Salamat sa pagbisita sa Nature.com. Naggamit ka usa ka bersyon sa browser nga adunay limitado nga suporta sa CSS. Alang sa labing kaayo nga kasinatian, among girekomenda nga mogamit ka usa ka bag-ong browser (o i-disable ang Compatibility Mode sa Internet Explorer). Dugang pa, aron masiguro ang padayon nga suporta, gipakita namon ang site nga wala’y mga istilo ug JavaScript.
Nagpakita sa usa ka carousel sa tulo ka mga slide sa usa ka higayon. Gamita ang Kaniadto ug Sunod nga mga buton sa paglihok sa tulo ka mga slide sa usa ka higayon, o gamita ang mga buton sa slider sa katapusan aron sa paglihok sa tulo ka mga slide sa usa ka higayon.
Ang kaylap nga gigamit nga stainless steel ug ang mga wrought nga bersyon niini dili makasugakod sa corrosion sa mga kondisyon sa palibot tungod sa passivation layer nga naglangkob sa chromium oxide. Ang kaagnasan ug pagbanlas sa asero sagad nga nalangkit sa pagkaguba niini nga mga sapaw, apan panagsa ra sa dagway sa mga inhomogeneities sa nawong, depende sa lebel sa mikroskopiko. Niini nga trabaho, ang nanoscale chemical surface heterogeneity, nga nakita sa spectroscopic microscopy ug chemometric analysis, wala damha nga nagdominar sa fracture ug corrosion sa cold rolled cerium nga giusab nga super duplex stainless steel 2507 (SDSS) atol sa init nga deformation niini. Bisan tuod ang X-ray photoelectron microscopy nagpakita sa medyo uniporme nga coverage sa natural nga Cr2O3 layer, ang passivation performance sa cold rolled SDSS dili maayo tungod sa lokal nga pag-apod-apod sa Fe3 + rich nanoislands sa Fe / Cr oxide layer. Kining atomic scale nga kahibalo naghatag ug lawom nga pagsabot sa stainless steel corrosion ug gipaabot nga makatabang sa pagsumpo sa corrosion sa susamang high-alloy metals.
Sukad sa pag-imbento sa stainless steel, ang mga anti-corrosion nga mga kabtangan sa ferrochrome gipahinungod sa chromium, nga nagporma og lig-on nga mga oxide / oxyhydroxides ug nagpakita sa usa ka passive nga kinaiya sa kadaghanan nga mga palibot. Kon itandi sa conventional (austenitic ug ferritic) stainless steels 1, 2, 3, super duplex stainless steels (SDSS) adunay mas maayo nga corrosion pagsukol ug maayo kaayo nga mekanikal nga mga kabtangan. Ang dugang nga kusog sa mekanikal nagtugot alang sa mas gaan ug mas compact nga mga disenyo. Sa kasukwahi, ang ekonomikanhon nga SDSS adunay taas nga resistensya sa pitting ug crevice corrosion, nga nagresulta sa mas taas nga kinabuhi sa serbisyo, sa ingon nagpalapad sa aplikasyon niini sa pagkontrol sa polusyon, mga sulud sa kemikal, ug industriya sa lana ug gas sa gawas sa baybayon4. Bisan pa, ang pig-ot nga sakup sa mga temperatura sa pagtambal sa kainit ug dili maayo nga pagkaporma nakababag sa ilang lapad nga praktikal nga aplikasyon. Busa, ang SDSS giusab aron sa pagpalambo sa labaw sa performance. Pananglitan, ang pagbag-o sa Ce gipaila sa SDSS 2507 (Ce-2507) nga adunay taas nga sulud sa nitrogen6,7,8. Ang talagsaon nga elemento sa yuta (Ce) sa usa ka angay nga konsentrasyon nga 0.08 wt.% adunay usa ka mapuslanon nga epekto sa mekanikal nga mga kabtangan sa DSS, tungod kay kini nagpauswag sa pagpino sa lugas ug kusog sa utlanan sa lugas. Ang pagsul-ob ug pagsukol sa kaagnasan, kalig-on sa tensile ug kalig-on sa ani, ug ang kaarang sa pagtrabaho gipaayo usab9. Ang dagkong kantidad sa nitrogen makapuli sa mahal nga nickel content, nga maghimo sa SDSS nga mas epektibo sa gasto10.
Bag-ohay lang, ang SDSS nabag-o sa plastik sa lainlaing mga temperatura (cryogenic, bugnaw ug init) aron makab-ot ang maayo kaayo nga mekanikal nga mga kabtangan6,7,8. Bisan pa, ang maayo kaayo nga pagsukol sa kaagnasan sa SDSS tungod sa presensya sa usa ka manipis nga oxide nga pelikula sa ibabaw naapektuhan sa daghang mga hinungdan sama sa kinaiyanhon nga heterogeneity tungod sa presensya sa mga heterogenous nga mga hugna nga adunay lainlaing mga utlanan sa lugas, dili gusto nga mga precipitates ug lainlaing tubag. mga deformasyon sa austenitic ug ferritic nga mga hugna7. Busa, ang pagtuon sa microscopic domain properties sa maong mga salida hangtod sa lebel sa electronic structure nahimong mahinungdanon para sa pagsabot sa SDSS corrosion ug nanginahanglan ug komplikadong experimental techniques. Sa pagkakaron, ang mga pamaagi nga sensitibo sa nawong sama sa Auger electron spectroscopy11 ug X-ray photoelectron spectroscopy12,13,14,15 ug hard X-ray photoemission microscopy (HAX-PEEM)16 sa kasagaran napakyas sa pag-ila sa kemikal nga mga kalainan sa mga layer sa nawong. kemikal nga estado sa parehas nga elemento sa lainlaing mga lugar sa nanoscale nga wanang. Daghang bag-o nga mga pagtuon ang nag-correlate sa localized oxidation sa chromium sa naobserbahan nga corrosion nga kinaiya sa austenitic stainless steels17, martensitic steels18 ug SDSS19,20. Bisan pa, kini nga mga pagtuon nag-una nga naka-focus sa epekto sa Cr heterogeneity (pananglitan, Cr3 + oxidation state) sa resistensya sa corrosion. Ang lateral heterogeneity sa mga estado sa oksihenasyon sa mga elemento mahimong hinungdan sa lainlaing mga compound nga adunay parehas nga sangkap nga mga elemento, sama sa mga iron oxide. Kini nga mga compound, nga nakapanunod og gamay nga gidak-on isip resulta sa thermomechanical nga pagtambal, anaa sa duol sa usag usa, apan lahi sa komposisyon ug oxidation state16,21. Busa, aron mahibal-an ang pag-crack sa mga pelikula sa oxide ug ang sunod nga pitting, kinahanglan nga masabtan ang heterogeneity sa nawong sa lebel sa mikroskopiko. Bisan pa niini nga mga kinahanglanon, ang quantitative nga mga banabana sama sa lateral heterogeneity sa oksihenasyon, ilabi na alang sa Fe sa nano- ug atomic scale, kulang pa, ug ang correlation niini sa corrosion resistance nagpabilin nga wala matukib. Hangtud bag-o lang, ang kemikal nga kahimtang sa lain-laing mga elemento, sama sa Fe ug Ca22, sa steel sample kay quantitatively gihulagway pinaagi sa soft X-ray photoelectron microscopy (X-PEEM) sa nanoscale synchrotron radiation pasilidad. Inubanan sa sensitibo sa kemikal nga X-ray absorption spectroscopy (XAS), ang X-PEEM makapahimo sa mga pagsukod sa XAS nga adunay taas nga spatial ug spectral nga resolusyon, nga naghatag ug kemikal nga impormasyon bahin sa komposisyon sa mga elemento ug sa ilang kemikal nga kahimtang nga adunay spatial nga resolusyon hangtod sa baynte-tres nanometer nga sukod. . Kini nga spectromicroscopic nga obserbasyon sa pagsugod nagpadali sa lokal nga kemikal nga obserbasyon ug makapakita sa kemikal nga mga kausaban sa luna sa puthaw nga layer nga wala pa masusi kaniadto.
