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L'acciaiu inox largamente utilizatu è e so versioni battute sò resistenti à a corrosione in cundizioni ambientali per via di u stratu di passivazione custituitu da ossidu di cromu. A corrosione è l'erosione di l'acciaiu sò generalmente assuciate à a distruzzione di sti strati, ma raramente à l'apparizione di inhomogeneità superficiali, secondu u livellu microscopicu. In questu travagliu, l'eterogeneità chimica di a superficia à nanoscala, rilevata da a microscopia spettroscopica è l'analisi chemometrica, domina inaspettatamente a frattura è a corrosione di l'acciaiu inox super duplex mudificatu à u ceriu laminatu à fretu 2507 (SDSS) durante a so deformazione à caldu. Ancu s'è a microscopia fotoelettronica à raggi X hà mostratu una cupertura relativamente uniforme di u stratu naturale di Cr2O3, a prestazione di passivazione di u SDSS laminatu à fretu era scarsa per via di a distribuzione lucale di nanoisule ricche di Fe3+ nantu à u stratu di ossidu Fe/Cr. Questa cunniscenza à scala atomica furnisce una profonda comprensione di a corrosione di l'acciaiu inox è si prevede chì aiuterà à cumbatte a corrosione di metalli simili à alta lega.
Dapoi l'invenzione di l'acciaiu inox, e proprietà anticorrosione di u ferrocromu sò state attribuite à u cromu, chì forma ossidi/ossidrossidi forti è presenta un cumpurtamentu passivante in a maiò parte di l'ambienti. In paragone à l'acciaii inox cunvinziunali (austenitici è ferritici) 1, 2, 3, l'acciaii inox super duplex (SDSS) anu una migliore resistenza à a corrosione è eccellenti proprietà meccaniche. Una maggiore resistenza meccanica permette disinni più leggeri è più compatti. In cuntrastu, l'ecunomicu SDSS hà una alta resistenza à a corrosione per vaiolatura è fessura, risultendu in una vita di serviziu più longa, allargendu cusì a so applicazione à u cuntrollu di l'inquinamentu, i contenitori chimichi è l'industria petrolifera è di u gasu offshore4. Tuttavia, a stretta gamma di temperature di trattamentu termicu è a scarsa furmabilità impediscenu a so larga applicazione pratica. Dunque, SDSS hè mudificatu per migliurà e prestazioni sopra menzionate. Per esempiu, a mudificazione Ce hè stata introdutta in SDSS 2507 (Ce-2507) cù un altu cuntenutu di azotu6,7,8. L'elementu di terra rara (Ce) à una cuncentrazione adatta di 0,08% in pesu hà un effettu beneficu nantu à e proprietà meccaniche di u DSS, postu chì migliora l'affinamentu di i grani è a resistenza di u cunfine di i grani. A resistenza à l'usura è à a corrosione, a resistenza à a trazione è a resistenza à u snervamentu, è a lavorabilità à caldu sò ancu migliurate9. Grandi quantità d'azotu ponu rimpiazzà u cuntenutu caru di nichel, rendendu u SDSS più economicu10.
Recentemente, l'SDSS hè statu deformatu plasticamente à diverse temperature (criogenicu, fretu è caldu) per ottene eccellenti proprietà meccaniche6,7,8. Tuttavia, l'eccellente resistenza à a corrosione di l'SDSS per via di a presenza di una fina pellicola d'ossidu nantu à a superficia hè influenzata da parechji fattori cum'è l'eterogeneità inerente per via di a presenza di fasi eterogenee cù diversi limiti di granu, precipitati indesiderati è diverse deformazioni di risposta di e fasi austenitiche è ferritiche7. Dunque, u studiu di e proprietà di u duminiu microscopicu di tali filmi finu à u livellu di a struttura elettronica diventa cruciale per capisce a corrosione di l'SDSS è richiede tecniche sperimentali cumplesse. Finu à avà, i metudi sensibili à a superficia cum'è a spettroscopia elettronica Auger11 è a spettroscopia fotoelettronica à raggi X12,13,14,15 è a microscopia di fotoemissione à raggi X duri (HAX-PEEM)16 ùn anu generalmente micca riesciutu à rilevà e differenze chimiche in i strati superficiali, i stati chimichi di u listessu elementu in diversi lochi di u spaziu nanoscala. Parechji studii recenti anu currelatu l'ossidazione lucalizzata di u cromu cù u cumpurtamentu di currusione osservatu di l'acciai inossidabili austenitici17, l'acciai martensitici18 è i SDSS19,20. Tuttavia, sti studii si sò cuncentrati principalmente nantu à l'effettu di l'eterogeneità di u Cr (per esempiu, u statu d'ossidazione di u Cr3+) nantu à a resistenza à a currusione. L'eterogeneità laterale in i stati d'ossidazione di l'elementi pò esse causata da diversi cumposti cù i stessi elementi custituenti, cum'è l'ossidi di ferru. Sti cumposti, chì anu ereditatu una piccula dimensione per via di u trattamentu termomeccanicu, sò vicini l'uni à l'altri, ma differiscenu in a cumpusizione è in u statu d'ossidazione16,21. Dunque, per rilevà a frattura di i filmi d'ossidu è a successiva pitting, hè necessariu capisce l'eterogeneità superficiale à u livellu microscopicu. Malgradu sti requisiti, e stime quantitative cum'è l'eterogeneità laterale in l'ossidazione, in particulare per u Fe à a nanoscala è à a scala atomica, sò sempre mancanti, è a so currelazione cù a resistenza à a currusione ferma inesplorata. Finu à pocu tempu fà, u statu chimicu di diversi elementi, cum'è Fe è Ca22, nantu à i campioni d'acciaiu era caratterizatu quantitativamente aduprendu a microscopia fotoelettronica à raggi X morbidi (X-PEEM) in strutture di radiazione di sincrotrone à nanoscala. Cumbinatu cù a spettroscopia d'assorbimentu di raggi X chimicamente sensibile (XAS), X-PEEM permette misurazioni XAS cù alta risoluzione spaziale è spettrale, furnendu informazioni chimiche nantu à a cumpusizione di l'elementi è u so statu chimicu cù una risoluzione spaziale finu à una scala di vintitrè nanometri. Questa osservazione spettromicroscopica di l'iniziu facilita l'osservazioni chimiche lucali è pò dimustrà cambiamenti chimichi in u spaziu di u stratu di ferru chì ùn sò stati prima investigati.
Stu studiu estende i vantaghji di u PEEM in a rilevazione di e differenze chimiche à nanoscala è presenta un metudu perspicace d'analisi di a superficia à livellu atomicu per capisce u cumpurtamentu di a corrosione di Ce-2507. Utilizza un approcciu chemometricu K-means24 in cluster per mappà l'etero)omogeneità chimica globale di l'elementi implicati, i cui stati chimichi sò presentati in una rappresentazione statistica. In cuntrastu cù a corrosione iniziata da a distruzzione di u film d'ossidu di cromu in u casu tradiziunale, una minore passivazione è una minore resistenza à a corrosione sò attualmente attribuite à nanoisule lucalizzate ricche di Fe3+ vicinu à u stratu d'ossidu Fe/Cr, chì ponu esse proprietà protettive. L'ossidu distrugge u film punteggiatu è provoca corrosione.
