از بازدید شما از Nature.com سپاسگزاریم.نسخه مرورگری که استفاده می کنید پشتیبانی محدودی از CSS دارد.برای بهترین تجربه، توصیه می کنیم از یک مرورگر به روز شده استفاده کنید (یا حالت سازگاری را در اینترنت اکسپلورر غیرفعال کنید).در عین حال، برای اطمینان از پشتیبانی مداوم، سایت را بدون استایل و جاوا اسکریپت ارائه می کنیم.
فولاد ضد زنگ پرکاربرد و نسخه های فرفورژه آن به دلیل لایه غیرفعال سازی متشکل از اکسید کروم در برابر خوردگی در شرایط محیطی مقاوم هستند.خوردگی و فرسایش فولاد به طور سنتی با تخریب این لایه‌ها همراه است، اما به ندرت در سطح میکروسکوپی بسته به منشأ ناهمگنی سطح، همراه است.در این کار، ناهمگنی شیمیایی سطح نانومقیاس شناسایی شده توسط میکروسکوپ طیف‌سنجی و آنالیز کمومتری به طور غیرمنتظره‌ای بر تجزیه و خوردگی فولاد ضد زنگ فوق دوبلکس 2507 (SDSS) اصلاح‌شده سریم نورد سرد در طی رفتار تغییر شکل گرم آن غالب می‌شود.طرف دیگر.اگرچه میکروسکوپ فوتوالکترون پرتو ایکس پوشش نسبتاً یکنواختی از لایه طبیعی Cr2O3 را نشان داد، SDSS نورد سرد نتایج غیرفعال سازی ضعیفی را به دلیل توزیع موضعی نانوجزایر غنی از Fe3+ روی لایه اکسید Fe/Cr نشان داد.این دانش در سطح اتمی درک عمیقی از خوردگی فولاد ضد زنگ ارائه می دهد و انتظار می رود به مبارزه با خوردگی فلزات پر آلیاژ مشابه کمک کند.
از زمان اختراع فولاد ضد زنگ، مقاومت در برابر خوردگی آلیاژهای فروکروم به کروم نسبت داده شده است، که یک اکسید/اکسی هیدروکسید قوی را تشکیل می دهد که رفتار غیرفعال کننده را در بیشتر محیط ها از خود نشان می دهد.در مقایسه با فولادهای زنگ نزن معمولی (آستنیتی و فریتی)، فولادهای ضد زنگ فوق دوبلکس (SDSS) با مقاومت در برابر خوردگی بهتر دارای خواص مکانیکی برتری هستند 1،2،3.افزایش استحکام مکانیکی امکان طراحی های سبک تر و فشرده تر را فراهم می کند.در مقابل، SDSS مقرون به صرفه مقاومت بالایی در برابر خوردگی حفره‌ای و شکافی دارد که در نتیجه عمر مفید طولانی‌تر و کاربردهای گسترده‌تری در کنترل آلودگی، ظروف شیمیایی و صنایع نفت و گاز دریایی دارد.با این حال، محدوده باریک دمای عملیات حرارتی و شکل پذیری ضعیف مانع از کاربرد گسترده عملی آن می شود.بنابراین، SDSS برای بهبود ویژگی های فوق اصلاح شده است.به عنوان مثال، اصلاح Ce و افزودن زیاد N 6، 7، 8 در 2507 SDSS (Ce-2507) معرفی شد.غلظت مناسب 0.08 درصد وزنی عنصر خاکی کمیاب (Ce) تأثیر مفیدی بر خواص مکانیکی DSS دارد، زیرا پالایش دانه و استحکام مرزی دانه را بهبود می بخشد.مقاومت در برابر سایش و خوردگی، استحکام کششی و استحکام تسلیم و کارایی گرم نیز بهبود یافته است.مقادیر زیاد نیتروژن می تواند جایگزین محتوای نیکل گران قیمت شود و SDSS را مقرون به صرفه تر کند.