Ang kini nga pagtuon nagpalapad sa mga bentaha sa PEEM sa pag-ila sa mga kalainan sa kemikal sa nanoscale ug nagpresentar sa usa ka makahuluganon nga paagi sa pagtuki sa lebel sa atomic nga lebel alang sa pagsabut sa pamatasan sa corrosion sa Ce-2507. Naggamit kini og clustered K-means24 chemometric approach aron mapa ang global chemical (hetero) homogenity sa mga elemento nga nalambigit, kansang mga kemikal nga estado gipresentar sa estatistika nga representasyon. Sukwahi sa kaagnasan nga gisugdan pinaagi sa pagkaguba sa chromium oxide nga pelikula sa tradisyonal nga kaso, ang dili kaayo passivation ug ang ubos nga resistensya sa kaagnasan karon gipahinungod sa lokal nga Fe3 + nga adunahan nga nanoislands duol sa Fe / Cr oxide layer, nga mahimo’g proteksyon nga mga kabtangan. Ang oxide makaguba sa tuldok nga pelikula ug makapahinabog kaagnasan.
Ang makadaot nga pamatasan sa deformed SDSS 2507 una nga gisusi gamit ang electrochemical measurements. Sa fig. Ang Figure 1 nagpakita sa Nyquist ug Bode curves alang sa pinili nga mga sample sa acidic (pH = 1) aqueous solution sa FeCl3 sa temperatura sa lawak. Ang pinili nga electrolyte naglihok isip usa ka lig-on nga oxidizing agent, nga nagpaila sa kalagmitan sa passivation film nga maguba. Bisan kung ang materyal wala makaagi sa stable nga pag-ipit sa temperatura sa kwarto, ang pag-analisar naghatag panan-aw sa posible nga mga panghitabo sa kapakyasan ug sunod-sunod nga corrosion. Ang katumbas nga sirkito (Fig. 1d) gigamit aron mohaum sa electrochemical impedance spectroscopy (EIS) spectrum, ug ang katugbang nga mga resulta sa haom gipakita sa Table 1. Ang dili kompleto nga mga semicircles makita sa solusyon nga gitambalan ug init nga trabaho nga mga specimen, samtang ang compressed semicircles makita sa cold-rolled counterparts (Fig. 1b). Sa EIS spectroscopy, ang radius sa semicircle makonsiderar nga polarization resistance (Rp)25,26. Ang Rp sa solution-treated runway sa Table 1 kay mga 135 kΩ cm–2, bisan pa, ang mga kantidad sa hot-worked ug cold-rolled runway runway mas ubos, 34.7 ug 2.1 kΩ cm–2, matag usa. Kining mahinungdanon nga pagkunhod sa Rp nagpakita sa makadaot nga epekto sa plastic deformation sa passivation ug corrosion resistance, sama sa gipakita sa miaging mga taho27,28,29,30.
a Nyquist, b, c Bode impedance ug phase diagram, ug d katugbang nga mga modelo sa sirkito, diin ang RS mao ang electrolyte resistance, Rp mao ang polarization resistance, ug ang QCPE mao ang oxide sa kanunay nga elemento sa phase nga gigamit sa modelo sa non-ideal nga kapasidad (n). Ang mga pagsukod sa EIS gihimo sa bukas nga potensyal sa sirkito.
Ang dungan nga mga kanunay gipakita sa Bode plot, nga adunay usa ka patag sa taas nga frequency range nga nagrepresentar sa electrolyte resistance RS26. Samtang ang frequency mikunhod, ang impedance nagdugang ug ang usa ka negatibo nga anggulo sa hugna nakit-an, nga nagpaila sa dominasyon sa kapasidad. Ang anggulo sa hugna nagdugang, nga nagpabilin sa usa ka maximum sa usa ka medyo lapad nga frequency range, ug dayon mikunhod (Fig. 1c). Bisan pa, sa tanan nga tulo ka mga kaso, kini nga labing kadaghan wala pa sa 90 °, nga nagpakita nga dili maayo nga capacitive nga pamatasan tungod sa capacitive dispersion. Busa, ang QCPE constant phase element (CPE) gigamit sa pagrepresentar sa interfacial capacitance distributions nga naggikan sa surface roughness o inhomogeneity, ilabina sa atomic scale, fractal geometry, electrode porosity, non-uniform potential, ug geometry nga adunay porma sa electrodes31,32. CPE impedance:
diin ang j mao ang hinanduraw nga numero ug ω ang angular frequency. Ang QCPE usa ka frequency nga independente nga kanunay nga katumbas sa epektibo nga bukas nga lugar sa electrolyte. n mao ang usa ka walay sukod nga gahum nga numero nga naghulagway sa pagtipas sa usa ka kapasitor gikan sa sulundon nga kapasidad, ie ang mas duol n mao ang 1, ang mas duol sa CPE mao ang puro capacitive, samtang kon n mao ang duol sa zero, kini makita resistive. Ang gagmay nga mga pagtipas sa n, duol sa 1, nagpaila sa dili maayo nga capacitive nga kinaiya sa nawong pagkahuman sa mga pagsulay sa polarization. Ang QCPE sa cold rolled SDSS mas taas kay sa mga katugbang niini, nga nagpasabot nga ang kalidad sa nawong dili kaayo parehas.
Nahiuyon sa kadaghanan nga mga kabtangan sa resistensya sa kaagnasan sa mga stainless steel, ang medyo taas nga sulud sa Cr sa SDSS sa kasagaran moresulta sa maayo kaayo nga pagsukol sa kaagnasan sa SDSS tungod sa presensya sa usa ka panalipod nga oxide film sa ibabaw17. Ang maong mga passivating films kasagaran dato sa Cr3+ oxides ug/o hydroxides, kasagaran inubanan sa Fe2+, Fe3+ oxides ug/o (oxy)hydroxides33. Bisan pa sa parehas nga uniporme sa nawong, ang passivating oxide layer, ug wala’y nakita nga pag-crack sa nawong sumala sa mga pagsukod sa mikroskopiko6,7, lahi ang pamatasan sa corrosion sa init nga pagtrabaho ug bugnaw nga giligid nga SDSS, mao nga ang usa ka lawom nga pagtuon sa microstructural nga mga kinaiya gikinahanglan alang sa deformation sa asero.
Ang microstructure sa deformed stainless steel kay quantitatively gitun-an gamit ang intrinsic ug synchrotron high-energy X-rays (Supplementary Figures 1, 2). Ang usa ka detalyado nga pagtuki gihatag sa Supplementary Information. Bisan tuod adunay usa ka kinatibuk-ang consensus sa matang sa mayor nga hugna, ang mga kalainan sa bulk phase fractions nakit-an, nga gilista sa Supplementary Table 1. Kini nga mga kalainan mahimong tungod sa inhomogeneous phase fractions sa ibabaw ug sa gidaghanon, nga apektado sa lain-laing mga X-ray diffraction (XRD) detection giladmon. ) nga adunay lain-laing tinubdan sa enerhiya sa mga photon sa insidente34. Ang medyo taas nga austenite fraction sa cold rolled specimens nga gitino sa XRD gikan sa laboratoryo nga tinubdan nagpakita nga mas maayo nga passivation ug unya mas maayo nga corrosion resistance35, samtang ang mas tukma ug statistical nga mga resulta nagsugyot og kaatbang nga uso sa phase fractions. Dugang pa, ang corrosion resistance sa steel nagdepende usab sa ang-ang sa grain refinement, grain size reduction, pagtaas sa microdeformations ug dislocation density nga mahitabo atol sa thermomechanical treatment36,37,38. Ang init nga trabaho nga mga espesimen nagpakita sa usa ka labaw nga grainy nga kinaiya, nga nagpaila sa micron-kadako nga mga lugas, samtang ang hamis nga mga singsing nga naobserbahan sa mga cold-rolled nga mga specimen (Supplementary Fig. 3) nagpaila sa mahinungdanon nga pagdalisay sa lugas sa nanosize sa miaging trabaho. Kini kinahanglan nga pabor sa passive film. pagporma ug pagdugang sa resistensya sa corrosion. Ang mas taas nga densidad sa dislokasyon kasagarang nalangkit sa ubos nga resistensya sa pitting, nga uyon sa electrochemical measurements.