U cumpurtamentu currusivu di SDSS 2507 deformatu hè statu prima valutatu aduprendu misurazioni elettrochimiche. In a figura 1, a figura 1 mostra e curve di Nyquist è Bode per campioni selezziunati in una soluzione acquosa acida (pH = 1) di FeCl3 à temperatura ambiente. L'elettrolitu sceltu agisce cum'è un forte agente ossidante, caratterizendu a tendenza di u film di passivazione à rompe si. Ancu s'è u materiale ùn hà micca subitu pitting stabile à temperatura ambiente, l'analisi hà furnitu informazioni nantu à i pussibuli eventi di fallimentu è a successiva corrosione. U circuitu equivalente (Fig. 1d) hè statu utilizatu per adattà u spettru di spettroscopia d'impedenza elettrochimica (EIS), è i risultati di l'adattamentu currispondenti sò mostrati in a Tabella 1. Semicerchi incompleti appariscenu in campioni trattati in soluzione è lavorati à caldu, mentre chì semicerchi compressi appariscenu in contraparti laminate à fretu (Fig. .1b). In a spettroscopia EIS, u raghju di u semicerchiu pò esse cunsideratu cum'è a resistenza di polarizazione (Rp)25,26. A Rp di a pista trattata in suluzione in a Tavula 1 hè di circa 135 kΩ cm–2, ma i valori di a pista lavorata à caldu è laminata à fretu sò assai più bassi, 34,7 è 2,1 kΩ cm–2, rispettivamente. Questa riduzione significativa di Rp mostra l'effettu negativu di a deformazione plastica nantu à a passivazione è a resistenza à a corrosione, cum'è dimustratu in rapporti precedenti27,28,29,30.
a Diagrammi d'impedenza è di fase di Nyquist, b, c di Bode, è d mudelli di circuiti equivalenti currispondenti, induve RS hè a resistenza elettrolitica, Rp hè a resistenza di polarizazione, è QCPE hè l'ossidu di l'elementu di fase costante utilizatu per mudellà a capacità non ideale (n). E misurazioni EIS sò fatte à u putenziale di circuitu apertu.
E custanti simultanee sò mostrate in u graficu di Bode, cù un plateau in a gamma di alta frequenza chì rapprisenta a resistenza elettrolitica RS26. Quandu a frequenza diminuisce, l'impedenza aumenta è si trova un angulu di fase negativu, chì indica a dominanza di a capacità. L'angulu di fase aumenta, mantenendu un massimu annantu à una gamma di frequenza relativamente larga, è dopu diminuisce (Fig. 1c). Tuttavia, in tutti i trè casi, questu massimu hè sempre inferiore à 90°, chì indica un cumpurtamentu capacitivu non ideale per via di a dispersione capacitiva. Cusì, l'elementu di fase costante QCPE (CPE) hè utilizatu per rapprisintà e distribuzioni di capacità interfacciali derivanti da a rugosità o l'inomogeneità di a superficia, in particulare à scala atomica, a geometria frattale, a porosità di l'elettrodu, u putenziale non uniforme è a geometria cù a forma di l'elettrodi31,32. Impedenza CPE:
induve j hè u numeru imaginariu è ω hè a frequenza angulare. QCPE hè una custante indipendente da a frequenza chì hè proporzionale à l'area aperta effettiva di l'elettrolitu. n hè un numeru di putenza adimensionale chì descrive a deviazione di un condensatore da a capacità ideale, vale à dì più n hè vicinu à 1, più u CPE hè vicinu à puramente capacitivu, mentre chì se n hè vicinu à zeru, appare resistivu. Piccule deviazioni di n, vicine à 1, indicanu u cumpurtamentu capacitivu non ideale di a superficia dopu à e prove di polarizazione. U QCPE di SDSS laminatu à fretu hè significativamente più altu ch'è i so omologhi, ciò chì significa chì a qualità di a superficia hè menu uniforme.
In cunfurmità cù a maiò parte di e proprietà di resistenza à a corrosione di l'acciai inossidabili, u cuntenutu relativamente altu di Cr di SDSS generalmente si traduce in una eccellente resistenza à a corrosione di SDSS per via di a presenza di una pellicola d'ossidu protettiva passivante nantu à a superficia17. Tali pellicole passivanti sò generalmente ricche di ossidi è/o idrossidi Cr3+, principalmente in cumbinazione cù Fe2+, ossidi di Fe3+ è/o idrossidi (ossi)33. Malgradu a stessa uniformità superficiale, u stratu d'ossidu passivante è nisuna crepa superficiale osservata secondu e misurazioni microscopiche6,7, u cumpurtamentu di corrosione di SDSS lavorato à caldu è laminatu à fretu hè diversu, dunque un studiu approfonditu di e caratteristiche microstrutturali hè necessariu per a deformazione di l'acciaiu.
A microstruttura di l'acciaiu inox deformatu hè stata studiata quantitativamente aduprendu raggi X intrinseci è di sincrotrone à alta energia (Figure Supplementari 1, 2). Un'analisi dettagliata hè furnita in l'Informazione Supplementare. Ancu s'ellu ci hè un consensu generale nantu à u tipu di fase principale, sò state trovate differenze in e frazioni di fase in massa, chì sò elencate in a Tabella Supplementare 1. Queste differenze ponu esse dovute à frazioni di fase inomogenee in superficia è in u vulume, chì sò affettate da diverse prufundità di rilevazione di diffrazione di raggi X (XRD). ) cù diverse fonti d'energia di fotoni incidenti34. Frazioni di austenite relativamente alte in campioni laminati à fretu determinate da XRD da una fonte di laburatoriu indicanu una migliore passivazione è dopu una migliore resistenza à a corrosione35, mentre chì risultati più precisi è statistici suggerenu tendenze opposte in e frazioni di fase. Inoltre, a resistenza à a corrosione di l'acciaiu dipende ancu da u gradu di raffinamentu di i grani, a riduzione di a dimensione di i grani, l'aumentu di e microdeformazioni è a densità di dislocazioni chì si verificanu durante u trattamentu termomeccanicu36,37,38. I campioni travagliati à caldu anu mostratu una natura più granulosa, indicativa di grani di taglia micron, mentre chì l'anelli lisci osservati in i campioni laminati à fretu (Figura supplementare 3) eranu indicativi di una significativa raffinazione di i grani à nanosize in u travagliu precedente. Questu duveria favurisce a furmazione di film passivi è l'aumentu di a resistenza à a corrosione. Una densità di dislocazione più alta hè generalmente assuciata à una resistenza più bassa à a vaiolatura, chì hè in bonu accordu cù e misurazioni elettrochimiche.