اخیراً SDSS در دماهای مختلف (درجه حرارت پایین، سرد و گرم) به صورت پلاستیک تغییر شکل داده است تا به خواص مکانیکی عالی دست یابد 6،7،8.با این حال، مقاومت به خوردگی عالی SDSS به دلیل وجود یک لایه نازک اکسیدی بر روی سطح است که تحت تأثیر عوامل زیادی مانند وجود فازهای متعدد با مرز دانه های مختلف، رسوبات ناخواسته و واکنش های مختلف است.ریزساختار ناهمگن داخلی فازهای مختلف آستنیتی و فریتی تغییر شکل داده است.بنابراین، مطالعه ویژگی‌های ریز دامنه چنین فیلم‌هایی در سطح ساختار الکترونیکی برای درک خوردگی SDSS اهمیت حیاتی دارد و به تکنیک‌های آزمایشی پیچیده نیاز دارد.تاکنون، روش‌های حساس به سطح مانند طیف‌سنجی الکترونی اوگر11 و طیف‌سنجی فوتوالکترون پرتو ایکس12،13،14،15 و همچنین سیستم فوتوالکترون فوتوالکترون پرتو ایکس، حالت‌های شیمیایی یک عنصر را در نقاط مختلف فضا در مقیاس نانو متمایز می‌کنند، اما اغلب موفق به جداسازی آن‌ها نمی‌شوند.چندین مطالعه اخیر، اکسیداسیون موضعی کروم را با رفتار خوردگی مشاهده شده 17 فولاد زنگ نزن آستنیتی، 18 فولاد ضد زنگ مارتنزیتی و SDSS 19، 20 مرتبط کرده اند. با این حال، این مطالعات عمدتاً بر روی تأثیر ناهمگنی کروم (به عنوان مثال، حالت مقاومت به اکسیداسیون Cr3+) بر خوردگی متمرکز شده اند.ناهمگنی جانبی در حالت های اکسیداسیون عناصر می تواند توسط ترکیبات مختلف با عناصر تشکیل دهنده یکسان مانند اکسیدهای آهن ایجاد شود.این ترکیبات یک اندازه کوچک پردازش شده از نظر حرارت مکانیکی و نزدیک به یکدیگر را به ارث می برند، اما در ترکیب و حالت اکسیداسیون متفاوت هستند 16،21.بنابراین، آشکار کردن تخریب لایه‌های اکسیدی و سپس حفره‌کردن مستلزم درک ناهمگنی سطح در سطح میکروسکوپی است.با وجود این الزامات، ارزیابی‌های کمی مانند ناهمگنی اکسیداسیون جانبی، به‌ویژه آهن در مقیاس نانو/اتمی، هنوز وجود ندارد و اهمیت آنها برای مقاومت در برابر خوردگی ناشناخته باقی مانده است.تا همین اواخر، وضعیت شیمیایی عناصر مختلف، مانند آهن و کلسیم، به طور کمی بر روی نمونه‌های فولادی با استفاده از میکروسکوپ فوتوالکترونی اشعه ایکس نرم (X-PEEM) در تاسیسات تشعشع سنکروترون در مقیاس نانو توصیف می‌شد.همراه با تکنیک‌های طیف‌سنجی جذب اشعه ایکس (XAS)، X-PEEM اندازه‌گیری XAS را با وضوح فضایی و طیفی بالا امکان‌پذیر می‌کند و اطلاعات شیمیایی در مورد ترکیب عنصر و حالت شیمیایی آن با وضوح فضایی تا مقیاس نانومتری ارائه می‌کند.این مشاهدات طیف‌سنجی از محل شروع زیر میکروسکوپ، آزمایش‌های شیمیایی محلی را تسهیل می‌کند و می‌تواند تغییرات شیمیایی قبلاً ناشناخته در لایه آهن را به صورت فضایی نشان دهد.
این مطالعه مزایای PEEM را در تشخیص تفاوت‌های شیمیایی در مقیاس نانو گسترش می‌دهد و یک روش تحلیل سطحی سطح اتمی برای درک رفتار خوردگی Ce-2507 ارائه می‌کند.از داده‌های شیمی‌سنجی خوشه‌ای K-means24 برای نقشه‌برداری از ترکیب شیمیایی جهانی (ناهمگنی) عناصر درگیر با حالت‌های شیمیایی آنها در یک نمایش آماری استفاده می‌کند.برخلاف خوردگی معمولی ناشی از تجزیه فیلم اکسید کروم، غیرفعال سازی ضعیف فعلی و مقاومت در برابر خوردگی ضعیف به نانوجزایر غنی از Fe3+ در نزدیکی لایه اکسید Fe/Cr نسبت داده می شود که ممکن است یک حمله توسط اکسید محافظ باشد.در جای خود یک لایه تشکیل می دهد و باعث خوردگی می شود.