Ang mga pagbag-o sa kemikal nga kahimtang sa mga microdomain sa mga nag-unang elemento sistematikong gitun-an gamit ang X-PEEM. Bisan kung adunay daghang mga elemento sa alloying, gipili dinhi ang Cr, Fe, Ni ug Ce39, tungod kay ang Cr mao ang yawe nga elemento sa pagporma sa passive film, ang Fe mao ang panguna nga elemento alang sa asero, ug ang Ni nagpauswag sa passivation ug nagbalanse sa ferrite-austenitic nga hugna. Ang istruktura ug pagbag-o mao ang katuyoan sa Ce. Pinaagi sa pag-tune sa synchrotron beam energy, nakuha sa XAS ang mga nag-unang kinaiya sa Cr (L2.3 edge), Fe (L2.3 edge), Ni (L2.3 edge), ug Ce (M4.5 edge) gikan sa ibabaw. -2507 SDSS. Ang tukma nga pagtuki sa datos gihimo pinaagi sa paglakip sa pag-calibrate sa enerhiya uban sa gipatik nga datos (eg XAS sa Fe L2, 3 ribs40,41).
Sa fig. Ang Figure 2 nagpakita sa X-PEEM nga mga hulagway sa init nga trabaho (Fig. 2a) ug cold-rolled (Fig. 2d) Ce-2507 SDSS ug katugbang nga XAS Cr ug Fe L2,3 nga mga kilid sa tagsa-tagsa nga marka nga mga posisyon. Ang L2,3 XAS edge nagsuhid sa wala'y trabaho nga 3d states sa mga electron human sa photoexcitation sa 2p3/2 (L3 edge) ug 2p1/2 (L2 edge) spin-orbit splitting levels. Ang impormasyon mahitungod sa valence state sa Cr nakuha gikan sa X-ray diffraction analysis sa L2,3 nga ngilit sa Fig. 2b, d. Pagtandi sa link. 42, 43 nagpakita nga upat ka mga taluktok A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV), ug D (582.2 eV) ang naobserbahan duol sa L3 nga ngilit, nga nagpakita sa octahedral Cr3+ ions, katumbas sa Cr2O3. Ang eksperimento nga spectra nahiuyon sa teoretikal nga mga kalkulasyon, sama sa gipakita sa mga panel b ug e, nga nakuha gikan sa daghang mga kalkulasyon sa natad sa kristal sa Cr L2.3 interface gamit ang kristal nga field sa 2.0 eV44. Ang duha ka nawong sa init nga trabaho ug bugnaw nga giligid nga SDSS giputos sa medyo pare-parehong layer sa Cr2O3.
a Thermal nga hulagway sa X-PEEM nga hot-formed SDSS nga katumbas sa edge b Cr L2.3 ug edge c Fe L2.3, d Thermal image X-PEEM sa cold-rolled SDSS nga katumbas sa edge e Cr L2.3 ug f Fe L2.3 sa kilid (e) . Ang XAS spectra nga gilaraw sa lainlaing mga posisyon sa spatial nga gimarkahan sa mga thermal nga imahe (a, d) sa mga orange nga tuldok nga linya sa (b) ug (e) nagrepresentar sa simulate nga XAS spectra sa Cr3 + nga adunay kantidad nga kristal nga field nga 2.0 eV. Para sa X-PEEM nga mga hulagway, usa ka thermal palette ang gigamit aron mapauswag ang pagkabasa sa imahe, diin ang mga kolor gikan sa asul ngadto sa pula kay proporsyonal sa intensity sa pagsuyup sa X-ray (gikan sa ubos ngadto sa taas).
Bisan unsa pa ang kemikal nga palibot niining mga metal nga elemento, ang kemikal nga kahimtang sa mga pagdugang sa Ni ug Ce nga mga elemento sa alloying alang sa duha nga mga sample nagpabilin nga parehas. Dugang drowing. Sa fig. Ang 5-9 nagpakita sa X-PEEM nga mga hulagway ug katugbang nga XAS spectra para sa Ni ug Ce sa lain-laing mga posisyon sa ibabaw sa init nga trabaho ug cold-rolled nga mga specimen. Gipakita sa Ni XAS ang estado sa oksihenasyon sa Ni2+ sa tibuok nga gisukod nga nawong sa init nga trabaho ug bugnaw nga mga espesimen (Supplementary Discussion). Mamatikdan nga sa kaso sa init nga trabaho nga mga espesimen, ang XAS signal sa Ce wala maobserbahan, samtang ang spectrum sa Ce3 + sa mga cold-rolled nga mga specimen naobserbahan sa usa ka punto. Ang obserbasyon sa Ce spots sa cold-rolled samples nagpakita nga ang Ce kasagaran anaa sa porma sa precipitates.
Sa thermally deformed SDSS, walay lokal nga kausaban sa estruktura sa XAS ang naobserbahan sa Fe L2.3 edge (Fig. 2c). Apan, ingon sa gipakita sa fig. 2f, ang Fe matrix microscopically nagbag-o sa iyang kemikal nga kahimtang sa pito ka random nga gipili nga mga punto sa cold rolled SDSS. Dugang pa, aron makakuha usa ka tukma nga ideya sa mga pagbag-o sa estado sa Fe sa pinili nga mga lokasyon sa Fig. 2f, gihimo ang mga lokal nga pagtuon sa nawong (Fig. 3 ug Supplementary Fig. 10) diin gipili ang gagmay nga mga circular nga rehiyon. Ang XAS spectra sa Fe L2,3 edge sa α-Fe2O3 systems ug Fe2+ octahedral oxides gimodelo gamit ang multiplet crystal field calculations gamit ang crystal fields sa 1.0 (Fe2+) ug 1.0 (Fe3+)44. Atong namatikdan nga ang α-Fe2O3 ug γ-Fe2O3 adunay lain-laing lokal nga symmetries45,46, Fe3O4 adunay kombinasyon sa Fe2+ & Fe3+,47, ug FeO45 isip pormal nga divalent Fe2+ oxide (3d6). Atong namatikdan nga ang α-Fe2O3 ug γ-Fe2O3 adunay lain-laing lokal nga symmetries45,46, Fe3O4 adunay kombinasyon sa Fe2+ & Fe3+,47, ug FeO45 isip pormal nga divalent Fe2+ oxide (3d6).Timan-i nga ang α-Fe2O3 ug γ-Fe2O3 adunay lain-laing lokal nga symmetries45,46, Fe3O4 kombinar Fe2+ ug Fe3+,47 ug FeO45 sa porma sa pormal nga divalent oxide Fe2+ (3d6).Timan-i nga ang α-Fe2O3 ug γ-Fe2O3 adunay lain-laing lokal nga symmetries45,46, Fe3O4 adunay mga kombinasyon sa Fe2+ ug Fe3+,47 ug FeO45 naglihok isip usa ka pormal nga divalent Fe2+ oxide (3d6). Ang tanan nga Fe3+ ions sa α-Fe2O3 adunay mga Oh posisyon lamang, samtang ang γ-Fe2O3 kasagaran gipahayag ingon Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 spinel nga adunay mga bakante sa eg mga posisyon. Busa, ang Fe3+ ions sa γ-Fe2O3 adunay Td ug Oh nga posisyon. Sama sa gihisgutan sa miaging trabaho, bisan tuod ang intensity ratios sa duha managlahi, ang ilang intensity ratio eg/t2g mao ang ≈1, samtang sa niini nga kaso ang naobserbahan nga intensity ratio eg/t2g maoy mga 1. Kini nagmando sa posibilidad nga Fe3+ lamang ang anaa niini nga kaso. Sa pagkonsiderar sa kaso sa Fe3O4 nga adunay mga kombinasyon sa Fe2+ ug Fe3+, nahibal-an nga ang usa ka mas mahuyang (lig-on) nga unang bahin sa L3 nga ngilit sa Fe nagpakita sa usa ka mas gamay (mas dako) nga pagkawalay sulod sa estado sa t2g. Kini magamit sa Fe2+ (Fe3+), nga nagpaila sa pagtaas sa unang ilhanan nga nagpakita sa pagtaas sa sulod sa Fe2+47. Kini nga mga resulta nagpakita nga ang Fe2+ ug γ-Fe2O3, α-Fe2O3 ug/o Fe3O4 nag-una sa bugnaw nga linukot nga mga ibabaw sa mga composite.
