Eskerrik asko Nature.com bisitatzeagatik. CSS euskarri mugatua duen arakatzailearen bertsio bat erabiltzen ari zara. Esperientzia onena lortzeko, arakatzaile eguneratu bat erabiltzea gomendatzen dizugu (edo Internet Explorer-en bateragarritasun modua desgaitzea). Gainera, etengabeko laguntza bermatzeko, gunea estilorik eta JavaScriptik gabe erakusten dugu.
Hiru diapositiba aldi berean dituen karrusel bat erakusten du. Erabili Aurrekoa eta Hurrengoa botoiak hiru diapositiba aldi berean mugitzeko, edo erabili amaierako graduatzaile botoiak hiru diapositiba aldi berean mugitzeko.
Altzairu herdoilgaitz erabiliena eta haren bertsio forjatuak korrosioarekiko erresistenteak dira giro-baldintzetan, kromo oxidoz osatutako pasibazio-geruza dela eta. Altzairuaren korrosioa eta higadura geruza horien suntsipenarekin lotuta egon ohi dira, baina gutxitan gainazaleko homogeneotasun ezak agertzearekin, maila mikroskopikoaren arabera. Lan honetan, mikroskopia espektroskopiko eta analisi kemometriko bidez detektatutako nanoeskalako gainazaleko heterogeneotasun kimikoak ustekabean nagusitzen du zerioz aldatutako altzairu herdoilgaitz super duplex 2507 (SDSS) hotzean laminatutako haustura eta korrosioa bere deformazio beroan zehar. X izpien fotoelektroi mikroskopiak Cr2O3 geruza naturalaren estaldura nahiko uniformea ​​erakutsi bazuen ere, SDSS hotzean laminatutakoaren pasibazio-errendimendua eskasa izan zen Fe3+ aberatsak diren nano-uharteen banaketa lokalagatik Fe/Cr oxido geruzan. Eskala atomikoko ezagutza honek altzairu herdoilgaitzaren korrosioaren ulermen sakona eskaintzen du eta antzeko aleazio handiko metalen korrosioaren aurka borrokatzen laguntzea espero da.
Altzairu herdoilgaitza asmatu zenetik, ferrokromoaren korrosioaren aurkako propietateak kromoari egotzi zaizkio, oxido/oxihidroxido sendoak eratzen baititu eta ingurune gehienetan pasibazio-portaera erakusten baitu. Ohiko altzairu herdoilgaitzekin (austenitiko eta ferritiko) 1, 2, 3 alderatuta, super duplex altzairu herdoilgaitzek (SDSS) korrosioarekiko erresistentzia hobea eta propietate mekaniko bikainak dituzte. Erresistentzia mekaniko handiagoak diseinu arinagoak eta trinkoagoak ahalbidetzen ditu. Aldiz, SDSS ekonomikoak zulo- eta arrakala-korrosioarekiko erresistentzia handia du, eta horrek zerbitzu-bizitza luzeagoa ematen du, eta horrela, kutsaduraren kontrolera, produktu kimikoen ontzietara eta itsasoko petrolio eta gas industriara zabaltzen du aplikazioa4. Hala ere, tratamendu termikoen tenperaturen tarte estuak eta formagarritasun eskasak oztopatzen dute haien aplikazio praktiko zabala. Hori dela eta, SDSS aldatzen da aipatutako errendimendua hobetzeko. Adibidez, Ce aldaketa sartu zen SDSS 2507 (Ce-2507) arauan, nitrogeno-eduki handiarekin6,7,8. Lur arraroen elementuak (Ce), % 0,08ko pisu-kontzentrazio egokian, eragin onuragarria du DSSaren propietate mekanikoetan, aleen fintzea eta aleen mugaren erresistentzia hobetzen baititu. Higadura eta korrosioarekiko erresistentzia, trakzio-erresistentzia eta etekin-erresistentzia, eta beroan lan egiteko gaitasuna ere hobetzen dira9. Nitrogeno kantitate handiek nikel eduki garestia ordezka dezakete, SDSS kostu-eraginkorragoa bihurtuz10.
Duela gutxi, SDSS plastikoki deformatu da tenperatura desberdinetan (kriogenikoa, hotza eta beroa) propietate mekaniko bikainak lortzeko6,7,8. Hala ere, gainazalean oxido-film mehe bat egoteagatik SDSS-aren korrosioarekiko erresistentzia bikaina faktore askok eragiten dute, hala nola, ale-muga desberdinak dituzten fase heterogeneoen, nahi ez diren prezipitatuen eta erantzun desberdineko fase austenitiko eta ferritikoen deformazioen ondoriozko berezko heterogeneotasuna7. Beraz, film horien domeinu mikroskopikoen propietateen azterketa, egitura elektronikoaren mailaraino, funtsezkoa da SDSS korrosioa ulertzeko eta teknika esperimental konplexuak behar ditu. Orain arte, gainazalarekiko sentikorrak diren metodoek, hala nola Auger elektroi espektroskopia11 eta X izpien fotoelektroi espektroskopia12,13,14,15 eta X izpien fotoemisio mikroskopia gogorrak (HAX-PEEM)16, ez dute, oro har, gainazaleko geruzen arteko desberdintasun kimikoak detektatzeko. elementu beraren egoera kimikoak nanoeskalako espazioko leku desberdinetan. Azkenaldian hainbat ikerketek kromoaren oxidazio lokalizatua altzairu herdoilgaitz austenitikoen17, altzairu martensitikoen18 eta SDSSen19,20 korrosio-portaerarekin erlazionatu dute. Hala ere, ikerketa hauek batez ere Cr-ren heterogeneotasunak (adibidez, Cr3+ oxidazio-egoera) korrosioarekiko erresistentzian duen eraginari erreparatu diote. Elementuen oxidazio-egoeren alboko heterogeneotasuna elementu berdinak dituzten konposatu desberdinek eragin dezakete, hala nola burdin oxidoek. Tratamendu termomekanikoaren ondorioz tamaina txikia heredatu duten konposatu hauek elkarrengandik oso gertu daude, baina konposizioan eta oxidazio-egoeran desberdinak dira16,21. Beraz, oxido-filen pitzadurak eta ondorengo zuloak detektatzeko, beharrezkoa da gainazaleko heterogeneotasuna maila mikroskopikoan ulertzea. Baldintza horiek gorabehera, oraindik falta dira oxidazioaren alboko heterogeneotasuna bezalako estimazio kuantitatiboak, batez ere Fe-rentzat nano eta atomo eskalan, eta korrosioarekiko erresistentziarekin duen korrelazioa aztertu gabe dago oraindik. Duela gutxi arte, altzairu laginetan dauden hainbat elementuren, hala nola Fe eta Ca22-ren, egoera kimikoa kuantitatiboki karakterizatzen zen X izpien fotoelektroi mikroskopia bigunaren (X-PEEM) bidez nanoeskalako sinkrotroi erradiazio instalazioetan. Kimikoki sentikorrak diren X izpien xurgapen espektroskopiarekin (XAS) konbinatuta, X-PEEM-ek XAS neurketak ahalbidetzen ditu bereizmen espazial eta espektral handikoak, elementuen konposizioari eta haien egoera kimikoari buruzko informazio kimikoa emanez, hogeita hiru nanometroko eskalara arteko bereizmen espazialarekin. Hasieraren behaketa espektromikroskopiko honek tokiko behaketa kimikoak errazten ditu eta burdin geruzaren espazioan lehenago ikertu ez diren aldaketa kimikoak erakuts ditzake.