رفتار خورنده SDSS 2507 تغییر شکل یافته ابتدا با استفاده از اندازه گیری های الکتروشیمیایی مورد ارزیابی قرار گرفت.روی انجیرشکل 1 منحنی های Nyquist و Bode را برای نمونه های انتخاب شده در محلول های آبی اسیدی (pH = 1) FeCl3 در دمای اتاق نشان می دهد.الکترولیت انتخاب شده به عنوان یک عامل اکسید کننده قوی عمل می کند و تمایل فیلم غیرفعال به شکستن را مشخص می کند.اگرچه این ماده در دمای اتاق تحت حفره پایدار قرار نگرفت، این تجزیه و تحلیل ها بینشی را در مورد رویدادهای شکست احتمالی و فرآیندهای پس از خوردگی ارائه کردند.مدار معادل (شکل 1d) برای برازش طیف های طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) استفاده شد و نتایج برازش مربوطه در جدول 1 نشان داده شده است. هنگام آزمایش نمونه های تیمار شده با محلول و گرم کار شده، نیم دایره های ناقص ظاهر شدند، در حالی که نیم دایره های فشرده مربوطه نورد سرد بودند (شکل 1b).در طیف EIS، شعاع نیم دایره را می توان به عنوان مقاومت قطبش (Rp) 25،26 در نظر گرفت.Rp SDSS تیمار شده با محلول در جدول 1 حدود 135 کیلو اهم سانتی‌متر مربع است، با این حال برای SDSS گرم و نورد سرد می‌توان مقادیر بسیار کمتری را به ترتیب 34.7 و 2.1 kΩ cm-2 مشاهده کرد.همانطور که در گزارش های قبلی 27، 28، 29، 30 نشان داده شده است، این کاهش قابل توجه در Rp نشان دهنده اثر مضر تغییر شکل پلاستیک بر مقاومت در برابر خوردگی و غیرفعال شدن است.
a Nyquist، b، c امپدانس و نمودار فاز Bode، و یک مدل مدار معادل برای d، که در آن RS مقاومت الکترولیت، Rp مقاومت پلاریزاسیون، و QCPE اکسید عنصر فاز ثابت است که برای مدل‌سازی خازن غیر ایده‌آل (n) استفاده می‌شود.اندازه گیری EIS در پتانسیل بدون بار انجام شد.
ثابت های مرتبه اول در نمودار Bode نشان داده شده اند و فلات فرکانس بالا نشان دهنده مقاومت الکترولیت RS26 است.با کاهش فرکانس، امپدانس افزایش می‌یابد و یک زاویه فاز منفی پیدا می‌شود که نشان‌دهنده برتری ظرفیت خازنی است.زاویه فاز افزایش می یابد و حداکثر مقدار خود را در یک محدوده فرکانس نسبتاً وسیع حفظ می کند و سپس کاهش می یابد (شکل 1c).با این حال، در هر سه مورد، این مقدار حداکثر هنوز کمتر از 90 درجه است، که نشان دهنده یک رفتار خازنی غیر ایده آل به دلیل پراکندگی خازنی است.بنابراین، عنصر فاز ثابت QCPE (CPE) برای نشان دادن توزیع خازن سطحی ناشی از زبری یا ناهمگنی سطح، به ویژه از نظر مقیاس اتمی، هندسه فراکتال، تخلخل الکترود، پتانسیل غیر یکنواخت و توزیع جریان وابسته به سطح استفاده می‌شود.هندسه الکترود 31،32.امپدانس CPE:
که j عدد فرضی و ω فرکانس زاویه ای است.QCPE یک ثابت مستقل از فرکانس متناسب با ناحیه باز فعال الکترولیت است.n یک عدد توان بدون بعد است که انحراف از رفتار خازنی ایده آل یک خازن را توصیف می کند، یعنی n نزدیکتر به 1، CPE نزدیکتر به ظرفیت خالص و اگر n نزدیک به صفر باشد، مقاومت است.انحراف کوچک n، نزدیک به 1، نشان دهنده رفتار خازنی غیر ایده آل سطح پس از آزمایش پلاریزاسیون است.QCPE SDSS نورد سرد بسیار بالاتر از محصولات مشابه است، به این معنی که کیفیت سطح کمتر یکنواخت است.
مطابق با اکثر خواص مقاومت به خوردگی فولادهای زنگ نزن، محتوای کروم نسبتاً بالای SDSS عموماً به دلیل وجود یک فیلم اکسید محافظ غیرفعال بر روی سطح، منجر به مقاومت خوردگی برتر SDSS می شود.این فیلم غیرفعال معمولاً غنی از اکسیدها و/یا هیدروکسیدهای Cr3+ است که عمدتاً اکسیدهای Fe2+، Fe3+ و/یا (اکسی)هیدروکسیدها را ادغام می‌کند.با وجود یکنواختی سطح، لایه اکسید غیرفعال و عدم آسیب قابل مشاهده بر روی سطح، همانطور که توسط تصاویر میکروسکوپی مشخص شده است، رفتار خوردگی SDSS گرم کار و نورد سرد متفاوت است و بنابراین نیاز به مطالعه عمیق ریزساختار تغییر شکل و ویژگی ساختاری فولاد دارد.