I cambiamenti in u statu chimicu di i microdomini di l'elementi principali sò stati studiati sistematicamente cù X-PEEM. Ancu s'ellu ci sò più elementi di lega, Cr, Fe, Ni è Ce39 sò scelti quì, postu chì Cr hè l'elementu chjave per a furmazione di u film passivu, Fe hè l'elementu principale per l'acciaiu, è Ni migliora a passivazione è equilibra a fase ferrite-austenitica. A struttura è a mudificazione hè u scopu di Ce. Sintonizendu l'energia di u fasciu di sincrotrone, XAS hà catturatu e caratteristiche principali di Cr (bordu L2.3), Fe (bordu L2.3), Ni (bordu L2.3) è Ce (bordu M4.5) da a superficia. -2507 SDSS. Un'analisi di dati adatta hè stata realizata includendu a calibrazione di l'energia cù dati publicati (per esempiu XAS nantu à Fe L2, 3 coste40,41).
In a figura 2, a figura 2 mostra l'imagine X-PEEM di Ce-2507 SDSS lavorato à caldu (Fig. 2a) è laminatu à fretu (Fig. 2d) è i bordi XAS Cr è Fe L2,3 currispondenti in pusizioni marcate individualmente. U bordu XAS L2,3 esplora i stati 3d micca occupati di l'elettroni dopu a fotoeccitazione à i livelli di scissione di l'orbita di spin 2p3/2 (bordu L3) è 2p1/2 (bordu L2). L'infurmazioni nantu à u statu di valenza di Cr sò state ottenute da l'analisi di diffrazione di raggi X di u bordu L2,3 in a figura 2b,d. Cunfrontu di ligami. 42, 43 anu dimustratu chì quattru picchi A (578,3 eV), B (579,5 eV), C (580,4 eV) è D (582,2 eV) sò stati osservati vicinu à u bordu L3, riflettendu ioni Cr3+ ottaedrichi, currispondenti à Cr2O3. I spettri sperimentali sò in cunfurmità cù i calculi teorichi, cum'è mostratu in i pannelli b è e, ottenuti da parechji calculi di campu cristallinu à l'interfaccia Cr L2.3 utilizendu un campu cristallinu di 2.0 eV44. E duie superfici di SDSS travagliati à caldu è laminati à fretu sò rivestite cù un stratu relativamente uniforme di Cr2O3.
a Imagine termica di SDSS furmatu à caldu X-PEEM currispundente à u bordu b Cr L2.3 è u bordu c Fe L2.3, d Imagine termica X-PEEM di SDSS laminatu à fretu currispundente à u bordu e Cr L2.3 è f Fe L2.3 di u latu (e). I spettri XAS tracciati in diverse pusizioni spaziali marcate nantu à l'imagine termiche (a, d) da e linee punteggiate aranciu in (b) è (e) rapprisentanu spettri XAS simulati di Cr3+ cù un valore di campu cristallinu di 2.0 eV. Per l'imagine X-PEEM, una paleta termica hè aduprata per migliurà a leggibilità di l'imagine, induve i culori da u blu à u rossu sò proporzionali à l'intensità di l'assorbimentu di i raggi X (da bassu à altu).
Indipendentemente da l'ambiente chimicu di sti elementi metallichi, u statu chimicu di l'aghjunte di elementi di lega di Ni è Ce per i dui campioni hè restatu u listessu. Disegnu supplementu. In a figura 5-9 si mostranu l'imagine X-PEEM è i spettri XAS currispondenti per Ni è Ce in varie pusizioni nantu à a superficia di campioni lavorati à caldu è laminati à fretu. Ni XAS mostra u statu d'ossidazione di Ni2+ nantu à tutta a superficia misurata di campioni lavorati à caldu è laminati à fretu (Discussione Supplementare). Hè da nutà chì in u casu di campioni lavorati à caldu, u signale XAS di Ce ùn hè micca osservatu, mentre chì u spettru di Ce3+ di campioni laminati à fretu hè osservatu in un puntu. L'osservazione di macchie di Ce in campioni laminati à fretu hà dimustratu chì Ce esiste principalmente in forma di precipitati.
In SDSS deformatu termicamente, ùn hè stata osservata alcuna mudificazione strutturale lucale in XAS à u bordu Fe L2.3 (Fig. 2c). Tuttavia, cum'è mostratu in a fig. 2f, a matrice Fe cambia microscopicamente u so statu chimicu in sette punti scelti à casu in u SDSS laminatu à fretu. Inoltre, per avè una idea precisa di i cambiamenti in u statu di Fe in i lochi selezziunati in a Fig. 2f, sò stati realizati studii di superficia lucali (Fig. 3 è Fig. Supplementare 10) in i quali sò state selezziunate regioni circulari più chjuche. I spettri XAS di u bordu Fe L2,3 di i sistemi α-Fe2O3 è l'ossidi ottaedrichi Fe2+ sò stati modellati utilizendu calculi di campu cristallinu multiplettu utilizendu campi cristallini di 1.0 (Fe2+) è 1.0 (Fe3+)44. Notemu chì α-Fe2O3 è γ-Fe2O3 anu simmetrie lucali diverse45,46, Fe3O4 hà una cumbinazione di Fe2+ è Fe3+,47, è FeO45 cum'è un ossidu di Fe2+ formalmente bivalente (3d6). Notemu chì α-Fe2O3 è γ-Fe2O3 anu simmetrie lucali diverse45,46, Fe3O4 hà una cumbinazione di Fe2+ è Fe3+,47, è FeO45 cum'è un ossidu di Fe2+ formalmente bivalente (3d6).Nutate chì α-Fe2O3 è γ-Fe2O3 anu simmetrie lucali sfarenti45,46, Fe3O4 combina sia Fe2+ sia Fe3+,47 è FeO45 in forma d'ossidu formalmente bivalente Fe2+ (3d6).Nutate bè chì α-Fe2O3 è γ-Fe2O3 anu simmetrie lucali sfarenti45,46, Fe3O4 hà cumminazzioni di Fe2+ è Fe3+,47 è FeO45 agisce cum'è un ossidu divalente formale di Fe2+ (3d6). Tutti l'ioni Fe3+ in α-Fe2O3 anu solu pusizioni Oh, mentre chì γ-Fe2O3 hè generalmente espressu cum'è Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 spinellu cù vacanze in pusizioni eg. Dunque, l'ioni Fe3+ in γ-Fe2O3 anu sia pusizioni Td sia Oh. Cum'è mintuvatu in u travagliu precedente, ancu s'è i rapporti d'intensità di i dui sò sfarenti, u so rapportu d'intensità eg/t2g hè ≈1, mentre chì in questu casu u rapportu d'intensità osservatu eg/t2g hè circa 1. Questu esclude a pussibilità chì solu Fe3+ sia presente in questu casu. Cunsiderendu u casu di Fe3O4 cù cumminazzioni di Fe2+ è Fe3+, hè cunnisciutu chì una prima caratteristica più debule (forte) in u bordu L3 di Fe indica una inoccupazione più chjuca (più grande) in u statu t2g. Questu vale per Fe2+ (Fe3+), chì indica un aumentu di u primu segnu chì indica un aumentu di u cuntenutu di Fe2+47. Quessi risultati mostranu chì Fe2+ è γ-Fe2O3, α-Fe2O3 è/o Fe3O4 predominanu nantu à e superfici laminate à fretu di i cumposti.
