z. و Wang S. و Long J. و Wang J. و Zheng K. تأثير العناصر الأرضية النادرة على سلوك الفولاذ الأوستنيتي عند أكسدة درجات الحرارة العالية.كوروس.العلم.164 ، 108359 (2020).
Li ، Y. ، Yang ، G. ، Jiang ، Z. ، Chen ، C. & Sun ، S. تأثيرات Ce على البنية المجهرية وخصائص الفولاذ المقاوم للصدأ الفائق الحديدي 27Cr-3.8Mo-2Ni. Li ، Y. ، Yang ، G. ، Jiang ، Z. ، Chen ، C. & Sun ، S. تأثيرات Ce على البنية المجهرية وخصائص الفولاذ المقاوم للصدأ الفائق الحديدي 27Cr-3.8Mo-2Ni.Li Y. و Yang G. و Jiang Z. و Chen K. و Sun S. تأثير Se على البنية المجهرية وخصائص الفولاذ المقاوم للصدأ الفائق 27Cr-3،8Mo-2Ni. لي ، واي. ، يانغ ، جي ، جيانغ ، زي ، تشين ، سي أند صن ، إس سي 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. تأثير Ce على البنية المجهرية وخصائص الفولاذ المقاوم للصدأ الفائق 27Cr-3.8Mo-2Ni. لي ، يانغ ، جي ، جيانغ ، زد ، تشن ، سي أند صن ، إس. Li ، Y. ، Yang ، G. ، Jiang ، Z. ، Chen ، C. & Sun ، S. تأثير Ce على البنية الدقيقة وخصائص الفولاذ المقاوم للصدأ الفائق 27Cr-3،8Mo-2Ni.علامة حديدية.ستيلماك 47 ، 67-76 (2020).