Gipadako nga photoemission electron thermal nga mga hulagway sa (a, c) ug (b, d) XAS spectra tabok sa Fe L2,3 nga ngilit sa nagkalain-laing spatial nga posisyon sulod sa pinili nga mga rehiyon 2 ug E sa Fig. 2d.
Ang nakuha nga data sa eksperimento (Fig. 4a ug Supplementary Fig. 11) giplano ug gitandi sa mga puro nga compound 40, 41, 48. Sa panguna, tulo ka lain-laing mga matang sa eksperimento nga naobserbahan Fe L-edge XAS spectra (XAS-1, XAS-2 ug XAS-3: Fig. 4a) naobserbahan sa spatially lain-laing mga lokasyon. Sa partikular, ang usa ka spectrum nga susama sa 2-a (gipaila nga XAS-1) sa Fig. 3b naobserbahan sa tibuok rehiyon sa interes, gisundan sa usa ka 2-b spectrum (gimarkahan XAS-2), samtang ang spectrum nga susama sa E-3 naobserbahan sa fig. 3d (gitawag nga XAS-3) naobserbahan sa pipila ka mga lokal nga lokasyon. Kasagaran, upat ka mga parameter ang gigamit sa pag-ila sa valence states nga anaa sa usa ka probe sample: (1) L3 ug L2 spectral features, (2) energy positions sa L3 ug L2 features, (3) L3-L2 energy difference, (4) L2 intensity ratio /L3. Sumala sa biswal nga mga obserbasyon (Fig. 4a), ang tanan nga tulo ka Fe component, nga mao ang Fe0, Fe2+, ug Fe3+, anaa sa ibabaw sa gitun-an nga SDSS. Ang kalkulado nga intensity ratio L2 / L3 nagpakita usab sa presensya sa tanan nga tulo ka mga sangkap.
a Naobserbahan nga lain-laing tulo ka eksperimento data (solid linya XAS-1, XAS-2 ug XAS-3 katumbas sa 2-a, 2-b ug E-3 sa Fig. 2 ug Fig. 3) kon itandi sa simulated XAS Comparison spectra, octahedrons Fe2+, Fe3+, kristal field values ​​​​sa 1.0 eV – Measured b ug 1. (XAS-1, XAS-2, XAS-3) ug katugbang nga na-optimize nga LCF data (solid black line), ug pagtandi sa XAS-3 spectra sa Fe3O4 (mixed state of Fe) ug Fe2O3 (pure Fe3+) nga mga sumbanan.
Ang usa ka linear combination (LCF) nga angay sa tulo ka mga sumbanan40,41,48 gigamit sa pag-ihap sa komposisyon sa iron oxide. Ang LCF gipatuman alang sa tulo ka pinili nga Fe L-edge XAS spectra nga nagpakita sa pinakataas nga kalainan, nga mao ang XAS-1, XAS-2 ug XAS-3, sama sa gipakita sa Fig. 4b-d. Alang sa LCF fittings, 10% Fe0 ang gikonsiderar sa tanan nga mga kaso tungod sa gamay nga ledge nga among naobserbahan sa tanan nga datos ug ang kamatuoran nga ang ferrous metal mao ang nag-unang sangkap sa steel. Sa tinuud, ang giladmon sa pagsulay sa X-PEEM alang sa Fe (~ 6 nm) 49 mas dako kaysa gibanabana nga gibag-on sa layer sa oksihenasyon (gamay> 4 nm), nga nagtugot sa pag-ila sa signal gikan sa iron matrix (Fe0) sa ilawom sa layer sa passivation. Sa tinuud, ang giladmon sa pagsulay sa X-PEEM alang sa Fe (~ 6 nm) 49 mas dako kaysa gibanabana nga gibag-on sa layer sa oksihenasyon (gamay> 4 nm), nga nagtugot sa pag-ila sa signal gikan sa iron matrix (Fe0) sa ilawom sa layer sa passivation. Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм)49 больше, чем предполагаемая толщина слоя окисления (> 4 нч пользово), обнаружить сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. Sa pagkatinuod, ang probe nga X-PEEM nga giladmon alang sa Fe (~ 6 nm) 49 mas dako kay sa gituohan nga gibag-on sa oxidation layer (gamay> 4 nm), nga nagpaposible sa pag-ila sa signal gikan sa iron matrix (Fe0) ubos sa passivation layer.Sa pagkatinuod, ang X-PEEM nakamatikod sa Fe (~ 6 nm) 49 nga mas lawom kay sa gipaabot nga gibag-on sa oxide layer (sobra lang sa 4 nm), nga nagtugot sa pag-detect sa mga signal gikan sa iron matrix (Fe0) ubos sa passivation layer. Ang lain-laing mga kombinasyon sa Fe2+ ug Fe3+ gihimo aron sa pagpangita sa labing maayo nga posible nga solusyon alang sa naobserbahan nga eksperimento data. Sa fig. Ang Figure 4b nagpakita sa kombinasyon sa Fe2 + ug Fe3 + sa XAS-1 spectrum, diin ang mga proporsyon sa Fe2 + ug Fe3 + duol, mga 45%, nga nagpakita sa nagkasagol nga estado sa oksihenasyon sa Fe. Samtang alang sa XAS-2 spectrum, ang porsyento sa Fe2+ ug Fe3+ mahimong ~30% ug 60%, matag usa. Ang sulod sa Fe2+ mas ubos kay sa Fe3+. Ang Fe2+ ngadto sa Fe3 ratio sa 1:2 nagpasabot nga ang Fe3O4 mahimong maporma sa samang ratio sa Fe ion. Dugang pa, alang sa XAS-3 spectrum, ang mga porsyento sa Fe2 + ug Fe3 + nausab ngadto sa ~ 10% ug 80%, nga nagpakita sa mas taas nga pagkakabig sa Fe2 + ngadto sa Fe3 +. Sama sa gihisgutan sa ibabaw, ang Fe3+ mahimong maggikan sa α-Fe2O3, γ-Fe2O3 o Fe3O4. Aron masabtan ang labing lagmit nga tinubdan sa Fe3 +, ang XAS-3 spectra giplano uban sa nagkalainlaing Fe3 + nga mga sumbanan sa Fig. 4e nga nagpakita sa pagkaparehas sa tanang duha ka mga sumbanan kung ang Peak B gikonsiderar. Bisan pa, ang intensity sa abaga (A: gikan sa Fe2 +) ug ang intensity ratio B / A nagpakita nga ang spectrum sa XAS-3 duol sa apan dili parehas sa γ-Fe2O3. Kung itandi sa kadaghanan nga γ-Fe2O3, ang Fe 2p XAS intensity sa A SDSS peak gamay nga mas taas (Fig. 4e), nga nagpakita sa mas taas nga Fe2 + intensity. Bisan tuod ang spectrum sa XAS-3 susama nianang sa γ-Fe2O3, diin ang Fe3+ anaa sa duha ka Oh ug Td nga mga posisyon, ang pag-ila sa lain-laing mga valence states ug koordinasyon lamang sa L2,3 edge o ang L2/L3 intensity ratio problema gihapon. usa ka nagbalikbalik nga hilisgutan sa diskusyon tungod sa pagkakomplikado sa lainlaing mga hinungdan nga nalambigit sa katapusan nga spectrum41.