Imagine termiche elettroniche di fotoemissione ingrandite di i spettri XAS (a, c) è (b, d) attraversu u bordu Fe L2,3 in varie pusizioni spaziali in e regioni selezziunate 2 è E in Fig. 2d.
I dati sperimentali ottenuti (Fig. 4a è Fig. Supplementare 11) sò stati tracciati è paragunati cù quelli di i cumposti puri 40, 41, 48. In fondu, trè sfarenti tippi di spettri XAS di Fe L-edge osservati sperimentalmente (XAS-1, XAS-2 è XAS-3: Fig. 4a) sò stati osservati in lochi spazialmente diversi. In particulare, un spettru simile à 2-a (indicatu cum'è XAS-1) in Fig. 3b hè statu osservatu in tutta a regione d'interessu, seguitu da un spettru 2-b (etichettatu XAS-2), mentre chì un spettru simile à E-3 hè statu osservatu in fig. 3d (chjamatu XAS-3) hè statu osservatu in certi lochi lucalizzati. Di solitu, quattru parametri sò aduprati per identificà i stati di valenza presenti in un campione di sonda: (1) caratteristiche spettrali L3 è L2, (2) pusizioni energetiche di e caratteristiche L3 è L2, (3) differenza energetica L3-L2, (4) rapportu d'intensità L2 /L3. Sicondu l'osservazioni visuali (Fig. 4a), tutti i trè cumpunenti di Fe, vale à dì Fe0, Fe2+ è Fe3+, sò prisenti nantu à a superficia di u SDSS studiatu. U rapportu d'intensità calculatu L2/L3 hà ancu indicatu a prisenza di tutti i trè cumpunenti.
a Trè dati sperimentali diversi osservati (linee continue XAS-1, XAS-2 è XAS-3 currispondenu à 2-a, 2-b è E-3 in Fig. 2 è Fig. 3) paragunati à spettri di paragone XAS simulati, ottaedri Fe2+, Fe3+, valori di campu cristallinu di 1,0 eV è 1,5 eV, rispettivamente, b–d Dati sperimentali misurati (XAS-1, XAS-2, XAS-3) è dati LCF ottimizzati currispondenti (linea nera continua), è paragone di spettri XAS-3 cù standard Fe3O4 (statu mistu di Fe) è Fe2O3 (Fe3+ puru).
Un adattamentu di cumbinazione lineare (LCF) di i trè standard40,41,48 hè statu utilizatu per quantificà a cumpusizione di l'ossidu di ferru. LCF hè statu implementatu per trè spettri XAS di Fe L-edge selezziunati chì mostranu u più altu cuntrastu, vale à dì XAS-1, XAS-2 è XAS-3, cum'è mostratu in Fig. 4b-d. Per i raccordi LCF, 10% di Fe0 hè statu cunsideratu in tutti i casi per via di a piccula sporgenza chì avemu osservatu in tutti i dati è u fattu chì u metallu ferru hè u cumpunente principale di l'acciaiu. Infatti, a prufundità di prova di X-PEEM per Fe (~6 nm)49 hè più grande di u spessore stimatu di u stratu d'ossidazione (ligeramente > 4 nm), chì permette a rilevazione di u signale da a matrice di ferru (Fe0) sottu à u stratu di passivazione. Infatti, a prufundità di prova di X-PEEM per Fe (~6 nm)49 hè più grande di u spessore stimatu di u stratu d'ossidazione (ligeramente > 4 nm), chì permette a rilevazione di u signale da a matrice di ferru (Fe0) sottu à u stratu di passivazione. Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм)49 больше, чем предполагаемая толщина слилщина слоня но 4 нм), что позволяет обнаружить сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. Infatti, a prufundità di a sonda X-PEEM per Fe (~6 nm)49 hè più grande di u spessore presuntu di u stratu d'ossidazione (ligeramente >4 nm), ciò chì permette di rilevà u signale da a matrice di ferru (Fe0) sottu à u stratu di passivazione.In fatti, X-PEEM rileva Fe (~6 nm)49 più prufondu di u spessore previstu di u stratu d'ossidu (appena più di 4 nm), permettendu a rilevazione di signali da a matrice di ferru (Fe0) sottu à u stratu di passivazione. Diverse cumminazzioni di Fe2+ è Fe3+ sò state realizate per truvà a megliu suluzione pussibule per i dati sperimentali osservati. In a figura 4b mostra a cumminazzioni di Fe2+ è Fe3+ in u spettru XAS-1, induve e proporzioni di Fe2+ è Fe3+ sò vicine, circa 45%, ciò chì indica un statu d'ossidazione mistu di Fe. Mentre chì per u spettru XAS-2, a percentuale di Fe2+ è Fe3+ diventa ~30% è 60%, rispettivamente. U cuntenutu di Fe2+ hè più bassu di quellu di Fe3+. U rapportu Fe2+ à Fe3 di 1:2 significa chì Fe3O4 pò esse furmatu à u listessu rapportu di ioni Fe. Inoltre, per u spettru XAS-3, e percentuali di Fe2+ è Fe3+ sò cambiate à ~10% è 80%, ciò chì indica una cunversione più alta di Fe2+ in Fe3+. Cum'è mintuvatu sopra, Fe3+ pò vene da α-Fe2O3, γ-Fe2O3 o Fe3O4. Per capisce a fonte più prubabile di Fe3+, i spettri XAS-3 sò tracciati inseme cù vari standard di Fe3+ in a Fig. 4e chì mostranu similitudine cù tutti i dui standard quandu si cunsidereghja u Piccu B. Tuttavia, l'intensità di a spalla (A: da Fe2+) è u rapportu d'intensità B/A indicanu chì u spettru di XAS-3 hè vicinu ma micca listessu cum'è quellu di γ-Fe2O3. Paragunatu à γ-Fe2O3 in massa, l'intensità Fe 2p XAS di u piccu A SDSS hè ligeramente più alta (Fig. 4e), ciò chì indica una intensità di Fe2+ più alta. Ancu s'è u spettru di XAS-3 hè simile à quellu di γ-Fe2O3, induve Fe3+ hè presente in e pusizioni Oh è Td, l'identificazione di diversi stati di valenza è a coordinazione solu da u bordu L2,3 o u rapportu d'intensità L2/L3 hè sempre un prublema. Un tema di discussione ricorrente per via di a cumplessità di i vari fattori implicati in u spettru finale41.