Ikerketa honek PEEM-aren abantailak zabaltzen ditu nanoeskalako desberdintasun kimikoak detektatzeko eta gainazaleko analisi metodo sakon bat aurkezten du Ce-2507-ren korrosio-portaera ulertzeko. K-means24 ikuspegi kemometriko multzokatua erabiltzen du inplikatutako elementuen (hetero)homogeneotasun kimiko globala mapatzeko, eta horien egoera kimikoak irudikapen estatistiko batean aurkezten dira. Kasu tradizionalean kromo oxidozko filmaren suntsipenak abiarazten duen korrosioarekin alderatuta, pasibazio txikiagoa eta korrosioarekiko erresistentzia txikiagoa Fe/Cr oxido geruzaren ondoan dauden Fe3+ aberatseko nanoirle lokalizatuei egozten zaizkie, eta horiek propietate babesleak izan daitezke. Oxidoak film puntuatua suntsitzen du eta korrosioa eragiten du.
SDSS 2507 deformatuaren korrosio-portaera lehenik neurketa elektrokimikoak erabiliz ebaluatu zen. 1. irudian, hautatutako laginen Nyquist eta Bode kurbak ageri dira FeCl3-ren ur-disoluzio azido (pH = 1) batean giro-tenperaturan. Hautatutako elektrolitoak oxidatzaile sendo gisa jokatzen du, pasibazio-filmaren haustura-joera ezaugarrituz. Materialak ez zuen zulo egonkorrik jasan giro-tenperaturan, baina analisiak hutsegite-gertaera posibleen eta ondorengo korrosioaren berri eman zuen. Zirkuitu baliokidea (1d irudia) erabili zen inpedantzia elektrokimikoaren espektroskopia (EIS) doitzeko, eta dagokien doikuntza-emaitzak 1. taulan ageri dira. Erdi-zirkulu osatugabeak agertzen dira disoluzio-tratatutako eta beroan landutako laginetan, eta konprimitutako erdi-zirkuluak, berriz, hotzean laminatutakoetan (1b irudia). EIS espektroskopian, erdi-zirkuluaren erradioa polarizazio-erresistentzia (Rp) gisa har daiteke25,26. 1. taulan disoluzio-tratatutako pistaren Rp 135 kΩ cm–2 ingurukoa da, baina beroan landutako eta hotzean laminatutako pistaren balioak askoz txikiagoak dira, 34,7 eta 2,1 kΩ cm–2, hurrenez hurren. Rp-ren murrizketa esanguratsu honek deformazio plastikoak pasibazioan eta korrosioarekiko erresistentzian duen eragin kaltegarria erakusten du, aurreko txostenetan erakutsi den bezala27,28,29,30.
a Nyquist, b, c Bode inpedantzia eta fase diagramak, eta d dagokien zirkuitu baliokideen ereduak, non RS elektrolitoaren erresistentzia den, Rp polarizazio erresistentzia eta QCPE kapazitantzia ez-ideala (n) modelatzeko erabiltzen den fase konstanteko elementuaren oxidoa. EIS neurketak zirkuitu irekiko potentzialean egiten dira.
Aldibereko konstanteak Bode grafikoan erakusten dira, maiztasun handiko tartean goi-ordoki batekin, RS26 elektrolitoaren erresistentzia adierazten duena. Maiztasuna gutxitzen den heinean, inpedantzia handitzen da eta fase-angelu negatiboa aurkitzen da, kapazitantziaren nagusitasuna adieraziz. Fase-angelua handitzen da, maximo bat mantenduz maiztasun-tarte nahiko zabal batean, eta gero gutxitzen da (1c irudia). Hala ere, hiru kasuetan, maximo hau 90° baino txikiagoa da oraindik, eta horrek kapazitantziaren sakabanaketaren ondoriozko portaera ez-ideal kapazitiboa adierazten du. Horrela, QCPE fase-elementu konstantea (CPE) erabiltzen da gainazaleko zimurtasunetik edo homogeneotasun ezagatik sortutako gainazaleko kapazitantzia-banaketak irudikatzeko, batez ere eskala atomikoan, geometria fraktaletik, elektrodoen porositatetik, potentzial ez-uniformetik eta elektrodoen formarekin lotutako geometritik31,32. CPE inpedantzia:
non j zenbaki irudikaria den eta ω maiztasun angeluarra. QCPE maiztasunarekiko independentea den konstante bat da, elektrolitoaren azalera ireki eraginkorrarekiko proportzionala dena. n potentzia-zenbaki dimentsiogabea da, kondentsadore baten desbideratzea kapazitantzia idealetik deskribatzen duena, hau da, n 1etik zenbat eta hurbilago egon, orduan eta hurbilago dago CPE kapazitibo hutsetik, eta n zerotik hurbil badago, erresistentea dirudi. n-ren desbideratze txikiek, 1etik hurbilek, gainazalaren portaera kapazitibo ez-ideala adierazten dute polarizazio-proben ondoren. SDSS hotzean ijeztutakoaren QCPE nabarmen handiagoa da bere parekoak baino, hau da, gainazalaren kalitatea ez da hain uniformea.
Altzairu herdoilgaitzen korrosioarekiko erresistentzia-propietate gehienekin bat etorriz, SDSS-ren Cr eduki nahiko altuak, oro har, SDSS-ren korrosioarekiko erresistentzia bikaina ematen du, gainazalean babes-oxidozko film pasibatzaile bat dagoelako17. Pasibazio-film horiek normalean Cr3+ oxidoetan eta/edo hidroxidoetan aberatsak dira, batez ere Fe2+, Fe3+ oxidoekin eta/edo (oxi)hidroxidoekin konbinatuta33. Gainazalaren uniformetasun bera, oxido geruza pasibatzailea eta neurketa mikroskopikoetan gainazaleko pitzadurarik ikusi ez den arren6,7, beroan landutako eta hotzean laminatutako SDSS-ren korrosio-portaera desberdina da, beraz, altzairuaren deformaziorako ezaugarri mikroestrukturalen azterketa sakona beharrezkoa da.
Altzairu herdoilgaitz deformatuaren mikroegitura kuantitatiboki aztertu zen energia handiko X izpi intrintsekoak eta sinkrotroizkoak erabiliz (1. eta 2. irudi osagarriak). Analisi zehatza informazio osagarrian ematen da. Fase nagusiaren motari buruzko adostasun orokorra dagoen arren, fase-frakzioetan dauden desberdintasunak aurkitu ziren, 1. taula osagarrian zerrendatzen direnak. Desberdintasun hauek gainazaleko eta bolumeneko fase-frakzio ez-homogeneoengatik izan daitezke, eta horietan eragina dute X izpien difrakzio (XRD) detekzio-sakonera desberdinek. ) fotoi intzidenteen energia-iturri desberdinekin34. Laborategiko iturri batetik XRD bidez zehaztutako austenita-frakzio nahiko altuek pasibazio hobea eta gero korrosioarekiko erresistentzia hobea adierazten dute35, emaitza zehatzago eta estatistikoagoek fase-frakzioetan joera kontrajarriak iradokitzen dituzten bitartean. Horrez gain, altzairuaren korrosioarekiko erresistentzia aleen fintze-mailaren, aleen tamainaren murrizketaren, mikrodeformazioen igoeraren eta tratamendu termomekanikoan gertatzen diren dislokazio-dentsitatearen araberakoa da36,37,38. Beroan landutako laginek pikor gehiago erakutsi zuten, mikroi tamainako aleak adierazten dutenak, eta hotzean laminatutako laginetan ikusitako eraztun leunek (3. irudi osagarria) aurreko lanetan nanotamainako aleen fintze nabarmena erakutsi zuten. Horrek film pasiboaren eraketa eta korrosioarekiko erresistentzia handitzea faboratu beharko luke. Dislokazio-dentsitate handiagoa normalean zuloen aurkako erresistentzia txikiagoarekin lotuta dago, eta hori bat dator neurketa elektrokimikoekin.