Dugang pa sa spectral nga diskriminasyon sa mga kemikal nga estado sa pinili nga mga rehiyon sa interes nga gihulagway sa ibabaw, ang global nga kemikal nga heterogeneity sa mga yawe nga elemento Cr ug Fe gisusi pinaagi sa pagklasipikar sa tanang XAS spectra nga nakuha sa sample surface gamit ang K-means clustering method. Ang mga profile sa ngilit nga Cr L gipahimutang sa paagi nga maporma ang duha ka kamalaumon nga mga pungpong nga spatially nga giapod-apod sa init nga pagtrabaho ug bugnaw nga mga espesimen nga gipakita sa Fig. 5. Klaro nga walay lokal nga kausaban sa estruktura ang naobserbahan, tungod kay ang duha ka sentroid sa XAS Cr spectra susama kaayo. Kini nga mga spectral nga porma sa duha ka cluster halos parehas sa mga katumbas sa Cr2O342, nga nagpasabut nga ang mga layer sa Cr2O3 medyo parehas nga giapod-apod sa SDSS.
usa ka pungpong sa K-nagpasabot sa L-edge Cr nga mga rehiyon, b katugbang nga XAS centroids. Mga resulta sa K-means X-PEEM nga pagtandi sa cold-rolled SDSS: c clusters sa K-means edge regions sa Cr L2,3 ug d katugbang nga XAS centroids.
Sa pag-ilustrar sa usa ka mas komplikado nga FeL edge map, upat ug lima ka optimized clusters ug ang ilang mga kaubang centroids (spectral distributions) gigamit para sa hot-worked ug cold-rolled specimens, matag usa. Busa, ang porsyento (%) sa Fe2+ ug Fe3+ mahimong makuha pinaagi sa pag-adjust sa LCF nga gipakita sa Fig.4. Ang pseudoelectrode nga potensyal nga Epseudo isip usa ka function sa Fe0 gigamit sa pagpadayag sa microchemical inhomogeneity sa surface oxide film. Ang Epseudo halos gibanabana sa lagda sa pagsagol,
diin ang \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) katumbas sa \(\rm{Fe} + 2e^ – \to\rm {Fe}^{2 + (3 + )}\), nga mao ang 0.440 ug 0.036 V, matag usa. Ang mga dapit nga adunay ubos nga potensyal adunay mas taas nga sulod sa Fe3+ compounds. Ang potensyal nga pag-apod-apod sa usa ka thermally deformed sample adunay usa ka layered nga karakter nga adunay labing taas nga pagbag-o sa mga 0.119 V (Fig. 6a, b). Kini nga potensyal nga pag-apod-apod suod nga may kalabutan sa topograpiya sa nawong (Fig. 6a). Walay laing mga kausaban nga may kalabutan sa posisyon ang naobserbahan sa nagpahiping lamellar interior (Fig. 6b). Sa kasukwahi, alang sa kombinasyon sa lainlaing mga oxide nga adunay lainlaing mga sulud sa Fe2 + ug Fe3 + sa cold-rolled SDSS, ang usa ka dili parehas nga kinaiya sa pseudopotential mahimong maobserbahan (Fig. 6c, d). Ang Fe3+ oxides ug/o (oxy)hydroxides mao ang mga nag-unang sangkap sa corrosion sa asero ug permeable sa oxygen ug tubig50. Sa kini nga kaso, makita nga ang mga isla nga dato sa Fe3 + giapod-apod sa lokal ug makonsiderar nga mga lugar nga corrosion. Sa kini nga kaso, ang gradient sa potensyal nga natad, imbes ang hingpit nga kantidad sa potensyal, mahimong isipon nga usa ka timailhan alang sa lokalisasyon sa mga aktibo nga corrosion nga mga rehiyon51. Kining inhomogeneous distribution sa Fe2+ ug Fe3+ sa ibabaw sa cold rolled SDSS makapausab sa lokal nga kemikal nga mga kabtangan ug makahatag ug mas epektibong surface area sa oxide film cracking ug corrosion reactions, sa ingon tugotan ang underlying metal matrix nga padayon nga mag-corrode, nga moresulta sa internal inhomogeneity. ug pagpakunhod sa protective nga mga kinaiya sa passivating layer.
K-mean clusters sa Fe L2,3 edge regions ug katugbang nga XAS centroids alang sa a-c hot-worked X-PEEM ug d-f cold-rolled SDSS. a, d K-nagpasabot nga cluster plot nga gisapawan sa X-PEEM nga hulagway. Gibanabana nga mga potensyal sa pseudoelectrode (epseudo) ang gihisgutan uban sa K-means cluster diagrams. Ang kahayag sa usa ka X-PEEM nga imahe sama sa kolor sa Fig. 2 direkta nga katimbang sa intensity sa pagsuyup sa X-ray.
Ang medyo pare-pareho nga Cr apan lahi nga kemikal nga kahimtang sa Fe mosangput sa lainlaing gigikanan sa oxide film cracking ug mga pattern sa corrosion sa hot-rolled ug cold-rolled Ce-2507. Kini nga kabtangan sa cold rolled Ce-2507 kay ilado kaayo. Mahitungod sa pagporma sa mga oxide ug hydroxides sa Fe sa hangin sa atmospera, ang mosunod nga mga reaksyon gisirado niini nga trabaho isip neyutral nga mga reaksyon:
Base sa pagsukod sa X-PEEM, ang reaksyon sa ibabaw nahitabo sa mosunod nga mga kaso. Ang usa ka gamay nga abaga nga katumbas sa Fe0 nalangkit sa nagpahiping metal nga puthaw. Ang reaksyon sa metal nga Fe sa palibot nagdala ngadto sa pagporma sa Fe(OH)2 layer (equation (5)), nga nagpadako sa Fe2+ signal sa XAS sa L nga ngilit sa Fe. Ang dugay nga pagkaladlad sa hangin moresulta sa pagkaporma sa Fe3O4 ug/o Fe2O3 oxide human sa Fe(OH)252,53. Duha ka matang sa stable nga Fe, Fe3O4 ug Fe2O3, mahimo usab nga maporma sa usa ka Cr3+ rich protective layer, diin ang Fe3O4 mas gusto sa usa ka uniporme ug cohesive structure. Ang presensya sa duha nagresulta sa nagkasagol nga estado sa oksihenasyon (XAS-1 spectrum). Ang XAS-2 spectrum nag-una nga katumbas sa Fe3O4. Samtang ang XAS-3 spectra nga naobserbahan sa daghang mga posisyon nagpakita sa hingpit nga pagkakabig ngadto sa γ-Fe2O3. Tungod kay ang wala maputos nga X-ray adunay giladmon sa pagsulod nga gibana-bana nga 50 nm, ang signal gikan sa nagpahiping layer moresulta sa mas taas nga intensity sa A peak.