In più di a discriminazione spettrale di i stati chimichi di e regioni d'interessu selezziunate descritte sopra, l'eterogeneità chimica globale di l'elementi chjave Cr è Fe hè stata valutata classificendu tutti i spettri XAS ottenuti nantu à a superficia di u campione utilizendu u metudu di clustering K-means. I profili di bordu Cr L sò stati stabiliti in modu tale da furmà dui cluster ottimali distribuiti spazialmente in i campioni lavorati à caldu è laminati à fretu mostrati in Fig. 5. Hè chjaru chì ùn sò stati osservati cambiamenti strutturali lucali, postu chì i dui centroidi di i spettri XAS Cr sò assai simili. Queste forme spettrali di i dui cluster sò guasi identiche à quelle currispondenti à Cr2O342, ciò chì significa chì i strati di Cr2O3 sò distribuiti relativamente uniformemente nantu à u SDSS.
un gruppu di regioni Cr di bordu L di K-means, b centroidi XAS currispondenti. Risultati di a paragone X-PEEM di K-means di SDSS laminatu à fretu: c gruppi di regioni di bordu K-means di Cr L2,3 è d centroidi XAS currispondenti.
Per illustrà una mappa di bordi FeL più cumplessa, quattru è cinque gruppi ottimizzati è i so centroidi assuciati (distribuzioni spettrali) sò aduprati rispettivamente per campioni lavorati à caldu è laminati à fretu. Dunque, a percentuale (%) di Fe2+ è Fe3+ pò esse ottenuta aghjustendu l'LCF mostratu in Fig.4. U putenziale di pseudoelettrodu Epseudo in funzione di Fe0 hè statu adupratu per revelà l'inomogeneità microchimica di u film d'ossidu superficiale. Epseudo hè stimatu approssimativamente da a regula di mischju,
induve \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) hè uguale à \(\rm{Fe} + 2e^ – \to\rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), chì hè 0,440 è 0,036 V, rispettivamente. E zone cù un putenziale più bassu anu un cuntenutu più altu di cumposti Fe3+. A distribuzione di u putenziale in un campione deformatu termicamente hà un caratteru stratificatu cù un cambiamentu massimu di circa 0,119 V (Fig. 6a,b). Questa distribuzione di u putenziale hè strettamente ligata à a topografia di a superficia (Fig. 6a). Nisun altru cambiamentu ligatu à a pusizione hè statu osservatu in l'internu lamellare sottostante (Fig. 6b). À u cuntrariu, per a cumbinazione di diversi ossidi cù diversi cuntenuti di Fe2+ è Fe3+ in SDSS laminatu à fretu, si pò osservà una natura non uniforme di u pseudopotenziale (Fig. 6c, d). L'ossidi di Fe3+ è/o l'(ossi)idrossidi sò i principali cumpunenti di a currusione in l'acciaiu è sò permeabili à l'ossigenu è à l'acqua50. In questu casu, si pò vede chì l'isule ricche di Fe3+ sò distribuite lucalmente è ponu esse cunsiderate cum'è zone di currusione. In questu casu, u gradiente in u campu potenziale, piuttostu chè u valore assolutu di u putenziale, pò esse cunsideratu cum'è un indicatore per a lucalizazione di e regioni di currusione attive51. Questa distribuzione inhomogenea di Fe2+ è Fe3+ nantu à a superficia di u SDSS laminatu à fretu pò cambià e proprietà chimiche lucali è furnisce una superficia più efficace in e reazzioni di cracking è di currusione di u film d'ossidu, permettendu cusì à a matrice metallica sottostante di corrode continuamente, risultendu in inhomogeneità interna è riduce e caratteristiche protettive di u stratu passivante.
Cluster K-mean di regioni di bordu Fe L2,3 è centroidi XAS currispondenti per X-PEEM lavorato a caldo a-c è SDSS laminato a freddo d-f. Grafico di cluster K-means a, d sovrapposto all'immagine X-PEEM. I potenziali di pseudoelettrodi stimati (epseudo) sò menzionati inseme cù i diagrammi di cluster K-means. A luminosità di un'immagine X-PEEM cum'è u culore in Fig. 2 hè direttamente proporzionale à l'intensità di assorbimentu di i raggi X.
Cr relativamente uniforme ma statu chimicu differente di Fe porta à diverse origini di frattura di u film d'ossidu è mudelli di corrosione in Ce-2507 laminatu à caldu è laminatu à fretu. Questa pruprietà di Ce-2507 laminatu à fretu hè ben cunnisciuta. In quantu à a furmazione d'ossidi è idrossidi di Fe in l'aria atmosferica, e seguenti reazioni sò chjuse in questu travagliu cum'è reazioni neutre:
Basatu annantu à a misurazione di X-PEEM, a reazione sopra hè accaduta in i seguenti casi. Una piccula spalla currispondente à Fe0 hè assuciata cù u ferru metallicu sottustante. A reazione di u Fe metallicu cù l'ambiente porta à a furmazione di un stratu di Fe(OH)2 (equazione (5)), chì amplifica u signale Fe2+ in u XAS di u bordu L di Fe. L'esposizione prolungata à l'aria darà locu à a furmazione di ossidi Fe3O4 è/o Fe2O3 dopu à Fe(OH)252,53. Dui tipi di Fe stabile, Fe3O4 è Fe2O3, ponu ancu furmassi in un stratu protettivu riccu di Cr3+, induve Fe3O4 preferisce una struttura uniforme è cuesiva. A presenza di tramindui dà locu à stati d'ossidazione misti (spettru XAS-1). U spettru XAS-2 currisponde principalmente à Fe3O4. Mentre chì i spettri XAS-3 osservati in parechje pusizioni indicavanu una cunversione cumpleta in γ-Fe2O3. Siccomu i raggi X micca imballati anu una prufundità di penetrazione di circa 50 nm, u signale da u stratu sottustante dà una intensità più alta di u piccu A.
U spettru XRD mostra chì u cumpunente Fe in u film d'ossidu hà una struttura à strati, chì hè cumminata cù u stratu d'ossidu Cr. In cuntrastu cù a caratteristica di passivazione di a currusione per via di l'inomogeneità lucale di Cr2O317, malgradu u stratu uniforme di Cr2O3 in questu studiu, hè stata osservata una bassa resistenza à a currusione in questu casu, in particulare per i campioni laminati à fretu. U cumpurtamentu osservatu pò esse capitu cum'è l'eterogeneità di u statu d'ossidazione chimica di u stratu superiore (Fe) chì affetta a prestazione di currusione. U trasferimentu lentu di ioni metallichi o d'ossigenu in u reticolo per via di a stessa stechiometria di i strati superiore (ossidu Fe) è inferiore (ossidu Cr)52,53 porta à una migliore interazione (adesione) trà di elli. Questu, à u so tornu, migliora a resistenza à a currusione. Dunque, a stechiometria cuntinua, vale à dì un statu d'ossidazione di Fe, hè preferibile à cambiamenti stechiometrici bruschi. L'SDSS deformatu termicamente hà una superficia più uniforme è un stratu protettivu più densu, chì furnisce una migliore resistenza à a currusione. Tuttavia, per i SDSS laminati à fretu, a presenza d'isule ricche di Fe3+ sottu à u stratu protettivu distrugge l'integrità di a superficia è provoca a corrosione galvanica di u sustratu vicinu, ciò chì porta à una diminuzione di Rp (Tabella 1) in i spettri EIS è a so resistenza à a corrosione. Dunque, l'isule distribuite lucalmente ricche di Fe3+ per via di a deformazione plastica influenzanu principalmente e prestazioni di resistenza à a corrosione, chì hè una svolta in questu travagliu. Dunque, questu studiu presenta spettromicrografie di a riduzione di a resistenza à a corrosione per via di a deformazione plastica di i campioni SDSS studiati.