Elementu nagusien mikrodomeinuen egoera kimikoan izandako aldaketak sistematikoki aztertu ziren X-PEEM erabiliz. Aleazio-elementu gehiago dauden arren, Cr, Fe, Ni eta Ce39 aukeratu dira hemen, Cr film pasiboa eratzeko elementu gakoa baita, Fe altzairuaren elementu nagusia baita eta Ni-k pasibazioa hobetzen baitu eta ferrita-austenita fasea orekatzen baitu. Egitura eta aldaketa dira Ce-ren helburua. Sinkrotroi-izpiaren energia doitzean, XAS-ek Cr-ren (L2.3 ertza), Fe-ren (L2.3 ertza), Ni-ren (L2.3 ertza) eta Ce-ren (M4.5 ertza) ezaugarri nagusiak jaso zituen gainazaletik. -2507 SDSS. Datuen analisi egokia egin zen energia-kalibrazioa argitaratutako datuekin sartuz (adibidez, XAS Fe L2-n, 3 saihets40,41).
2. irudian, beroan landutako (2a irudia) eta hotzean ijeztutako (2d irudia) Ce-2507 SDSS-ren X-PEEM irudiak eta dagokien XAS Cr eta Fe L2,3 ertzak erakusten dira, banan-banan markatutako posizioetan. L2,3 XAS ertzak elektroien 3d egoera hutsak aztertzen ditu 2p3/2 (L3 ertza) eta 2p1/2 (L2 ertza) spin-orbitaren banaketa mailetan fotokitzikapenaren ondoren. Cr-ren balentzia egoerari buruzko informazioa 2b eta d irudietako L2,3 ertzaren X izpien difrakzio analisitik lortu zen. Lotura konparaketa. 42, 43 irudiek erakutsi zuten lau gailur: A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV) eta D (582.2 eV) ikusi zirela L3 ertzaren ondoan, Cr3+ ioi oktaedrikoei islatuz, Cr2O3-ri dagozkionak. Espektro esperimentalak kalkulu teorikoekin bat datoz, b eta e paneletan erakusten den bezala, Cr L2.3 interfazean 2.0 eV44-ko kristal-eremu bat erabiliz egindako kristal-eremu anitzeko kalkuluetatik lortuak. Beroan landutako eta hotzean laminatutako SDSS-aren bi gainazalak Cr2O3 geruza nahiko uniforme batez estalita daude.
a X-PEEM beroan eratutako SDSSaren irudi termikoa, b Cr L2.3 ertzari eta c Fe L2.3 ertzari dagokiona, d (e) aldeko e Cr L2.3 eta f Fe L2.3 ertzari dagokion SDSS hotzean laminatuaren X-PEEM irudi termikoa. Irudi termikoetan (a, d) laranja koloreko lerro puntuatuekin (b) eta (e) puntuetan markatutako hainbat posizio espazialetan irudikatutako XAS espektroek Cr3+-ren XAS espektro simulatuak adierazten dituzte, 2.0 eV-ko kristal-eremuaren balioarekin. X-PEEM irudietarako, paleta termiko bat erabiltzen da irudien irakurgarritasuna hobetzeko, non urdinetik gorrira koloreak X izpien xurgapenaren intentsitatearekiko proportzionalak diren (baxutik altuera).
Elementu metaliko hauen ingurune kimikoa edozein dela ere, Ni eta Ce aleazio elementuen gehikuntzen egoera kimikoa bi laginetarako berdina izan zen. Marrazki gehigarria. 5-9 irudietan X-PEEM irudiak eta dagokien XAS espektroak erakusten dira Ni eta Ce-rentzat, beroan landutako eta hotzean ijeztutako laginen gainazaleko hainbat posiziotan. Ni XAS-ek Ni2+-ren oxidazio egoera erakusten du beroan landutako eta hotzean ijeztutako laginen neurtutako gainazal osoan (Eztabaida osagarria). Azpimarratzekoa da beroan landutako laginen kasuan, Ce-ren XAS seinalea ez dela ikusten, hotzean ijeztutako laginen Ce3+-ren espektroa, berriz, puntu batean ikusten den bitartean. Hotzean ijeztutako laginetan Ce orbanen behaketak erakutsi zuen Ce batez ere prezipitatu moduan existitzen dela.
Termikoki deformatutako SDSS-an, ez zen XAS-en tokiko egitura-aldaketarik ikusi Fe L2.3 ertzean (2c irudia). Hala ere, 2f irudian erakusten den bezala, Fe matrizeak mikroskopikoki aldatzen du bere egoera kimikoa ausaz hautatutako zazpi puntutan SDSS hotzean laminatuan. Horrez gain, 2f irudian hautatutako kokapenetan Fe-aren egoeraren aldaketen ideia zehatza lortzeko, tokiko gainazal-azterketak egin ziren (3. irudia eta 10. irudi osagarria), non eskualde zirkular txikiagoak hautatu ziren. α-Fe2O3 sistemen eta Fe2+ oktaedro oxidoen Fe L2,3 ertzaren XAS espektroak kristal-eremuen kalkulu multipleteak erabiliz modelatu ziren, 1.0 (Fe2+) eta 1.0 (Fe3+)44 kristal-eremuak erabiliz. Ohartzen gara α-Fe2O3 eta γ-Fe2O3-k simetria lokal desberdinak dituztela45,46, Fe3O4-k Fe2+ eta Fe3+-ren konbinazioa duela,47, eta FeO45 formalki Fe2+ oxido dibalente gisa (3d6). Ohartzen gara α-Fe2O3 eta γ-Fe2O3-k simetria lokal desberdinak dituztela45,46, Fe3O4-k Fe2+ eta Fe3+-ren konbinazioa duela,47, eta FeO45 formalki Fe2+ oxido dibalente gisa dagoela (3d6).Kontuan izan α-Fe2O3 eta γ-Fe2O3-k simetria lokal desberdinak dituztela45,46, Fe3O4-k Fe2+ eta Fe3+ konbinatzen dituela,47 eta FeO45 formalki Fe2+ oxido dibalente moduan (3d6).Kontuan izan α-Fe2O3 eta γ-Fe2O3-k simetria lokal desberdinak dituztela45,46, Fe3O4-k Fe2+ eta Fe3+ konbinazioak dituela,47 eta FeO45-k Fe2+ oxido dibalente formal gisa jokatzen duela (3d6). α-Fe2O3-ko Fe3+ ioi guztiek Oh posizioak baino ez dituztela, γ-Fe2O3 normalean Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 espinela gisa adierazten den bitartean, eg posizioetan hutsuneak dituela. Beraz, γ-Fe2O3-ko Fe3+ ioiek Td eta Oh posizioak dituzte. Aurreko lanean aipatu bezala, bien intentsitate-erlazioak desberdinak diren arren, haien intentsitate-erlazioa eg/t2g ≈1 da, eta kasu honetan behatutako intentsitate-erlazioa eg/t2g 1 ingurukoa da. Horrek baztertzen du kasu honetan Fe3+ bakarrik egotearen aukera. Fe3O4-ren kasua Fe2+ eta Fe3+ konbinazioekin kontuan hartuta, jakina da Fe-ren L3 ertzean lehen ezaugarri ahulago (indartsu) batek t2g egoeran okupazio txikiagoa (handiagoa) adierazten duela. Hori Fe2+-ri (Fe3+) aplikatzen zaio, eta horrek lehen zeinuaren igoera adierazten du, Fe2+47 edukiaren igoera adieraziz. Emaitza hauek erakusten dute Fe2+ eta γ-Fe2O3, α-Fe2O3 eta/edo Fe3O4 nagusi direla konpositeen gainazal hotzean laminatuetan.