ریزساختار فولاد زنگ نزن تغییر شکل یافته به صورت کمی با استفاده از پرتوهای ایکس پرانرژی داخلی و سنکروترون مورد بررسی قرار گرفت (شکل های تکمیلی 1 و 2).تجزیه و تحلیل دقیق در اطلاعات تکمیلی ارائه شده است.اگرچه آنها تا حد زیادی با نوع فاز اصلی مطابقت دارند، اما تفاوت‌هایی در کسرهای حجمی فاز یافت می‌شود که در جدول تکمیلی 1 آمده است.تشخیص با پراش اشعه ایکس(XRD) با منابع انرژی مختلف فوتون های فرودی.نسبت نسبتاً بالاتر آستنیت در نمونه‌های نورد سرد، که توسط XRD از منبع آزمایشگاهی تعیین می‌شود، نشان‌دهنده غیرفعال‌سازی بهتر و متعاقباً مقاومت به خوردگی بهتر است، در حالی که نتایج دقیق‌تر و آماری نشان‌دهنده روند مخالف در نسبت‌های فاز است.علاوه بر این، مقاومت به خوردگی فولاد به درجه پالایش دانه، کاهش اندازه دانه، افزایش ریزتغییر شکل ها و چگالی جابجایی که در طی عملیات ترمومکانیکی رخ می دهد نیز بستگی دارد.نمونه‌های گرم کار شده طبیعت دانه‌دارتری نشان می‌دهند که نشان‌دهنده دانه‌های میکرونی است، در حالی که حلقه‌های صاف مشاهده‌شده در نمونه‌های نورد سرد (تصویر تکمیلی 3) نشان‌دهنده پالایش دانه قابل‌توجه به مقیاس نانو در کار قبلی6 است که باید به غیرفعال شدن فیلم کمک کند.تشکیل و افزایش مقاومت در برابر خوردگی.چگالی نابجایی بالاتر معمولاً با مقاومت کمتر در برابر حفره همراه است که به خوبی با اندازه‌گیری‌های الکتروشیمیایی مطابقت دارد.
تغییرات در حالات شیمیایی ریز دامنه‌های عناصر اولیه به طور سیستماتیک با استفاده از X-PEEM مورد مطالعه قرار گرفته‌اند.علیرغم فراوانی عناصر آلیاژی، کروم، آهن، نیکل و Ce39 در اینجا انتخاب شدند، زیرا کروم یک عنصر کلیدی برای تشکیل یک فیلم غیرفعال است، آهن عنصر اصلی در فولاد است، و نیکل باعث افزایش غیرفعال شدن و تعادل ساختار فاز فریت-آستنیتی و هدف اصلاح Ce می‌شود.با تنظیم انرژی تابش سنکروترون، RAS از سطح با ویژگی های اصلی کروم (لبه L2.3)، Fe (لبه L2.3)، Ni (لبه L2.3) و Ce (لبه M4.5) پوشانده شد.شکل دهی گرم و نورد سرد Ce-2507 SDSS.تجزیه و تحلیل داده های مناسب با ترکیب کالیبراسیون انرژی با داده های منتشر شده (به عنوان مثال XAS 40، 41 در Fe L2، 3 لبه) انجام شد.
روی انجیرشکل 2 تصاویر X-PEEM از کار گرم (شکل 2a) و نورد سرد (شکل 2d) Ce-2507 SDSS و لبه های XAS مربوطه Cr و Fe L2,3 را در مکان های مشخص شده به صورت جداگانه نشان می دهد.لبه L2،3 XAS حالت‌های سه بعدی اشغال نشده را پس از تحریک نوری الکترون در سطوح تقسیم مدار چرخشی 2p3/2 (لبه L3) و 2p1/2 (لبه L2) بررسی می‌کند.اطلاعات در مورد وضعیت ظرفیت کروم از XAS در لبه L2,3 در شکل 2b، e به دست آمد.مقایسه با داوران42،43 نشان داد که چهار قله در نزدیکی لبه L3 مشاهده شد، به نام‌های A (578.3 eV)، B (579.5 eV)، C (580.4 eV) و D (582.2 eV)، که منعکس‌کننده هشت‌وجهی Cr3+، مربوط به یون Cr2O3 است.طیف‌های تجربی با محاسبات نظری نشان‌داده‌شده در پانل‌های b و e، که از محاسبات چندگانه میدان کریستالی در رابط Cr L2.3 با استفاده از یک میدان کریستالی 2.0 eV44 به‌دست آمده‌اند، موافق هستند.هر دو سطح SDSS گرم کار شده و نورد سرد با یک لایه نسبتا یکنواخت از Cr2O3 پوشانده شده اند.