Inoltre, mentre chì a lega di terre rare in acciai à doppia fase offre prestazioni megliu, l'interazione di questu elementu aghjuntu cù a matrice d'acciaio individuale in termini di cumpurtamentu di corrosione ferma sfuggente basata annantu à osservazioni di microscopia spettroscopica. U signale Ce (lungu u bordu XAS M) appare solu in poche pusizioni durante a laminazione à fretu, ma sparisce durante a deformazione à caldu di u SDSS, indicendu una deposizione lucale di Ce in a matrice d'acciaio invece di una lega omogenea. Ancu s'è e proprietà meccaniche di u SDSS ùn sò micca migliurate6,7, a presenza di REE riduce a dimensione di l'inclusioni è si pensa chì sopprime a pitting à l'origine54.
In cunclusione, questu travagliu palesa l'effettu di l'eterogeneità superficiale nantu à a corrosione di u 2507 SDSS mudificatu cù ceriu quantificendu u cuntenutu chimicu di i cumpunenti nanoscali. Avemu rispostu à a quistione di perchè l'acciaiu inox si corrode ancu quandu hè rivestitu cù un stratu d'ossidu protettivu studiendu quantitativamente a microstruttura, u statu chimicu di e caratteristiche di a superficia è l'elaborazione di u signale utilizendu u clustering K-means. Hè statu stabilitu chì l'isule ricche di Fe3+, cumprese a so coordinazione ottaedrica è tetraedrica in tutta a struttura di Fe2+/Fe3+ mischiatu, sò una fonte di distruzzione di u film d'ossidu è una fonte di corrosione di SDSS laminatu à fretu. E nanoisule duminate da Fe3+ portanu à una scarsa resistenza à a corrosione ancu in presenza di un stratu passivante stechiometricu sufficiente di Cr2O3. In più di i progressi metodologichi fatti in a determinazione di l'effettu di l'eterogeneità chimica nanoscala nantu à a corrosione, si prevede chì u presente travagliu inspirerà prucessi ingegneristici per migliurà a resistenza à a corrosione di l'acciaii inox durante a fabricazione di l'acciaiu.
Per preparà i lingotti Ce-2507 SDSS utilizati in questu studiu, i cumpunenti mischiati, cumprese a lega maestra Fe-Ce sigillata cù tubi di ferru puru, sò stati fusi in un fornu à induzione à media frequenza di 150 kg per pruduce acciaio fusu è versati in stampi di fusione. E cumpusizioni chimiche misurate (in pesu%) sò elencate in a Tabella Supplementare 2. U lingotto hè prima furmatu à caldu in blocchi. Dopu, l'acciaio hè statu ricottu à 1050 °C per 60 minuti finu à una soluzione solida, è dopu raffreddato in acqua à temperatura ambiente. I campioni studiati sò stati studiati in dettagliu utilizendu TEM è DOE per studià e fasi, a dimensione di i grani è a morfologia. Informazioni più dettagliate nantu à i campioni è u prucessu di pruduzzione ponu esse truvate in altre fonti6,7.
Prucessà campioni cilindrici (φ10 mm × 15 mm) per a pressatura à caldu cù l'asse di u cilindru parallelu à a direzzione di deformazione di u bloccu. A cumpressione à alta temperatura hè stata realizata à una velocità di deformazione costante in l'intervallu di 0,01-10 s-1 à diverse temperature in l'intervallu di 1000-1150 °C utilizendu un simulatore termicu Gleeble-3800. Prima di a deformazione, i campioni sò stati riscaldati à a temperatura selezziunata à una velocità di 10 °C s-1 per 2 min per eliminà u gradiente di temperatura. Dopu avè ottenutu l'uniformità di temperatura, i campioni sò stati deformati à un valore di deformazione veru di 0,7. Dopu a deformazione, hè subitu raffreddato cù acqua per mantene a struttura deformata. Dopu, i campioni induriti sò stati tagliati parallelamente à a direzzione di compressione. Per questu studiu particulare, avemu sceltu un campione deformatu termicamente à 1050 °C, 10 s-1 per via di una microdurezza osservata più alta rispetto à altri campioni7.
Campioni in massa (80 × 10 × 17 mm3) di a suluzione solida Ce-2507 sò stati testati nantu à una macchina di deformazione asincrona trifase à dui rulli LG-300, chì hà furnitu e migliori proprietà meccaniche trà tutte l'altre classi di deformazione6. A velocità di deformazione è a riduzione di u spessore eranu rispettivamente di 0,2 m·s-1 è 5% per ogni percorsu.
Una stazione di travagliu elettrochimica Autolab PGSTAT128N hè stata aduprata per misurà elettrochimicamente SDSS dopu a laminazione à fretu à una riduzione di spessore di 90% (1,0 equivalente di deformazione vera) è a pressatura à caldu à 0,7 deformazione vera à 1050 °C è 10 s-1. A stazione di travagliu hà una cellula à trè elettrodi cù un elettrodu di calomelanu saturatu cum'è elettrodu di riferimentu, un controelettrodu di grafite è un campione SDSS cum'è elettrodu di travagliu. I campioni sò stati tagliati in cilindri cù un diametru di 11,3 mm, à i lati di i quali sò stati saldati fili di rame. Dopu, u campione hè statu versatu cù resina epossidica, lascendu una zona aperta di travagliu di 1 cm2 cum'è elettrodu di travagliu (a superficia inferiore di u campione cilindricu). Fate attenzione durante a polimerizazione di l'epossidica è durante a successiva levigatura è lucidatura per evità crepe. A superficia di travagliu hè lappata è lucidata cù una sospensione di lucidatura di diamanti cù una dimensione di particelle di 1 micron, pulita cù acqua distillata è etanolu è asciugata in aria fredda. Prima di e misurazioni elettrochimiche, i campioni lucidati sò stati esposti à l'aria per parechji ghjorni per furmà una pellicola d'ossidu naturale. Una suluzione acquosa di FeCl3 (6,0% in pesu), stabilizzata cù HCl à pH = 1,0 ± 0,01, hè stata aduprata per accelerà a currusione di l'acciaiu inox55, postu chì si trova in ambienti aggressivi induve l'ioni cloruru sò presenti cù un forte putere ossidante è un pH bassu cum'è specificatu da ASTM. I standard pruposti sò G48 è A923. I campioni sò stati immersi in a suluzione di prova per 1 ora prima di fà qualsiasi misurazione per ghjunghje à un statu vicinu à stazionariu. Per e soluzioni solide, i campioni lavorati à caldu è laminati à fretu, l'intervallu di frequenza di misurazione di l'impedenza era 1 × 105 ~ 0,1 Hz, è u putenziale à circuitu apertu (OPS) era 5 mV, chì era 0,39, 0,33 è 0,25 VSCE, rispettivamente. Ogni test elettrochimicu di qualsiasi campione hè statu ripetutu almenu trè volte in e stesse cundizioni per assicurà a riproducibilità di i dati.