2d irudietako 2 eta E eskualde hautatuetan, Fe L2,3 ertzean zehar (a, c) eta (b, d) XAS espektroen fotoigorpen elektroi termikoen irudi handituak.
Lortutako datu esperimentalak (4a irudia eta 11. irudi osagarria) irudikatu eta 40, 41, 48 konposatu puruenekin alderatu ziren. Funtsean, esperimentalki behatutako hiru Fe L-ertzeko XAS espektro mota desberdin (XAS-1, XAS-2 eta XAS-3: 4a irudia) kokapen espazialki desberdinetan ikusi ziren. Bereziki, 3b irudiko 2-a-ren antzeko espektro bat (XAS-1 gisa adierazita) ikusi zen intereseko eskualde osoan, ondoren 2-b espektro bat (XAS-2 etiketatua), eta 3d irudiko E-3-ren antzeko espektro bat (XAS-3 gisa aipatua) ikusi da kokapen lokalizatu batzuetan. Normalean, lau parametro erabiltzen dira zunda-lagin batean dauden balentzia-egoerak identifikatzeko: (1) L3 eta L2 ezaugarri espektralak, (2) L3 eta L2 ezaugarrien energia-posizioak, (3) L3-L2 energia-diferentzia, (4) L2 intentsitate-erlazioa /L3. Ikusizko behaketen arabera (4a irudia), hiru Fe osagaiak, hau da, Fe0, Fe2+ eta Fe3+, aztertutako SDSSaren gainazalean daude. Kalkulatutako L2/L3 intentsitate-erlazioak ere hiru osagaien presentzia adierazi zuen.
a Hiru datu esperimental desberdin behatuak (XAS-1, XAS-2 eta XAS-3 lerro jarraituak 2. eta 3. irudietako 2-a, 2-b eta E-3ri dagozkie) simulatutako XAS konparazio espektroekin alderatuta, Fe2+, Fe3+ oktaedroak, 1.0 eV eta 1.5 eV-ko kristal-eremuaren balioak, hurrenez hurren, b–d Neurtutako datu esperimentalak (XAS-1, XAS-2, XAS-3) eta dagokien LCF datu optimizatuak (lerro beltz jarraitua), eta XAS-3 espektroak Fe3O4 (Fe egoera nahasia) eta Fe2O3 (Fe3+ purua) estandarrekin alderatuta.
Hiru estandarren40,41,48 konbinazio linealaren doikuntza (LCF) erabili zen burdin oxidoaren konposizioa kuantifikatzeko. LCF hiru Fe L-ertz XAS espektro hautatutarako inplementatu zen kontraste handiena erakusten zutenetarako, hain zuzen ere XAS-1, XAS-2 eta XAS-3, 4b-d irudietan ikusten den bezala. LCF doikuntzei dagokienez, % 10eko Fe0 kontuan hartu zen kasu guztietan, datu guztietan ikusi genuen ertz txikia zelako eta metal ferrosoa altzairuaren osagai nagusia delako. Izan ere, X-PEEM-ren Fe (~6 nm)49-rako probazio-sakonera oxidazio-geruzaren lodiera estimatua baino handiagoa da (4 nm baino zertxobait gehiago), eta horrek pasibazio-geruzaren azpian dagoen burdinazko matrizearen (Fe0) seinalea detektatzea ahalbidetzen du. Izan ere, X-PEEM-ren Fe (~6 nm)49-rako probazio-sakonera oxidazio-geruzaren lodiera estimatua baino handiagoa da (4 nm baino zertxobait gehiago), eta horrek pasibazio-geruzaren azpian dagoen burdinazko matrizearen (Fe0) seinalea detektatzea ahalbidetzen du. Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм)49 больше, чем предполагаемая толщина толщина толщина нкоя > 4 нм), что позволяет обнаружить сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. Izan ere, Fe (~6 nm)49-rako zundaren X-PEEM sakonera oxidazio geruzaren lodiera uste baino handiagoa da (4 nm baino zertxobait handiagoa), eta horrek pasibazio geruzaren azpian dagoen burdina matrizearen (Fe0) seinalea detektatzea ahalbidetzen du.Izan ere, X-PEEM-ek Fe (~6 nm)49 detektatzen du oxido geruzaren lodiera espero baino sakonago (4 nm baino pixka bat gehiago), eta horrek pasibazio geruzaren azpian dagoen burdina matrizearen (Fe0) seinaleak detektatzea ahalbidetzen du. Fe2+ eta Fe3+ konbinazio desberdinak egin ziren behatutako datu esperimentaletarako irtenbide onena aurkitzeko. 4b irudian, Fe2+ eta Fe3+ konbinazioa ikusten da XAS-1 espektroan, non Fe2+ eta Fe3+ proportzioak antzekoak diren, %45 ingurukoak, eta horrek Fe-ren oxidazio-egoera mistoa adierazten du. XAS-2 espektroan, berriz, Fe2+ eta Fe3+ ehunekoa ~%30 eta %60 da, hurrenez hurren. Fe2+ edukia Fe3+-rena baino txikiagoa da. 1:2ko Fe2+ eta Fe3 erlazioak esan nahi du Fe3O4 Fe ioien erlazio berean sor daitekeela. Gainera, XAS-3 espektroarentzat, Fe2+ eta Fe3+ ehunekoak ~% 10era eta % 80ra aldatu ziren, Fe2+-tik Fe3+-rako bihurketa handiagoa adieraziz. Goian aipatu bezala, Fe3+ α-Fe2O3, γ-Fe2O3 edo Fe3O4-tik etor daiteke. Fe3+-ren iturri probableena ulertzeko, XAS-3 espektroak hainbat Fe3+ estandarrekin batera irudikatu dira 4e irudian, B gailurra kontuan hartzen denean bi estandarrekin antzekotasuna erakutsiz. Hala ere, sorbaldaren intentsitateak (A: Fe2+-tik) eta B/A intentsitate-erlazioak adierazten dute XAS-3-ren espektroa γ-Fe2O3-renaren antzekoa dela, baina ez berdina. γ-Fe2O3 masiboarekin alderatuta, A SDSS gailurraren Fe 2p XAS intentsitatea apur bat handiagoa da (4e irudia), eta horrek Fe2+ intentsitate handiagoa adierazten du. XAS-3-ren espektroa γ-Fe2O3-renaren antzekoa den arren, non Fe3+ Oh eta Td posizioetan dagoen, balentzia-egoera desberdinak identifikatzea eta L2,3 ertzaren edo L2/L3 intentsitate-erlazioaren bidez soilik koordinatzea oraindik arazo bat da. Eztabaida-gai errepikakorra da, azken espektroan parte hartzen duten faktore desberdinen konplexutasunagatik41.