Ang XRD spectrum nagpakita nga ang Fe component sa oxide film adunay layered structure, nga gihiusa sa Cr oxide layer. Sukwahi sa passivation nga kinaiya sa corrosion tungod sa lokal nga inhomogeneity sa Cr2O317, bisan pa sa uniporme nga layer sa Cr2O3 niini nga pagtuon, ubos nga corrosion resistance ang naobserbahan niini nga kaso, ilabi na alang sa cold-rolled samples. Ang naobserbahan nga kinaiya mahimong sabton nga ang heterogeneity sa kemikal nga oksihenasyon nga estado sa ibabaw nga layer (Fe) nga nakaapekto sa performance sa corrosion. Ang hinay nga pagbalhin sa metal o oxygen ions sa lattice tungod sa parehas nga stoichiometry sa ibabaw (Fe oxide) ug ubos nga mga layer (Cr oxide)52,53 nagdala sa mas maayo nga interaksyon (adhesion) tali kanila. Kini, sa baylo, nagpauswag sa resistensya sa corrosion. Busa, ang padayon nga stoichiometry, ie usa ka kahimtang sa oksihenasyon sa Fe, mas maayo kaysa kalit nga pagbag-o sa stoichiometric. Ang thermally deformed nga SDSS adunay mas uniporme nga nawong ug mas dasok nga protective layer, nga naghatag ug mas maayo nga corrosion resistance. Bisan pa, alang sa cold-rolled SDSS, ang presensya sa Fe3 +-rich nga mga isla ubos sa protective layer makaguba sa integridad sa nawong ug hinungdan sa galvanic corrosion sa duol nga substrate, nga mosangpot sa pagkunhod sa Rp (Table 1) sa EIS spectra ug sa corrosion niini. pagsukol. Busa, ang lokal nga gipang-apod-apod nga mga isla nga dato sa Fe3+ tungod sa plastic deformation nag-una nga nag-impluwensya sa performance sa corrosion resistance, nga usa ka breakthrough niini nga trabaho. Busa, kini nga pagtuon nagpakita sa spectromicrographs sa pagkunhod sa corrosion resistensya tungod sa plastic deformation sa gitun-an SDSS samples.
Dugang pa, samtang ang talagsaon nga pagsagol sa yuta sa duha ka hugna nga mga asero mas maayo, ang interaksyon niining dugang nga elemento sa indibidwal nga steel matrix sa termino sa corrosion nga kinaiya nagpabilin nga idlas base sa spectroscopic microscopy obserbasyon. Ang Ce signal (uban sa XAS M-edge) makita lamang sa pipila ka mga posisyon sa panahon sa bugnaw nga rolling, apan mawala sa panahon sa init nga deformation sa SDSS, nga nagpaila sa lokal nga deposition sa Ce sa steel matrix imbes nga homogenous alloying. Bisan kung ang mekanikal nga mga kabtangan sa SDSS wala gipauswag6,7, ang presensya sa REE nagpamenos sa gidak-on sa mga inklusyon ug gihunahuna nga pugngan ang pitting sa gigikanan54.
Sa konklusyon, kini nga buhat nagpadayag sa epekto sa nawong heterogeneity sa corrosion sa 2507 SDSS giusab uban sa cerium pinaagi sa quantifying sa kemikal nga sulod sa nanoscale components. Among gitubag ang pangutana ngano nga ang stainless steel nag-corrodes bisan kung gitabonan sa usa ka protective oxide layer pinaagi sa quantitatively nga pagtuon sa microstructure, kemikal nga kahimtang sa surface features ug signal processing gamit ang K-means clustering. Naestablisar nga ang Fe3+-rich nga mga isla, lakip ang ilang octahedral ug tetrahedral nga koordinasyon sa tibuok istruktura sa mixed Fe2+/Fe3+, maoy tinubdan sa pagkaguba sa oxide film ug tinubdan sa corrosion sa cold-rolled SDSS. Ang mga nanoislands nga gidominahan sa Fe3 + mosangpot sa dili maayo nga pagsukol sa kaagnasan bisan sa presensya sa usa ka igo nga stoichiometric Cr2O3 passivating layer. Dugang pa sa mga metodolohikal nga pag-uswag nga gihimo sa pagtino sa epekto sa nanoscale chemical heterogeneity sa corrosion, ang karon nga trabaho gilauman nga makadasig sa mga proseso sa engineering aron mapalambo ang corrosion resistance sa mga stainless steel sa panahon sa steelmaking.
Aron maandam ang Ce-2507 SDSS ingots nga gigamit niini nga pagtuon, ang sinagol nga mga sangkap, lakip ang Fe-Ce master alloy nga gitakpan sa puro nga mga tubo nga puthaw, natunaw sa usa ka 150 kg nga medium frequency induction furnace aron makahimo og tinunaw nga asero ug gibubo ngadto sa paghulma sa mga hulmahan. Ang gisukod nga kemikal nga komposisyon (wt %) gilista sa Supplementary Table 2. Ang ingot una nga init nga naporma ngadto sa mga bloke. Dayon ang puthaw gi-annealed sa 1050 ° C sulod sa 60 ka minuto ngadto sa solidong solusyon, ug dayon gipalong sa tubig ngadto sa temperatura sa lawak. Ang gitun-an nga mga sampol gitun-an sa detalye gamit ang TEM ug DOE aron tun-an ang mga hugna, gidak-on sa lugas ug morpolohiya. Ang mas detalyado nga impormasyon bahin sa mga sample ug proseso sa produksiyon makita sa ubang mga tinubdan6,7.
Iproseso ang cylindrical sample (φ10 mm × 15 mm) para sa init nga pagpindot sa axis sa cylinder nga parallel sa deformation nga direksyon sa block. Ang high-temperature compression gihimo sa usa ka kanunay nga strain rate sa range nga 0.01-10 s-1 sa nagkalain-laing temperatura sa range nga 1000-1150 ° C gamit ang Gleeble-3800 thermal simulator. Sa wala pa ang deformation, ang mga sample gipainit sa pinili nga temperatura sa gikusgon nga 10 °C s-1 sulod sa 2 min aron mawagtang ang gradient sa temperatura. Pagkahuman sa pagkab-ot sa pagkaparehas sa temperatura, ang mga sampol gibag-o sa usa ka tinuud nga kantidad nga pilay nga 0.7. Human sa deformation, kini gipalong dayon sa tubig aron mapadayon ang deformed structure. Unya ang gahi nga mga espesimen giputol parallel sa direksyon sa compression. Alang niining partikular nga pagtuon, gipili namo ang usa ka ispesimen nga thermally deformed sa 1050°C, 10 s-1 tungod sa mas taas nga nakita nga microhardness kay sa ubang mga specimen7.
Daghang (80 × 10 × 17 mm3) nga mga sample sa solidong solusyon sa Ce-2507 gisulayan sa usa ka tulo ka hugna nga asynchronous two-roll deformation machine LG-300, nga naghatag sa labing kaayo nga mekanikal nga kabtangan taliwala sa tanan nga mga klase sa deformation6. Ang strain rate ug pagkunhod sa gibag-on mao ang 0.2 m·s-1 ug 5% alang sa matag agianan, matag usa.