Per e misurazioni HE-SXRD, blocchi d'acciaio duplex rettangulari 1 × 1 × 1,5 mm3 sò stati misurati nantu à una linea wiggler Brockhouse ad alta energia à CLS, Canada per quantificà a cumpusizione di fase56. A raccolta di dati hè stata effettuata à temperatura ambiente in geometria Debye-Scherrer o geometria di trasportu. A lunghezza d'onda di i raggi X calibrati à u calibrante LaB6 hè 0,212561 Å, chì currisponde à 58 keV, chì hè assai più alta di quella di Cu Kα (8 keV) cumunemente adupratu cum'è fonte di raggi X di laburatoriu. U campione hè piazzatu à una distanza di 740 mm da u rilevatore. U vulume di rilevazione di ogni campione hè 0,2 × 0,3 × 1,5 mm3, chì hè determinatu da a dimensione di u fasciu è u spessore di u campione. Ognunu di sti dati hè statu raccoltu aduprendu un rilevatore d'area Perkin Elmer, un rilevatore di raggi X à pannellu pianu, pixel di 200 µm, 40 × 40 cm2, aduprendu un tempu di esposizione di 0,3 secondi è 120 fotogrammi.
E misurazioni X-PEEM di dui sistemi mudellu selezziunati sò state realizate à a stazione finale PEEM di a linea Beamline MAXPEEM in u laburatoriu MAX IV (Lund, Svezia). I campioni sò stati preparati in u listessu modu cum'è per e misurazioni elettrochimiche. I campioni preparati sò stati tenuti in aria per parechji ghjorni è degassati in una camera à ultra-altu vuoto prima di esse irradiati cù fotoni di sincrotrone. A risoluzione energetica di u fasciu hè ottenuta misurendu u spettru di uscita ionica da N1s à 1\(\pi _g^ \ast\) di a regione d'eccitazione cù hv = 401 eV in N2 è a dipendenza di l'energia di i fotoni da E3/2.57. L'adattamentu spettrale hà datu ΔE (larghezza di linea spettrale) ~0.3 eV annantu à l'intervallu d'energia misuratu. Dunque, a risoluzione di l'energia di a linea di fasciu hè stata stimata à E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 è u flussu ≈1012 ph/s utilizendu un monocromatore SX-700 mudificatu cù una reticola Si di 1200 linee mm−1 per u bordu Fe 2p L2,3, u bordu Cr 2p L2,3, u bordu Ni 2p L2,3 è u bordu Ce M4,5. Dunque, a risoluzione di l'energia di a linea di fasciu hè stata stimata à E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 è u flussu ≈1012 ph/s utilizendu un monocromatore SX-700 mudificatu cù una reticola Si di 1200 linee mm−1 per u bordu Fe 2p L2.3, u bordu Cr 2p L2.3, u bordu Ni 2p L2.3 è u bordu Ce M4.5. Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка было оценено как E/∆E = 700 э20, В В 20 поток ≈1012 ф/с при использовании модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200мд кромка 2p L2,3, кромка Cr 2p L2,3, кромка Ni 2p L2,3 и кромка Ce M4,5. Cusì, a risoluzione energetica di u canale di u fasciu hè stata stimata cum'è E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 è u flussu ≈1012 f/s utilizendu un monocromatore SX-700 mudificatu cù una reticolazione Si di 1200 linee/mm per u bordu Fe 2p L2,3, u bordu Cr 2p L2.3, u bordu Ni 2p L2.3, è u bordu Ce 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 通翨 700 eV/0,3 eV > 2000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 边缘咘 边缘咘 边缘、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 怚0 0迄 SX-7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 蒾Ce M4.5 边缘Cusì, quandu si usa un monocromatore SX-700 mudificatu è una reticola Si di 1200 linee. 3, Cr bordu 2p L2.3, Ni bordu 2p L2.3 è Ce bordu M4.5.Espandite l'energia di i fotoni in passi di 0,2 eV. À ogni energia, l'imagine PEEM sò state registrate cù un detector CMOS TVIPS F-216 cù una cunnessione di fibra ottica binning 2 x 2 chì furnisce 1024 × 1024 pixel in un campu di vista di 20 µm. U tempu di esposizione di l'imagine hè di 0,2 secondi, cù una media di 16 fotogrammi. L'energia di l'imagine fotoelettronica hè scelta in modu da furnisce u massimu signale elettronicu secundariu. Tutte e misurazioni sò effettuate à incidenza nurmale di un fasciu di fotoni polarizatu linearmente. Per più infurmazioni nantu à e misurazioni, vede un studiu precedente58. Dopu avè studiatu a modalità di rilevazione di u rendimentu tutale di l'elettroni (TEY)59 è a so applicazione in X-PEEM, a prufundità di rilevazione di stu metudu hè stimata à ~4-5 nm per u signale Cr è ~6 nm per u signale Fe. A prufundità Cr hè assai vicina à u spessore di u film d'ossidu (~4 nm)60,61 mentre chì a prufundità Fe hè più grande di u spessore di u film d'ossidu. L'XAS raccoltu vicinu à u bordu Fe L hè una mistura di XAS d'ossidu di ferru è FeO da a matrice. In u primu casu, l'intensità di l'elettroni emessi hè dovuta à tutti i pussibili tipi d'elettroni chì cuntribuiscenu à TEY. Tuttavia, un signale di ferru puru richiede una energia cinetica più alta per chì l'elettroni passinu per u stratu d'ossidu, ghjunghjenu à a superficia è sianu raccolti da l'analizzatore. In questu casu, u signale Fe0 hè principalmente dovutu à l'elettroni Auger LVV è à l'elettroni secundarii emessi da elli. Inoltre, l'intensità TEY cuntribuita da questi elettroni decade durante u percorsu di fuga di l'elettroni49 riducendu ulteriormente a firma spettrale di Fe0 in a mappa XAS di ferru.