یک تصویر حرارتی X-PEEM از SDSS تغییر شکل یافته حرارتی مربوط به لبه b Cr L2.3 و لبه c Fe L2.3، d X-PEEM تصویر حرارتی از SDSS نورد سرد مربوط به لبه e Cr L2.3 و لبه f Fe L2 0.3 (f).طیف‌های XAS در موقعیت‌های فضایی مختلف مشخص‌شده بر روی تصاویر حرارتی (a، d) رسم می‌شوند، خطوط نقطه‌دار نارنجی در (b) و (e) نشان‌دهنده طیف XAS شبیه‌سازی‌شده Cr3+ با مقدار میدان کریستالی 2.0 eV است.برای تصاویر X-PEEM، از یک پالت حرارتی برای بهبود خوانایی تصویر استفاده کنید، جایی که رنگ‌های آبی تا قرمز متناسب با شدت جذب پرتو ایکس (از کم به زیاد) هستند.
صرف نظر از محیط شیمیایی این عناصر فلزی، حالت شیمیایی افزودن عناصر آلیاژی Ni و Ce برای هر دو نمونه بدون تغییر باقی ماند.نقاشی اضافیشکل‌های 5-9 تصاویر X-PEEM و طیف‌های XAS مربوط به Ni و Ce را در موقعیت‌های مختلف روی سطح نمونه‌های نورد سرد و گرم نشان می‌دهند.Ni XAS حالت های اکسیداسیون Ni2+ را در کل سطح اندازه گیری شده نمونه های نورد سرد و گرم نشان می دهد (بحث تکمیلی).لازم به ذکر است که در نمونه های گرم کار سیگنال XAS Ce مشاهده نشد در حالی که در نمونه های نورد سرد طیف Ce3+ مشاهده شد.مشاهده لکه های Ce در نمونه های نورد سرد نشان داد که Ce عمدتاً به صورت رسوب ظاهر می شود.
در SDSS تغییر شکل یافته حرارتی، هیچ تغییر ساختاری محلی در XAS در لبه Fe L2,3 مشاهده نشد (شکل 2c).با این حال، ماتریس Fe به صورت ریز منطقه ای حالت شیمیایی خود را در هفت نقطه انتخاب شده تصادفی از SDSS نورد سرد تغییر می دهد، همانطور که در شکل 2f نشان داده شده است.علاوه بر این، به منظور دریافت ایده دقیق از تغییرات وضعیت آهن در مکان های انتخاب شده در شکل 2f، مطالعات سطح محلی انجام شد (شکل 3 و شکل تکمیلی 10) که در آن مناطق دایره ای کوچکتر انتخاب شدند.طیف XAS لبه Fe L2،3 سیستم‌های α-Fe2O3 و اکسیدهای هشت‌وجهی Fe2+ با محاسبات میدان کریستالی متعدد با استفاده از میدان‌های کریستالی 1.0 (Fe2+) و 1.0 (Fe3+)44 مدل‌سازی شدند. توجه می کنیم که α-Fe2O3 و γ-Fe2O3 تقارن های محلی متفاوتی دارند45،46، Fe3O4 دارای ترکیبی از Fe2+ و Fe3+،47، و FeO45 به عنوان یک اکسید Fe2+ دو ظرفیتی رسمی است (3d6). توجه داشته باشیم که α-Fe2O3 و γ-Fe2O3 تقارن های محلی متفاوتی دارند45،46، Fe3O4 ترکیبی از Fe2+ و Fe3+47، و FeO45 به عنوان یک اکسید Fe2+ دو ظرفیتی رسمی (3d6) دارد.توجه داشته باشید که α-Fe2O3 و γ-Fe2O3 تقارن های محلی متفاوتی دارند45،46، Fe3O4 هر دو Fe2+ و Fe3+،47 و FeO45 را به شکل اکسید دو ظرفیتی Fe2+ (3d6) ترکیب می کند.توجه داشته باشید که α-Fe2O3 و γ-Fe2O3 تقارن های محلی متفاوتی دارند45،46، Fe3O4 ترکیبی از Fe2+ و Fe3+،47 و FeO45 به عنوان یک اکسید دو ظرفیتی رسمی Fe2+ عمل می کند (3d6).همه یون‌های Fe3+ در α-Fe2O3 فقط موقعیت‌های Oh دارند، در حالی که γ-Fe2O3 معمولاً با Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3] به‌عنوان مثال اسپینل O4 با جای خالی در موقعیت‌های مثلاً نشان داده می‌شود.بنابراین، یون های Fe3+ در γ-Fe2O3 دارای هر دو موقعیت Td و Oh هستند.همانطور که در مقاله قبلی ذکر شد، 45 اگرچه نسبت شدت این دو متفاوت است، نسبت شدت آنها به عنوان مثال/t2g ≈1 است، در حالی که در این مورد نسبت شدت مشاهده شده eg/t2g حدود 1 است.با در نظر گرفتن مورد Fe3O4 با هر دو Fe2+ و Fe3+، اولین ویژگی شناخته شده به داشتن لبه L3 ضعیف تر (قوی تر) برای Fe نشان دهنده یک حالت اشغال نشده کوچکتر (بزرگتر) t2g است.این امر در مورد Fe2+ (Fe3+) صدق می کند که نشان می دهد اولین ویژگی افزایش نشان دهنده افزایش محتوای Fe2+47 است.این نتایج نشان می‌دهد که همزیستی Fe2+ و γ-Fe2O3، α-Fe2O3 و/یا Fe3O4 بر سطح نورد سرد کامپوزیت‌ها غالب است.