Usa ka Autolab PGSTAT128N electrochemical workstation gigamit sa electrochemically pagsukod SDSS human sa bugnaw nga rolling ngadto sa 90% gibag-on reduction (1.0 katumbas tinuod nga strain) ug init nga pagpilit sa 0.7 tinuod nga strain sa 1050 oC ug 10 s-1. Ang workstation adunay tulo ka electrode cell nga adunay saturated calomel electrode isip reference electrode, graphite counter electrode, ug SDSS sample isip working electrode. Ang mga sample giputol sa mga silindro nga adunay diyametro nga 11.3 mm, sa mga kilid diin ang mga wire nga tumbaga gibaligya. Dayon ang sample gibubo sa epoxy resin, nagbilin sa usa ka working open area nga 1 cm2 isip working electrode (ang ubos nga nawong sa cylindrical sample). Pag-amping sa panahon sa pag-ayo sa epoxy ug sa sunod nga sanding ug pagpasinaw aron malikayan ang pagliki. Ang nagtrabaho nga nawong gilap ug gipasinaw sa usa ka brilyante nga polishing suspension nga adunay gidak-on nga partikulo nga 1 micron, gilimpyohan sa distilled water ug ethanol ug gipauga sa bugnaw nga hangin. Sa wala pa ang mga pagsukod sa electrochemical, ang gipasinaw nga mga sample gibutyag sa hangin sulod sa pipila ka mga adlaw aron mahimong natural nga oxide film. Usa ka tubigon nga solusyon sa FeCl3 (6.0 wt.%), gipalig-on uban sa HCl ngadto sa pH = 1.0 ± 0.01, gigamit sa pagpadali sa corrosion sa stainless steel55, tungod kay kini makita sa agresibo nga mga palibot diin ang chloride ion anaa uban sa lig-on nga oxidizing nga gahum ug ubos nga pH nga gitakda sa ASTM. Gisugyot nga mga sumbanan mao ang G48 ug A923. Ang mga sampol giunlod sa solusyon sa pagsulay sulod sa 1 ka oras sa wala pa ang bisan unsang mga pagsukod gihimo aron makaabut sa usa ka estado nga duol sa estasyon. Alang sa solid nga solusyon, init nga trabaho ug bugnaw nga linukot nga mga specimen, ang impedance measurement frequency range mao ang 1 × 105 ~ 0.1 Hz, ug ang open-circuit potential (OPS) mao ang 5 mV, nga 0.39, 0.33, ug 0.25 VSCE, matag usa. Ang matag electrochemical nga pagsulay sa bisan unsang sample gisubli labing menos tulo ka beses sa ilawom sa parehas nga mga kondisyon aron masiguro ang pag-reproducibility sa datos.
Para sa HE-SXRD nga mga pagsukod, 1 × 1 × 1.5 mm3 rectangular duplex steel blocks ang gisukod sa high-energy Brockhouse wiggler line sa CLS, Canada aron ma-ihap ang phase composition56. Ang pagkolekta sa datos gihimo sa temperatura sa lawak sa Debye-Scherrer geometry o transport geometry. Ang wavelength sa X-ray nga na-calibrate sa LaB6 calibrant mao ang 0.212561 Å, nga katumbas sa 58 keV, nga mas taas pa kay sa Cu Kα (8 keV) nga sagad gigamit isip tinubdan sa X-ray sa laboratoryo. Ang sample gibutang sa gilay-on nga 740 mm gikan sa detector. Ang gidaghanon sa pagkakita sa matag sample mao ang 0.2 × 0.3 × 1.5 mm3, nga gitino sa gidak-on sa beam ug gibag-on sa sample. Ang matag usa niini nga mga datos gikolekta gamit ang Perkin Elmer area detector, flat panel X-ray detector, 200 µm pixels, 40 × 40 cm2, gamit ang exposure time nga 0.3 segundos ug 120 frames.
Ang mga pagsukod sa X-PEEM sa duha ka pinili nga sistema sa modelo gihimo sa PEEM end station sa Beamline MAXPEEM nga linya sa MAX IV laboratory (Lund, Sweden). Giandam ang mga sample sa parehas nga paagi sama sa mga pagsukod sa electrochemical. Ang giandam nga mga sample gitago sa hangin sulod sa pipila ka mga adlaw ug gi-degassed sa usa ka ultrahigh vacuum chamber sa wala pa i-irradiated sa synchrotron photon. Ang energy resolution sa beam makuha pinaagi sa pagsukod sa ion output spectrum gikan sa N 1 s ngadto sa 1\(\pi _g^ \ast\) sa excitation region nga adunay hv = 401 eV sa N2 ug ang pagsalig sa photon energy sa E3/2.57. Ang spectral fit naghatag og ΔE (spectral linewidth) ~0.3 eV sa gisukod nga energy range. Busa, ang beamline energy resolution gibana-bana nga E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 ug flux ≈1012 ph/s pinaagi sa paggamit sa giusab nga SX-700 monochromator nga adunay Si 1200-line mm−1 grating para sa Fe 2p, Cr2,3 edge. L2,3 ngilit, ug Ce M4,5 ngilit. Busa, ang beamline energy resolution gibana-bana nga E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 ug flux ≈1012 ph/s pinaagi sa paggamit sa giusab nga SX-700 monochromator nga adunay Si 1200-line mm−1 grating para sa Fe 2p, Cr22 edge, Cr232. L2.3 edge, ug Ce M4.5 edge. Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка было оценено как E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ > 2000 и/10 фрик ≈ использовании модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 штрихов/мм для Fe кромка 2p L2,3, кромка 2,3, кромка Cr 3 кромка Ce M4,5. Busa, ang energy resolution sa beam channel gibana-bana nga E / ∆E = 700 eV / 0.3 eV> 2000 ug flux ≈1012 f / s gamit ang usa ka giusab nga SX-700 monochromator nga adunay Si grating sa 1200 nga linya / mm alang sa Fe edge 2p L2 ,3, Nip L2 edge. ug Ce edge 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 通过使甿0.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C。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 通 过 0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 L2.3 边缘 。Busa, sa diha nga ang paggamit sa usa ka giusab SX-700 monochromator ug usa ka 1200 linya Si grating. 3, Cr edge 2p L2.3, Ni edge 2p L2.3 ug Ce edge M4.5.Pagpalapad sa enerhiya sa photon sa 0.2 eV nga mga lakang. Sa matag enerhiya, ang PEEM nga mga hulagway girekord gamit ang TVIPS F-216 CMOS detector nga adunay 2 x 2 binning fiber optic nga koneksyon nga naghatag ug 1024 × 1024 pixels sa 20 µm field of view. Ang oras sa pagkaladlad sa mga imahe 0.2 segundos, nga nag-aberids sa 16 ka mga frame. Ang photoelectron image energy gipili sa paagi nga makahatag ug maximum secondary electron signal. Ang tanan nga mga pagsukod gihimo sa normal nga insidente sa usa ka linearly polarized photon beam. Para sa dugang nga impormasyon sa mga sukod, tan-awa ang miaging pagtuon58. Human sa pagtuon sa kinatibuk-ang electron yield (TEY)59 detection mode ug sa paggamit niini sa X-PEEM, ang detection depth niini nga pamaagi gibanabana sa ~4-5 nm para sa Cr signal ug ~6 nm para sa Fe signal. Ang giladmon sa Cr duol kaayo sa gibag-on sa pelikula sa oxide (~ 4 nm) 60,61 samtang ang giladmon sa Fe mas dako kay sa gibag-on sa oxide film. Ang XAS nga nakolekta duol sa Fe L nga ngilit usa ka sinagol nga iron oxide XAS ug FeO gikan sa matrix. Sa unang kaso, ang intensity sa emitted electron tungod sa tanan nga posible nga mga matang sa electron nga nakatampo sa TEY. Bisan pa, ang usa ka lunsay nga puthaw nga signal nanginahanglan mas taas nga kinetic energy aron ang mga electron moagi sa oxide layer, makaabut sa ibabaw, ug makolekta sa analisador. Sa kini nga kaso, ang Fe0 signal mao ang nag-una tungod sa LVV Auger electron ug secondary electron emitted pinaagi kanila. Dugang pa, ang intensity sa TEY nga natampo sa kini nga mga electron madunot sa panahon sa electron escape path49 dugang nga pagkunhod sa spectral nga pirma sa Fe0 sa puthaw nga XAS nga mapa.