Goian deskribatutako interes-eskualde hautatuen egoera kimikoen bereizketa espektralaz gain, Cr eta Fe elementu gakoen heterogeneotasun kimiko globala ebaluatu zen laginaren gainazalean lortutako XAS espektro guztiak sailkatuz K-means clustering metodoa erabiliz. Cr L ertz-profilak 5. irudian erakusten diren beroan eta hotzean laminatutako laginetan espazialki banatutako bi kluster optimo osatzeko moduan ezarri ziren. Argi dago ez zela egitura-aldaketa lokalik ikusi, XAS Cr espektroen bi zentroideak oso antzekoak baitira. Bi klusterren forma espektral hauek Cr2O342-ri dagozkionekin ia berdinak dira, eta horrek esan nahi du Cr2O3 geruzak SDSS osoan nahiko uniformeki banatuta daudela.
K-batez besteko L-ertzeko Cr eskualdeen multzo bat, b dagokien XAS zentroideak. Hotzean laminatutako SDSS-ren K-batez besteko X-PEEM konparazioaren emaitzak: c Cr L2,3-ren K-batez besteko ertzeko eskualdeen multzoak eta d dagokien XAS zentroideak.
FeL ertz mapa konplexuago bat ilustratzeko, lau eta bost kluster optimizatu eta haien zentroideak (banaketa espektralak) erabiltzen dira beroan lantutako eta hotzean ijeztutako laginetarako, hurrenez hurren. Beraz, Fe2+ eta Fe3+-ren ehunekoa (%) lor daiteke 4. irudian erakusten den LCF doituz. Epseudo pseudoelektrodo potentziala, Fe0-ren funtzio gisa, erabili zen gainazaleko oxido filmen mikrokimikokiko ez-homogeneotasuna agerian uzteko. Epseudo gutxi gorabehera kalkulatzen da nahasketa arauaren bidez,
non \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) berdina den \(\rm{Fe} + 2e^ – \to\rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), hau da, 0,440 eta 0,036 V, hurrenez hurren. Potentzial txikiagoa duten eremuek Fe3+ konposatuen edukiera handiagoa dute. Termikoki deformatutako lagin batean potentzial banaketa geruzatua da, gehienez 0,119 V-ko aldaketarekin (6a eta b irudiak). Potentzial banaketa hau gainazalaren topografiarekin estuki lotuta dago (6a irudia). Ez da beste posizio-aldaketarik ikusi azpiko lamelaren barnealdean (6b irudia). Aitzitik, oxido desberdinak Fe2+ eta Fe3+ edukiera desberdinekin konbinatzean hotzean laminatutako SDSS-an, pseudopotentzialaren izaera ez-uniformea ​​ikus daiteke (6c eta d irudiak). Fe3+ oxidoak eta/edo (oxi)hidroxidoak altzairuaren korrosioaren osagai nagusiak dira eta oxigenoarekiko eta urarekiko iragazkorrak dira50. Kasu honetan, ikus daiteke Fe3+-an aberatsak diren uharteak tokian tokiko banatuta daudela eta korrosio-eremutzat har daitezkeela. Kasu honetan, potentzial-eremuaren gradientea, potentzialaren balio absolutua baino gehiago, korrosio-eskualde aktiboen lokalizazioaren adierazle gisa har daiteke51. SDSS hotzean ijeztutakoaren gainazalean Fe2+ eta Fe3+-ren banaketa ez-homogeneo honek tokiko propietate kimikoak alda ditzake eta gainazal eraginkorragoa eman dezake oxido-filmaren pitzadura eta korrosio-erreakzioetan, horrela azpiko metal-matrizea etengabe korroditzea ahalbidetuz, barne-ez-homogeneotasuna sortuz eta pasibazio-geruzaren babes-ezaugarriak murriztuz.
Fe L2,3 ertz eskualdeen K-batez besteko multzoak eta dagokien XAS zentroideak a-c beroan landutako X-PEEM eta d-f hotzean laminatutako SDSSrako. a, d K-batez besteko multzoen grafikoa X-PEEM irudian gainjarrita. Estimatutako pseudoelektrodo potentzialak (epseudo) aipatzen dira K-batez besteko multzoen diagramekin batera. 2. irudiko kolorea bezalako X-PEEM irudi baten distira zuzenean proportzionala da X izpien xurgapen intentsitatearekiko.
Cr nahiko uniformea ​​baina Fe-aren egoera kimiko desberdina izateak oxido-filmaren pitzadura eta korrosio-ereduen jatorri desberdina dakar beroan eta hotzean laminatutako Ce-2507-an. Hotzean laminatutako Ce-2507-aren propietate hau ondo ezaguna da. Aire atmosferikoan Fe-aren oxido eta hidroxidoen eraketari dagokionez, lan honetan erreakzio hauek erreakzio neutro gisa ixten dira:
X-PEEM-en neurketan oinarrituta, goiko erreakzioa honako kasu hauetan gertatu zen. Fe0-ri dagokion sorbalda txiki bat azpiko burdina metalikoarekin lotuta dago. Fe metalikoaren eta ingurunearen arteko erreakzioak Fe(OH)2 geruza baten eraketa dakar ((5) ekuazioa), eta horrek Fe-ren L ertzaren XAS-eko Fe2+ seinalea anplifikatzen du. Airearekiko esposizio luzeak Fe3O4 eta/edo Fe2O3 oxidoak eratzea eragingo du Fe(OH)252,53 ondoren. Bi Fe egonkor mota, Fe3O4 eta Fe2O3, Cr3+ aberatsa den babes-geruza batean ere sor daitezke, non Fe3O4-k egitura uniforme eta kohesionatua nahiago duen. Bien presentziak oxidazio-egoera mistoak sortzen ditu (XAS-1 espektroa). XAS-2 espektroa batez ere Fe3O4-ri dagokio. Hainbat posiziotan behatutako XAS-3 espektroek, berriz, γ-Fe2O3-rako bihurketa osoa adierazi zuten. Bildu gabeko X izpiek 50 nm inguruko sartze-sakonera dutenez, azpiko geruzaren seinaleak A gailurraren intentsitate handiagoa eragiten du.
XRD espektroak erakusten du oxido-filmeko Fe osagaiak geruza-egitura duela, Cr oxido geruzarekin konbinatuta dagoena. Cr2O317-ren tokiko homogeneotasunagatik korrosioaren pasibazio-ezaugarriaren aldean, ikerketa honetan Cr2O3 geruza uniformea ​​izan arren, kasu honetan korrosioarekiko erresistentzia baxua ikusi da, batez ere hotzean laminatutako laginetan. Behatutako portaera goiko geruzaren (Fe) oxidazio kimikoaren egoeraren heterogeneotasun gisa uler daiteke, korrosioaren errendimenduan eragina duena. Goiko (Fe oxidoa) eta beheko geruzen (Cr oxidoa)52,53 estekiometria bera dela eta, sarean metal edo oxigeno ioien transferentzia motelak haien arteko elkarrekintza (itsaspen) hobea dakar. Horrek, aldi berean, korrosioarekiko erresistentzia hobetzen du. Beraz, estekiometria jarraitua, hau da, Fe-ren oxidazio-egoera bat, aldaketa estekiometriko bortitzak baino hobea da. Termikoki deformatutako SDSS-ak gainazal uniformeagoa eta babes-geruza trinkoagoa ditu, eta horrek korrosioarekiko erresistentzia hobea ematen du. Hala ere, hotzean laminatutako SDSS kasuan, babes-geruzaren azpian Fe3+-an aberatsak diren uharteen presentziak gainazalaren osotasuna suntsitzen du eta inguruko substratuaren korrosio galbanikoa eragiten du, eta horrek Rp-ren jaitsiera eragiten du EIS espektroetan eta haren korrosio-erresistentziaren jaitsiera dakar. Beraz, deformazio plastikoaren ondorioz Fe3+-an aberatsak diren tokian tokiko banatutako uharteek korrosioarekiko erresistentziaren errendimenduan eragiten dute batez ere, eta hori aurrerapen bat da lan honetan. Horregatik, ikerketa honek aztertutako SDSS laginen deformazio plastikoaren ondorioz korrosioarekiko erresistentziaren murrizketaren espektromikrografiak aurkezten ditu.