L'integrazione di l'estrazione di dati in cubi di dati (dati X-PEEM) hè un passu chjave per estrarre informazioni pertinenti (proprietà chimiche o fisiche) in modu multidimensionale. U clustering K-means hè largamente utilizatu in parechji settori, cumprese a visione artificiale, l'elaborazione di l'imagine, u ricunniscenza di mudelli senza supervisione, l'intelligenza artificiale è l'analisi classificatoria24. Per esempiu, u clustering K-means hè ben applicatu à u clustering di dati d'imagine iperspettrali62. In principiu, per i dati multi-ughjettu, l'algoritmu K-means pò facilmente raggruppalli secondu l'infurmazioni nantu à i so attributi (caratteristiche di l'energia di i fotoni). U clustering K-means hè un algoritmu iterativu per sparte i dati in K gruppi senza sovrapposizione (cluster), induve ogni pixel appartene à un cluster specificu secondu a distribuzione spaziale di l'inomogeneità chimica in a cumpusizione microstrutturale di l'acciaiu. L'algoritmu K-means si compone di dui passi: u primu passu calcula i K centroidi, è u secondu passu assigna ogni puntu à un cluster cù centroidi vicini. U centru di gravità di un cluster hè definitu cum'è a media aritmetica di i punti di dati (spettri XAS) di quellu cluster. Ci sò diverse distanze per definisce i centroidi vicini cum'è distanze euclidee. Per una maghjina d'input di px,y (x è y sò risoluzione in pixel), CK hè u centru di gravità di u cluster; sta maghjina pò tandu esse segmentata (raggruppata) in K cluster utilizendu K-means63. I passi finali di l'algoritmu di clustering K-means sò:
Passu 2. Calcula u gradu d'appartenenza di tutti i pixel secondu u centroide attuale. Per esempiu, hè calculatu da a distanza euclidea d trà u centru è ogni pixel:
Passu 3 Assignate ogni pixel à u centroide u più vicinu. Dopu, ricalculate e K pusizioni di u centroide cum'è seguita:
Passu 4. Ripigliate u prucessu (equazioni (7) è (8)) finu à chì i centroidi cunvergenu. I risultati finali di a qualità di i cluster sò assai correlati cù a scelta ottima di i centroidi iniziali63. Per a struttura di dati PEEM di l'imaghjini d'acciaiu, tipicamente X (x × y × λ) hè un cubu di dati di matrice 3D, mentre chì l'assi x è y rapprisentanu l'infurmazioni spaziali (risoluzione di pixel) è l'asse λ currisponde à a modalità spettrale di l'energia di i fotoni. L'algoritmu K-means hè statu utilizatu per esplorà e regioni d'interessu in i dati X-PEEM separendu i pixel (cluster o sottoblocchi) secondu e so caratteristiche spettrali è estraendu u megliu centroide (curva spettrale XAS) per ogni analitu (cluster). Hè utilizatu per studià a distribuzione spaziale, i cambiamenti spettrali lucali, u cumpurtamentu di ossidazione è u statu chimicu. Per esempiu, l'algoritmu di clustering K-means hè statu utilizatu per e regioni Fe L-edge è Cr L-edge in X-PEEM lavorati à caldu è laminati à fretu. Diversi numeri di K-cluster (regioni microstrutturali) sò stati testati per truvà i migliori cluster è centroidi. Quandu u graficu hè visualizatu, i pixel sò riassignati à i centroidi di u cluster curretti. Ogni distribuzione di culore currisponde à u centru di u cluster, mustrendu a disposizione spaziale di l'uggetti chimichi o fisichi. I centroidi estratti sò cumminazzioni lineari di spettri puri.
I dati chì sustenenu i risultati di stu studiu sò dispunibili da l'autore rispettivu di u WC nantu à dumanda raghjonevule.
Sieurin, H. & Sandström, R. Tenacità à a frattura di un acciaio inox duplex saldatu. Sieurin, H. & Sandström, R. Tenacità à a frattura di un acciaio inox duplex saldatu. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Tenacità à a frattura di l'acciaiu inox duplex saldatu. 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. Tenacità à a frattura di l'acciai inossidabili duplex saldati.prughjettu. frattale. pelliccia. 73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Resistenza à a corrosione di l'acciai inossidabili duplex in acidi organici selezziunati è ambienti di acidi/cloruri organici. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Resistenza à a corrosione di l'acciai inossidabili duplex in acidi organici selezziunati è ambienti di acidi/cloruri organici.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. è Van Der Merwe, J. Resistenza à a corrosione di l'acciai inossidabili duplex in ambienti cù certi acidi organici è acidi/cloridi organici. 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/氯化物环境中物环境中的肀肀 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. è Van Der Merwe, J. Resistenza à a corrosione di l'acciai inossidabili duplex in ambienti cù certi acidi organici è acidi/cloridi organici.anticorrosivu. Metudu Mater 57, 107–117 (2010).
Barella S. et al. Proprietà corrosione-ossidanti di leghe duplex Fe-Al-Mn-C. Materiali 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Nova generazione d'acciai super duplex per a pruduzzione di gasu è petroliu per l'equipaggiamenti. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Nova generazione d'acciai super duplex per a pruduzzione di gasu è petroliu per l'equipaggiamenti.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Nova generazione d'acciai super duplex per l'attrezzature di pruduzzione di petroliu è gasu.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Nova generazione d'acciai super duplex per apparecchiature di pruduzzione di gasu è petroliu. Webinar E3S. 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Studiu di u cumpurtamentu di deformazione à caldu di l'acciaiu inox duplex di qualità 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Studiu di u cumpurtamentu di deformazione à caldu di l'acciaiu inox duplex di qualità 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей сталиl 2507киL Metal. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Un Studiu di u Cumportamentu di Deformazione à Caldu di l'Acciaiu Inox Duplex di Tipu 2507. 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. è Utaisansuk, V. Investigazione di u cumpurtamentu di deformazione à caldu di l'acciaiu inox duplex di tipu 2507. Metallo.alma mater. trance. A 48, 95–108 (2017).
Zhou, T. et al. Effettu di a laminazione à fretu cuntrullata nantu à a microstruttura è e proprietà meccaniche di l'acciaiu inox SAF 2507 super-duplex mudificatu cù ceriu. alma mater. u prugettu scientificu. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. et al. Struttura indotta da deformazione à caldu è proprietà meccaniche di l'acciaio inox SAF 2507 super-duplex mudificatu cù ceriu. J. Alma mater. serbatoiu di almacenamiento. tecnulugia. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Effettu di l'elementi di terre rare nantu à u cumpurtamentu d'ossidazione à alta temperatura di l'acciaiu austeniticu. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Effettu di l'elementi di terre rare nantu à u cumpurtamentu d'ossidazione à alta temperatura di l'acciaiu austeniticu.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. è Zheng K. Influenza di l'elementi di terre rare nantu à u cumpurtamentu di l'acciaiu austeniticu sottu à l'ossidazione à alta temperatura. 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. è Zheng K. Influenza di l'elementi di terre rare nantu à u cumpurtamentu di l'acciai austenitici à l'ossidazione à alta temperatura.currusione. a scienza. 164, 108359 (2020).