تصاویر تصویربرداری حرارتی فوتوالکترون بزرگ شده طیف XAS (a, c) و (b,d) که از لبه Fe L2,3 در موقعیت‌های مختلف فضایی در مناطق انتخاب شده 2 و E در شکل‌ها عبور می‌کنند.2d.
داده های تجربی به دست آمده (شکل 4a و شکل تکمیلی 11) رسم شده و با داده های ترکیبات خالص 40، 41، 48 مقایسه شده است.به طور خاص، طیف 2-a (که به عنوان XAS-1 نشان داده شده است) در شکل 3b و به دنبال آن طیف 2-b (با برچسب XAS-2) در کل منطقه تشخیص مشاهده شد، در حالی که طیف هایی مانند E-3 در شکل 3d (با برچسب XAS-3) در مکان های خاص مشاهده شدند.به عنوان یک قاعده، از چهار پارامتر برای شناسایی حالت های ظرفیت موجود در نمونه مورد مطالعه استفاده شد: (1) ویژگی های طیفی L3 و L2، (2) موقعیت انرژی ویژگی های L3 و L2، (3) اختلاف انرژی L3-L2.، (4) نسبت شدت L2/L3.با توجه به مشاهدات بصری (شکل 4a)، هر سه جزء Fe، یعنی Fe0، Fe2+ و Fe3+ در سطح SDSS مورد مطالعه وجود دارند.نسبت شدت محاسبه شده L2/L3 نیز حضور هر سه مولفه را نشان داد.
یک طیف XAS شبیه سازی شده از Fe با سه داده تجربی مختلف مشاهده شده (خطوط جامد XAS-1، XAS-2 و XAS-3 مطابق با 2-a، 2-b و E-3 ​​در شکل 2 و 3 هستند) مقایسه، هشت وجهی Fe2+، Fe3+ با مقادیر میدان کریستالی اندازه گیری شده (به ترتیب با داده های 1.5 eV، 1.0 eV، d، eV و b1. ، XAS-2، XAS-3) و داده های LCF بهینه سازی شده مربوطه (خط سیاه جامد)، و همچنین در قالب طیف های XAS-3 با استانداردهای Fe3O4 (حالت مخلوط Fe) و Fe2O3 (Fe3+ خالص).
یک تناسب ترکیبی خطی (LCF) از سه استاندارد 40، 41، 48 برای تعیین کمیت ترکیب اکسید آهن استفاده شد.همانطور که در شکل 4b-d نشان داده شده است، LCF برای سه طیف انتخاب شده Fe-L-Edge XAS که بالاترین کنتراست را نشان می دهند، یعنی XAS-1، XAS-2 و XAS-3 اجرا شد.برای اتصالات LCF به دلیل اینکه در تمام داده ها یک لبه کوچک مشاهده کردیم و همچنین به دلیل اینکه آهن فلزی جزء اصلی فولاد است، در همه موارد 10% Fe0 در نظر گرفته شد. در واقع، عمق آزمایشی X-PEEM برای Fe (~6 نانومتر)49 بزرگتر از ضخامت لایه اکسیداسیون تخمینی (کمی> 4 نانومتر) است، که امکان تشخیص سیگنال از ماتریس آهن (Fe0) در زیر لایه غیرفعال را فراهم می کند. در واقع، عمق آزمایشی X-PEEM برای Fe (~6 نانومتر)49 بزرگتر از ضخامت لایه اکسیداسیون تخمینی (کمی> 4 نانومتر) است، که امکان تشخیص سیگنال از ماتریس آهن (Fe0) در زیر لایه غیرفعال را فراهم می کند. کوچکتر از X-PEEM برای Fe (~ 6 نانومتر) بیش از 49، هر چند کلمه پیشنهادی بیش از 4 نانومتر را ارائه می دهد. در واقع، عمق پروب X-PEEM برای Fe (~6 نانومتر) 49 بیشتر از ضخامت فرضی لایه اکسیداسیون (کمی بیشتر از 4 نانومتر) است، که تشخیص سیگنال از ماتریس آهن (Fe0) در زیر لایه غیرفعال را ممکن می‌سازد.事实上，X-PEEM 对Fe（~6 nm）49 的检测深度大于估计的氧化层厚度慝（略厚度慉（略厚度慉（略厚度！（略咵度！（略咵度 nm）化层下方的铁基体（Fe0）的信号。事实上 ， X-PEEM 对 Fe （~ 6 nm） 49 的 检测 深度 大 于 的 氧化层 厚慦 略 略 載 4自 钝化层 下方 铁基体 （fe0） 的。 