Gainera, fase bikoitzeko altzairuetan lur arraroen aleazioak errendimendu hobea duen arren, elementu erantsi honen eta altzairu matrizearen arteko elkarrekintza korrosioaren portaerari dagokionez zaila da oraindik, mikroskopia espektroskopikoko behaketetan oinarrituta. Ce seinalea (XAS M ertzean zehar) posizio gutxi batzuetan bakarrik agertzen da hotzean ijeztean, baina desagertzen da SDSSaren deformazio beroan, eta horrek Ce-ren tokiko metaketa adierazten du altzairu matrizean, aleazio homogeneoaren ordez. SDSSaren propietate mekanikoak ez diren arren hobetzen6,7, REE-ren presentziak inklusioen tamaina murrizten du eta uste da jatorriko zuloak kentzen dituela54.
Ondorioz, lan honek gainazaleko heterogeneotasunak zerioarekin aldatutako 2507 SDSS-aren korrosioan duen eragina azaltzen du, nanoeskalako osagaien eduki kimikoa kuantifikatuz. Altzairu herdoilgaitza zergatik korroditzen den oxido geruza babesgarri batekin estalita dagoenean ere galderari erantzun diogu mikroegitura, gainazaleko ezaugarrien egoera kimikoa eta seinaleen prozesamendua K-means klusterizazioa erabiliz kuantitatiboki aztertuz. Fe3+-an aberatsak diren uharteak, Fe2+/Fe3+ nahasien egitura osoko oktaedro eta tetraedro koordinazioa barne, oxido filmaren suntsipen iturri direla eta SDSS hotzean laminatuan korrosio iturri direla frogatu da. Fe3+-ak menderatutako nanouharteek korrosioarekiko erresistentzia eskasa eragiten dute, Cr2O3 pasibazio geruza estekiometriko nahikoa dagoenean ere. Nanoeskalako heterogeneotasun kimikoak korrosioan duen eragina zehazteko egindako aurrerapen metodologikoez gain, egungo lanak ingeniaritza prozesuak inspiratzea espero da altzairua fabrikatzean altzairu herdoilgaitzen korrosioarekiko erresistentzia hobetzeko.
Ikerketa honetan erabilitako Ce-2507 SDSS lingoteak prestatzeko, osagai nahasiak, burdin puruzko hodiekin zigilatutako Fe-Ce aleazio nagusia barne, 150 kg-ko maiztasun ertaineko indukzio-labe batean urtu ziren altzairu urtua ekoizteko eta galdaketa-moldeetan isuritzeko. Neurtutako konposizio kimikoak (pisuan %) 2. taula osagarrian zerrendatzen dira. Lingotea lehenik blokeetan berotzen da. Ondoren, altzairua 1050 °C-tan erregosi zen 60 minutuz disoluzio solido bihurtu arte, eta gero uretan hoztu zen giro-tenperaturara iritsi arte. Aztertutako laginak zehatz-mehatz aztertu ziren TEM eta DOE erabiliz faseak, ale-tamaina eta morfologia aztertzeko. Laginei eta ekoizpen-prozesuari buruzko informazio zehatzagoa beste iturri batzuetan aurki daiteke6,7.
Prozesatu lagin zilindrikoak (φ10 mm × 15 mm) bero-prentsarako, zilindroaren ardatza blokearen deformazio-norabidearekiko paraleloan dutela. Tenperatura altuko konpresioa 0,01-10 s-1 tarteko deformazio-abiadura konstantean egin zen, 1000-1150 °C tarteko tenperatura desberdinetan, Gleeble-3800 simulagailu termiko bat erabiliz. Deformatu aurretik, laginak hautatutako tenperaturan berotu ziren 10 °C s-1-ko abiaduran 2 minutuz tenperatura-gradientea ezabatzeko. Tenperatura-uniformetasuna lortu ondoren, laginak 0,7ko benetako deformazio-balio batera deformatu ziren. Deformatu ondoren, berehala urarekin hoztu ziren deformatutako egitura mantentzeko. Ondoren, gogortutako laginak konpresio-norabidearekiko paraleloan moztu ziren. Ikerketa honetarako, 1050 °C-tan termikoki deformatutako lagin bat aukeratu genuen, 10 s-1-tan, beste lagin batzuk baino mikrogogortasun handiagoa zuelako.
Ce-2507 soluzio solidoaren lagin masiboak (80 × 10 × 17 mm3) hiru faseko bi arraboleko deformazio-makina asinkrono batean probatu ziren LG-300, eta honek gainerako deformazio-klase guztien artean propietate mekaniko onenak eman zituen6. Deformazio-abiadura eta lodiera-murrizketa 0,2 m·s-1 eta % 5 izan ziren bide bakoitzean, hurrenez hurren.
Autolab PGSTAT128N lan-estazio elektrokimiko bat erabili zen SDSS elektrokimikoki neurtzeko, % 90eko lodiera murrizteko laminazio hotzean (1,0 baliokide den benetako deformazioa) eta 0,7ko benetako deformazio beroan prentsatu ondoren 1050 oC-tan eta 10 s-1-tan. Lan-estazioan hiru elektrodoko zelula bat dago, erreferentziazko elektrodo gisa kalomel saturatu elektrodo bat, grafitozko kontraelektrodo bat eta lan-elektrodo gisa SDSS lagin bat dituelarik. Laginak 11,3 mm-ko diametroko zilindroetan moztu ziren, eta alboetan kobrezko hariak soldatu ziren. Ondoren, lagina epoxi erretxinaz isuri zen, 1 cm2-ko lan-eremu ireki bat utziz lan-elektrodo gisa (lagin zilindrikoaren beheko gainazala). Kontuz ibili epoxiaren sendatzean eta ondorengo lixaketa eta leuntzean pitzadurak ekiditeko. Lan-gainazala 1 mikrako partikula-tamaina duen diamantezko leuntzeko suspentsio batekin lapatu eta leundu egiten da, ur destilatuarekin eta etanolarekin garbitu eta aire hotzetan lehortu egiten da. Neurketa elektrokimikoak egin aurretik, leundutako laginak airean jarri ziren hainbat egunez oxido-film natural bat osatzeko. FeCl3-ren (% 6,0 pisuan) ur-disoluzio bat, HCl-rekin egonkortua pH = 1,0 ± 0,01era, erabili da altzairu herdoilgaitzaren korrosioa bizkortzeko55, ASTM-k zehaztutako oxidazio-ahalmen handiko eta pH baxuko kloruro ioiak dauden ingurune oldarkorretan aurkitzen baita. Proposatutako estandarrak G48 eta A923 dira. Laginak proba-disoluzioan murgildu ziren ordubetez neurketak egin aurretik, geldiunetik gertu dagoen egoera batera iristeko. Disoluzio solidorako, beroan lan egindako eta hotzean ijeztutako laginetarako, inpedantzia neurtzeko maiztasun-tartea 1 × 105 ~ 0,1 Hz izan zen, eta zirkuitu irekiko potentziala (OPS) 5 mV izan zen, hau da, 0,39, 0,33 eta 0,25 VSCE, hurrenez hurren. Edozein laginen proba elektrokimiko bakoitza gutxienez hiru aldiz errepikatu zen baldintza berdinetan, datuen erreproduzigarritasuna bermatzeko.