Ang pag-integrate sa data mining ngadto sa mga data cubes (X-PEEM data) usa ka mahinungdanong lakang sa pagkuha sa may kalabutan nga impormasyon (kemikal o pisikal nga mga kabtangan) sa multidimensional nga paagi. Ang K-means clustering kaylap nga gigamit sa daghang mga lugar, lakip ang machine vision, image processing, unsupervised pattern recognition, artificial intelligence, ug classificatory analysis24. Pananglitan, ang K-means clustering maayo nga gigamit sa clustering hyperspectral image data62. Sa prinsipyo, alang sa daghang mga butang nga datos, ang K-means algorithm dali nga magrupo sila sumala sa kasayuran bahin sa ilang mga kinaiya (mga kinaiya sa enerhiya sa photon). Ang K-means clustering usa ka iterative algorithm alang sa pagbahin sa datos ngadto sa K non-overlapping nga mga grupo (clusters), diin ang matag pixel iya sa usa ka piho nga cluster depende sa spatial distribution sa kemikal nga inhomogeneity sa steel microstructural composition. Ang K-means algorithm naglangkob sa duha ka mga lakang: ang unang lakang nagkalkula sa K centroids, ug ang ikaduhang lakang nag-assign sa matag punto ngadto sa usa ka cluster nga adunay mga silingang centroids. Ang sentro sa grabidad sa usa ka pungpong gihubit ingong aritmetikong kahulogan sa mga punto sa datos (XAS spectra) sa maong pungpong. Adunay lain-laing mga gilay-on sa paghubit sa kasikbit nga mga sentroid isip Euclidean nga mga distansiya. Alang sa usa ka input nga hulagway sa px,y (x ug y mao ang resolusyon sa pixels), ang CK mao ang sentro sa grabidad sa cluster; kini nga hulagway mahimong mabahin (clustered) ngadto sa K cluster gamit ang K-means63. Ang katapusang mga lakang sa K-means clustering algorithm mao ang:
Lakang 2. Kalkulahin ang ang-ang sa membership sa tanan nga mga pixel sumala sa kasamtangan nga centroid. Pananglitan, kini gikalkulo gikan sa Euclidean nga gilay-on d tali sa sentro ug sa matag pixel:
Lakang 3 I-assign ang matag pixel sa labing duol nga sentroid. Dayon kalkulaha pag-usab ang K centroid nga mga posisyon sama sa mosunod:
Lakang 4. Balika ang proseso (mga equation (7) ug (8)) hangtud nga ang mga centroids magtagbo. Ang katapusan nga mga resulta sa kalidad sa cluster kay may kalabutan sa labing maayo nga pagpili sa mga inisyal nga centroids63. Para sa PEEM data structure sa steel images, kasagaran X (x × y × λ) kay usa ka cube sa 3D array data, samtang ang x ug y axes nagrepresentar sa spatial information (pixel resolution) ug ang λ axis katumbas sa energy spectral mode sa mga photon. Ang K-means algorithm gigamit sa pag-usisa sa mga rehiyon nga interesado sa datos sa X-PEEM pinaagi sa pagbulag sa mga pixel (clusters o sub-blocks) sumala sa ilang spectral nga mga kinaiya ug pagkuha sa pinakamaayo nga centroid (XAS spectral curve) alang sa matag analyte (cluster). Gigamit kini sa pagtuon sa spatial distribution, local spectral nga mga kausaban, oxidation behavior ug chemical state. Pananglitan, ang K-means clustering algorithm gigamit alang sa Fe L-edge ug Cr L-edge nga mga rehiyon sa init nga trabaho ug cold-rolled nga X-PEEM. Lainlaing gidaghanon sa K-clusters (microstructural regions) ang gisulayan sa pagpangita sa labing maayo nga clusters ug centroids. Kung gipakita ang graph, ang mga pixel i-reassign sa husto nga cluster centroids. Ang matag pag-apod-apod sa kolor katumbas sa sentro sa cluster, nga nagpakita sa spatial nga kahikayan sa kemikal o pisikal nga mga butang. Ang gikuha nga mga sentroid kay linear nga kombinasyon sa puro spectra.
Ang mga datos nga nagsuporta sa mga resulta niini nga pagtuon makuha gikan sa tagsa-tagsa nga tagsulat sa WC sa makatarunganon nga hangyo.
Sieurin, H. & Sandström, R. Pagkagahi sa bali sa usa ka welded duplex stainless steel. Sieurin, H. & Sandström, R. Pagkagahi sa bali sa usa ka welded duplex stainless steel. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Pagkagahi sa bali sa welded duplex stainless steel. 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. Pagkagahi sa bali sa welded duplex stainless steels.proyekto. fractal. balhibo. 73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Corrosion resistance sa duplex stainless steels sa pinili nga organic acids ug organic acid/chloride environment. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Corrosion resistance sa duplex stainless steels sa pinili nga organic acids ug organic acid/chloride environment.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. ug Van Der Merwe, J. Corrosion resistance sa duplex stainless steels sa mga palibot nga adunay pipila ka organic acids ug organic acids/chloride. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相不锈钢在选定有机酸和有机酸/氯化物环境中的耐。 Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相stainless steel在特定organic酸和Organic酸/chlorinated environment的耐而性性。Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. ug Van Der Merwe, J. Corrosion resistance sa duplex stainless steels sa mga palibot nga adunay pipila ka organic acids ug organic acids/chloride.anticorrosive. Pamaagi Mater 57, 107-117 (2010).
Barella S. ug uban pa. Corrosion-oxidizing nga mga kabtangan sa Fe-Al-Mn-C duplex alloys. Mga Materyal 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Bag-ong henerasyon sa super duplex steels alang sa kagamitan sa gas ug produksyon sa lana. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Bag-ong henerasyon sa super duplex steels alang sa kagamitan sa gas ug produksyon sa lana.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Bag-ong henerasyon sa super duplex steels alang sa kagamitan sa produksyon sa lana ug gas.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Bag-ong henerasyon sa super duplex steels alang sa gas ug oil production equipment. E3S nga webinar. 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Pagsusi sa init nga deformation kinaiya sa duplex stainless steel grado 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Pagsusi sa init nga deformation kinaiya sa duplex stainless steel grado 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Usa ka Pagtuon sa Hot Deformation Behavior sa Type 2507 Duplex Stainless Steel. Metall. 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. ug Utaisansuk, V. Pagsusi sa Hot Deformation Behavior sa Type 2507 Duplex Stainless Steel. Metal.alma mater. trance. A 48, 95–108 (2017).
Zhou, T. ug uban pa. Epekto sa kontrolado nga cold rolling sa microstructure ug mekanikal nga mga kabtangan sa cerium-modified super-duplex SAF 2507 stainless steel. alma mater. ang siyensya. proyekto. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. ug uban pa. Hot-deformation-induced structure ug mechanical properties sa cerium-modified super-duplex SAF 2507 stainless steel. J. Alma mater. tangke sa pagtipig. teknolohiya. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Epekto sa talagsaon nga mga elemento sa yuta sa taas nga temperatura nga oksihenasyon nga kinaiya sa austenitic steel. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Epekto sa talagsaon nga mga elemento sa yuta sa taas nga temperatura nga oksihenasyon nga kinaiya sa austenitic steel.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. ug Zheng K. Impluwensya sa talagsaon nga mga elemento sa yuta sa kinaiya sa austenitic steel ubos sa taas nga temperatura nga oksihenasyon. 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., Wang S., Long J., Wang J. ug Zheng K. Impluwensya sa talagsaong mga elemento sa yuta sa kinaiya sa austenitic steels sa taas nga temperatura nga oksihenasyon.kaagnasan. ang siyensya. 164, 108359 (2020).