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信塏信号фаактически ، г‐уина онаражения FE (6 н н) 49 с с п п п-peem боллше ، чеr recred 4 пеrма чче пч> >щщщщщщщщщщщщщщщщ ощщщщщщщщщщщщщщщщщщщ очщщщщ ощщщщщщщч оRечRа Rа را то пволвол نامه оннараживать сиинал о железной матрицы (FE0) ниже пасссиие es. در واقع، عمق تشخیص Fe (~6 نانومتر) 49 توسط X-PEEM بیشتر از ضخامت مورد انتظار لایه اکسید (کمی> 4 نانومتر) است که امکان تشخیص سیگنال از ماتریس آهن (Fe0) در زیر لایه غیرفعال را فراهم می کند. .ترکیب های مختلفی از Fe2+ و Fe3+ برای یافتن بهترین راه حل ممکن برای داده های تجربی مشاهده شده انجام شد.روی انجیر4b طیف XAS-1 را برای ترکیب Fe2+ و Fe3+ نشان می‌دهد، که در آن نسبت‌های Fe2+ و Fe3+ حدود 45% مشابه بود که نشان‌دهنده حالت‌های اکسیداسیون مخلوط Fe است.در حالی که برای طیف XAS-2، درصد Fe2+ و Fe3+ به ترتیب ~30٪ و 60٪ می شود.Fe2+ ​​کمتر از Fe3+ است.نسبت Fe2+ به Fe3 برابر با 1:2 به این معنی است که Fe3O4 می تواند با همان نسبت بین یون های Fe تشکیل شود.علاوه بر این، برای طیف XAS-3، درصد Fe2+ و Fe3+ به 10% و 80% می‌رسد که نشان‌دهنده تبدیل بالاتر Fe2+ به Fe3+ است.همانطور که در بالا ذکر شد، Fe3+ می تواند از α-Fe2O3، γ-Fe2O3 یا Fe3O4 باشد.برای درک محتمل‌ترین منبع Fe3+، طیف XAS-3 با استانداردهای Fe3+ مختلف در شکل 4e ترسیم شد که شباهت با هر دو استاندارد را هنگام در نظر گرفتن پیک B نشان می‌دهد.با این حال، شدت قله های شانه (A: از Fe2 +) و نسبت شدت B/A نشان می دهد که طیف XAS-3 نزدیک است، اما با طیف γ-Fe2O3 منطبق نیست.در مقایسه با γ-Fe2O3 حجیم، پیک Fe 2p XAS A SDSS دارای شدت کمی بالاتر است (شکل 4e)، که نشان دهنده شدت بالاتر Fe2+ است.اگرچه طیف XAS-3 شبیه به γ-Fe2O3 است، جایی که Fe3+ در موقعیت‌های Oh و Td وجود دارد، شناسایی حالت‌های ظرفیت مختلف و هماهنگی تنها در امتداد لبه L2،3 یا نسبت شدت L2/L3 موضوع تحقیقات در حال انجام است.بحث به دلیل پیچیدگی عوامل مختلفی است که بر طیف نهایی تأثیر می گذارد41.
علاوه بر تفاوت های طیفی در وضعیت شیمیایی مناطق انتخاب شده مورد علاقه که در بالا توضیح داده شد، ناهمگنی شیمیایی جهانی عناصر کلیدی کروم و آهن نیز با طبقه بندی تمام طیف های XAS به دست آمده در سطح نمونه با استفاده از روش خوشه بندی K-means ارزیابی شد.پروفیل های لبه Cr L دو خوشه بهینه توزیع شده در نمونه های گرم کار و نورد سرد نشان داده شده در شکل ها را تشکیل می دهند.5. واضح است که هیچ تغییر ساختاری محلی مشابه تلقی نمی شود، زیرا دو مرکز طیف XAS Cr قابل مقایسه هستند.این اشکال طیفی دو خوشه تقریباً مشابه شکل‌های مربوط به Cr2O342 هستند، به این معنی که لایه‌های Cr2O3 در SDSS نسبتاً مساوی قرار دارند.
Cr L K-به معنی خوشه های ناحیه لبه است و b مرکز XAS مربوطه است.نتایج مقایسه K-means X-PEEM SDSS نورد سرد: c Cr L2.3 لبه خوشه های K-means و d مرکز XAS مربوطه.