HE-SXRD neurketetarako, 1 × 1 × 1.5 mm3-ko altzairuzko bloke duplex angeluzuzenak neurtu ziren energia handiko Brockhouse wiggler linea batean CLS-n, Kanadan, faseen konposizioa kuantifikatzeko56. Datuen bilketa giro-tenperaturan egin zen Debye-Scherrer geometrian edo garraio-geometrian. LaB6 kalibratzailera kalibratutako X izpien uhin-luzera 0.212561 Å da, hau da, 58 keV-ri dagokio, eta hori askoz handiagoa da laborategiko X izpien iturri gisa erabili ohi den Cu Kα-rena (8 keV) baino. Lagina detektagailutik 740 mm-ko distantziara jartzen da. Lagin bakoitzaren detekzio-bolumena 0.2 × 0.3 × 1.5 mm3 da, eta hori habearen tamainak eta laginaren lodierak zehazten dute. Datu horietako bakoitza Perkin Elmer eremu-detektagailu bat erabiliz bildu zen, X izpien detektagailu laua, 200 µm-ko pixelak, 40 × 40 cm2-koak, 0,3 segundoko esposizio-denbora eta 120 fotograma erabiliz.
Hautatutako bi sistema ereduen X-PEEM neurketak MAX IV laborategiko (Lund, Suedia) Beamline MAXPEEM linearen PEEM amaierako estazioan egin ziren. Laginak neurketa elektrokimikoetarako bezala prestatu ziren. Prestatutako laginak hainbat egunez airean mantendu ziren eta ultra-hutseko ganbera batean desgasifikatu ziren sinkrotroi fotoiekin irradiatu aurretik. Izpiaren energia-bereizmena lortzen da N 1 s-tik kitzikapen-eskualdearen 1\(\pi _g^ \ast\)-ra bitarteko ioien irteera-espektroa neurtuz, N2-n hv = 401 eV-rekin, eta fotoi-energiaren menpekotasuna E3/2.57-rekiko. Espektro-egokitzapenak ΔE (espektro-lerro-zabalera) ~0.3 eV eman zuen neurtutako energia-tartean. Beraz, izpi-lerroaren energia-bereizmena E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 eta fluxua ≈1012 ph/s-koa dela kalkulatu zen, SX-700 monokromadore aldatu bat erabiliz, Si 1200 lerroko mm−1 sare batekin, Fe 2p L2,3 ertzarentzat, Cr 2p L2,3 ertzarentzat, Ni 2p L2,3 ertzarentzat eta Ce M4,5 ertzarentzat. Beraz, izpi-lerroaren energia-bereizmena E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 eta fluxua ≈1012 ph/s-koa dela kalkulatu zen, SX-700 monokromadore aldatu bat erabiliz, Si 1200 lerroko mm−1 sare batekin, Fe 2p L2.3 ertzarentzat, Cr 2p L2.3 ertzarentzat, Ni 2p L2.3 ertzarentzat eta Ce M4.5 ertzarentzat. Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка было оценено как E/∆E = 700 э20, э20и поток ≈1012 ф/с при использовании модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 12000мд шеткой кромка 2p L2,3, кромка Cr 2p L2,3, кромка Ni 2p L2,3 eta кромка Ce M4,5. Horrela, habe-kanalaren energia-bereizmena E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 eta fluxua ≈1012 f/s gisa kalkulatu zen, SX-700 monokromadore aldatu bat erabiliz, 1200 lerro/mm-ko Si sare batekin, 2p L2 ,3 Fe ertzarentzat, 2p L2.3 Cr ertzarentzat, 2p L2.3 Ni ertzarentzat eta M4.5 Ce ertzarentzat.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 通迨使蔚过潹-7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 。 M4,5、Ce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 0,3 EV 怚 0,3 EV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C 蘘炼5.Horrela, SX-700 monokromadore aldatu bat eta 1200 lerroko Si sare bat erabiltzean. 3, Cr ertza 2p L2.3, Ni ertza 2p L2.3 eta Ce ertza M4.5.Zabaldu fotoi-energia 0,2 eV-ko urratsetan. Energia bakoitzean, PEEM irudiak TVIPS F-216 CMOS detektagailu bat erabiliz grabatu ziren, 2 x 2 binning zuntz optikoko konexio batekin, 1024 × 1024 pixel emanez 20 µm-ko ikus-eremu batean. Irudien esposizio-denbora 0,2 segundokoa da, batez beste 16 fotograma eginez. Fotoelektroi-irudiaren energia bigarren mailako elektroi-seinale maximoa emateko moduan aukeratzen da. Neurketa guztiak fotoi-izpi polarizatu linealki baten intzidentzia normalean egiten dira. Neurketei buruzko informazio gehiago lortzeko, ikusi aurreko ikerketa bat58. Elektroi-errendimendu osoaren (TEY)59 detekzio-modua eta X-PEEM-en duen aplikazioa aztertu ondoren, metodo honen detekzio-sakonera ~4-5 nm-koa dela kalkulatzen da Cr seinalearentzat eta ~6 nm-koa Fe seinalearentzat. Cr sakonera oxido-filmaren lodieraren oso antzekoa da (~4 nm)60,61, eta Fe sakonera oxido-filmaren lodiera baino handiagoa da. Fe L ertzaren ondoan bildutako XAS burdin oxidoaren XAS eta matrizearen FeO nahasketa bat da. Lehenengo kasuan, igorritako elektroien intentsitatea TEY-ri laguntzen dioten elektroi mota posible guztiengatik da. Hala ere, burdin seinale puru batek energia zinetiko handiagoa behar du elektroiak oxido geruza zeharkatu, gainazalera iritsi eta analizatzaileak biltzeko. Kasu honetan, Fe0 seinalea batez ere LVV Auger elektroiei eta hauek igortzen dituzten bigarren mailako elektroiei zor zaie. Gainera, elektroi hauek ematen duten TEY intentsitatea gutxitzen da elektroi ihes bidean49, Fe0-ren sinadura espektrala burdinaren XAS mapan are gehiago murriztuz.
Datu-meatzaritza datu-kuboetan (X-PEEM datuak) integratzea funtsezko urratsa da informazio garrantzitsua (propietate kimikoak edo fisikoak) modu multidimentsionalean ateratzeko. K-means klusterizazioa hainbat arlotan erabiltzen da, besteak beste, ikusmen artifiziala, irudien prozesamendua, gainbegiratu gabeko ereduen ezagutza, adimen artifiziala eta sailkapen-analisia24. Adibidez, K-means klusterizazioa ondo aplikatzen da irudi hiperespektralen datuak klusterizatzeko62. Printzipioz, objektu anitzeko datuetarako, K-means algoritmoak erraz taldeka ditzake haien atributuei buruzko informazioaren arabera (fotoi-energiaren ezaugarriak). K-means klusterizazioa datuak K talde ez-gainjarrietan (klusterrak) banatzeko algoritmo iteratibo bat da, non pixel bakoitza kluster espezifiko bati dagokion, altzairuaren mikroegituraren konposizioan dagoen homogeneotasun kimikoaren banaketa espazialaren arabera. K-means algoritmoak bi urrats ditu: lehenengo urratsak K zentroideak kalkulatzen ditu, eta bigarren urratsak puntu bakoitza ondoko zentroideak dituen kluster bati esleitzen dio. Klusterraren grabitate-zentroa kluster horren datu-puntuen (XAS espektroen) batez besteko aritmetiko gisa definitzen da. Distantzia desberdinak daude inguruko zentroideak distantzia euklidear gisa definitzeko. Px,y sarrera-irudi baterako (x eta y pixeletan bereizmena dira), CK klusterraren grabitate-zentroa da; irudi hau K klusterretan segmentatu (multzokatu) daiteke K-batez bestekoak63 erabiliz. K-batez bestekoen klusterizazio-algoritmoaren azken urratsak hauek dira:
2. urratsa. Kalkulatu pixel guztien kidetza-maila uneko zentroidearen arabera. Adibidez, zentroaren eta pixel bakoitzaren arteko d distantzia euklidearretik kalkulatzen da:
3. urratsa Esleitu pixel bakoitza zentroide hurbilenari. Ondoren, kalkulatu berriro K zentroideen posizioak honela:
4. urratsa. Errepikatu prozesua (7 eta 8 ekuazioak) zentroideak bat egin arte. Azken kluster kalitatearen emaitzak hasierako zentroideen aukeraketa optimoarekin oso korrelazionatuta daude63. Altzairuzko irudien PEEM datu-egiturarentzat, normalean X (x × y × λ) 3D matrize datuen kubo bat da, x eta y ardatzek informazio espaziala (pixelen bereizmena) adierazten duten bitartean eta λ ardatza fotoien energia espektro moduari dagokio. K-means algoritmoa erabili zen X-PEEM datuetan intereseko eskualdeak aztertzeko, pixelak (klusterrak edo azpi-blokeak) bereiziz haien ezaugarri espektralen arabera eta analito (kluster) bakoitzerako zentroide onena (XAS kurba espektral) ateraz. Banaketa espaziala, tokiko aldaketa espektralak, oxidazio-portaera eta egoera kimikoa aztertzeko erabiltzen da. Adibidez, K-means klusterizazio algoritmoa erabili zen Fe L-ertz eta Cr L-ertz eskualdeetarako beroan lantutako eta hotzean ijeztutako X-PEEM-etan. K-kluster (mikroegitura-eskualde) kopuru desberdinak probatu ziren kluster eta zentroide onenak aurkitzeko. Grafikoa bistaratzen denean, pixelak kluster-zentroide egokiei berriro esleitzen zaizkie. Kolore-banaketa bakoitza klusterraren zentroari dagokio, objektu kimiko edo fisikoen antolamendu espaziala erakutsiz. Ateratako zentroideak espektro puruen konbinazio linealak dira.
Arrazoizko eskaera eginez gero, ikerketa honen emaitzak babesten dituzten datuak dagokion WC egilearengandik eskuragarri daude.
Sieurin, H. eta Sandström, R. Soldatutako altzairu herdoilgaitz duplex baten haustura-gogorra. Sieurin, H. eta Sandström, R. Soldatutako altzairu herdoilgaitz duplex baten haustura-gogorra. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. eta Sandström, R. Soldatutako altzairu herdoilgaitz duplexaren haustura-gogorra. 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. eta Sandström, R. Soldatutako altzairu herdoilgaitz duplexen haustura-gogorra.proiektua. fraktala. larrua. 73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH eta Van Der Merwe, J. Altzairu herdoilgaitz duplexen korrosioarekiko erresistentzia hautatutako azido organikoetan eta azido/kloruro organiko inguruneetan. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH eta Van Der Merwe, J. Altzairu herdoilgaitz duplexen korrosioarekiko erresistentzia hautatutako azido organikoetan eta azido/kloruro organiko inguruneetan.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. eta Van Der Merwe, J. Altzairu herdoilgaitz duplexen korrosioarekiko erresistentzia azido organiko batzuk eta azido/kloruro organikoak dituzten inguruneetan. 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/氯化物环境中的肀怐蚄肀 Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相altzairu herdoilgaitza在特定organic酸和Organic酸/chlorinated environment的耐而性性。Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. eta Van Der Merwe, J. Altzairu herdoilgaitz duplexen korrosioarekiko erresistentzia azido organiko batzuk eta azido/kloruro organikoak dituzten inguruneetan.korrosioaren aurkakoa. Mater metodoa 57, 107–117 (2010).
Barella S. et al. Fe-Al-Mn-C duplex aleazioen korrosio-oxidazio propietateak. Materials 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. eta Balikoev, A. Gas eta petrolio ekoizpenerako ekipamenduetarako altzairu super duplexen belaunaldi berria. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. eta Balikoev, A. Gas eta petrolio ekoizpenerako ekipamenduetarako altzairu super duplexen belaunaldi berria.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Altzairu super duplexen belaunaldi berria petrolio eta gas ekoizpen ekipoetarako.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Gas eta petrolio ekoizpen ekipoetarako altzairu super duplex belaunaldi berria. E3S webinarra. 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. eta Uthaisangsuk, V. 2507 mailako altzairu herdoilgaitz duplexaren deformazio beroaren portaeraren ikerketa. Metall. Kingklang, S. eta Uthaisangsuk, V. 2507 mailako altzairu herdoilgaitz duplexaren deformazio beroaren portaeraren ikerketa. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей сталиl м2507к. Kingklang, S. eta Uthaisangsuk, V. 2507 motako altzairu herdoilgaitz duplexaren deformazio beroaren portaeraren azterketa. 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. eta Utaisansuk, V. 2507 motako altzairu herdoilgaitz duplexaren deformazio beroaren portaeraren ikerketa. Metala.alma mater. transa. A 48, 95–108 (2017).
Zhou, T. et al. Kontrolatutako laminazio hotzaren eragina zerioz aldatutako SAF 2507 altzairu herdoilgaitz superduplexaren mikroegituran eta propietate mekanikoetan. Alma Mater. Zientzia. Proiektua. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. et al. Zerioz aldatutako SAF 2507 altzairu herdoilgaitz superduplexaren deformazio beroak eragindako egitura eta propietate mekanikoak. J. Alma mater. biltegiratze-tanga. teknologia. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. eta Zheng, K. Lur arraroen elementuen eragina altzairu austenitikoaren tenperatura altuko oxidazio-portaeran. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. eta Zheng, K. Lur arraroen elementuen eragina altzairu austenitikoaren tenperatura altuko oxidazio-portaeran.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. eta Zheng K. Lur arraroen elementuen eragina altzairu austenitikoaren portaeran tenperatura altuko oxidazioaren pean. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. eta 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. eta Zheng, K.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. eta Zheng K. Lur arraroen elementuen eragina altzairu austenitikoen portaeran tenperatura altuan oxidatzean.korrosioa. zientzia. 164, 108359 (2020).