برای نشان دادن نقشه‌های لبه FeL پیچیده‌تر، چهار و پنج خوشه بهینه‌سازی شده و مرکزهای مرتبط با آن‌ها (پروفیل‌های طیفی) به ترتیب برای نمونه‌های گرم کار و نورد سرد استفاده شدند.بنابراین، درصد (٪) Fe2+ و Fe3+ را می توان با برازش LCF نشان داده شده در شکل 4 به دست آورد.پتانسیل شبه الکترود Epseudo به عنوان تابعی از Fe0 برای آشکار کردن ناهمگنی میکروشیمیایی فیلم اکسید سطح استفاده شد.اپسودو تقریباً با قانون اختلاط تخمین زده می شود،
جایی که \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) به ترتیب برابر با \(\rm{Fe} + 2e^ – \ به \rm { Fe}^{2 + (3 + )}\)، 0.440 و 0.036 V است.نواحی با پتانسیل کمتر، محتوای بیشتری از ترکیب Fe3+ دارند.توزیع پتانسیل در نمونه های تغییر شکل حرارتی دارای یک ویژگی لایه ای با حداکثر تغییر در حدود 0.119 V است (شکل 6a, b).این توزیع پتانسیل ارتباط نزدیکی با توپوگرافی سطح دارد (شکل 6a).هیچ تغییر وابسته به موقعیت دیگری در لایه داخلی لایه زیرین مشاهده نشد (شکل 6b).برعکس، برای اتصال اکسیدهای غیرمشابه با محتویات مختلف Fe2+ و Fe3+ در SDSS نورد سرد، می توان ماهیت غیر یکنواخت شبه پتانسیل را مشاهده کرد (شکل 6c، d).اکسیدهای Fe3+ و/یا (اکسی)هیدروکسیدها اجزای اصلی زنگ در فولاد هستند و به اکسیژن و آب نفوذپذیر هستند.در این حالت جزایر غنی از Fe3+ به صورت محلی پراکنده شده و می توانند به عنوان مناطق خورده در نظر گرفته شوند.در عین حال، گرادیان در میدان پتانسیل، به جای قدر مطلق پتانسیل، می تواند به عنوان شاخصی برای محلی سازی سایت های خوردگی فعال استفاده شود.این توزیع نابرابر Fe2+ و Fe3+ روی سطح SDSS نورد سرد می‌تواند شیمی محلی را تغییر داده و سطح فعال عملی‌تری را در طول تجزیه لایه اکسید و واکنش‌های خوردگی فراهم کند، و به ماتریس فلزی زیرین اجازه می‌دهد به خوردگی ادامه دهد و در نتیجه ناهمگنی داخلی ایجاد شود.خواص و کاهش خواص حفاظتی لایه غیرفعال.
K-به معنی خوشه ها و مرکز XAS مربوطه در ناحیه لبه Fe L2.3 از X-PEEM ac با تغییر شکل گرم و df SDSS نورد سرد است.a، d K-به معنی نمودارهای خوشه ای است که روی تصاویر X-PEEM قرار گرفته اند.پتانسیل شبه الکترود محاسبه شده (Epseudo) همراه با نمودار خوشه ای K-means ذکر شده است.روشنایی تصویر X-PEEM، مانند رنگ در شکل 2، متناسب با شدت جذب اشعه ایکس است.
کروم نسبتا یکنواخت اما حالت شیمیایی متفاوت آهن منجر به آسیب لایه اکسیدی و الگوهای خوردگی متفاوت در Ce-2507 نورد گرم و سرد می شود.این ویژگی نورد سرد Ce-2507 به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است.با توجه به تشکیل اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن در هوای محیط در این کار تقریباً خنثی، واکنش ها به شرح زیر است:
واکنش های فوق در سناریوهای زیر بر اساس تحلیل X-PEEM رخ می دهد.یک شانه کوچک مربوط به Fe0 با آهن فلزی زیرین مرتبط است.واکنش آهن فلزی با محیط منجر به تشکیل یک لایه Fe(OH)2 می شود (معادله (5))، که سیگنال Fe2+ را در Fe L-Edge XAS افزایش می دهد.قرار گرفتن طولانی مدت در معرض هوا ممکن است منجر به تشکیل اکسیدهای Fe3O4 و/یا Fe2O3 بعد از Fe(OH)252،53 شود.دو شکل پایدار Fe، Fe3O4 و Fe2O3 نیز می‌توانند در لایه محافظ غنی از Cr3+ تشکیل شوند که Fe3O4 ساختار یکنواخت و چسبنده را ترجیح می‌دهد.حضور هر دو منجر به حالت های اکسیداسیون مخلوط (طیف XAS-1) می شود.طیف XAS-2 عمدتاً با Fe3O4 مطابقت دارد.در حالی که مشاهده طیف XAS-3 در چندین مکان نشان دهنده تبدیل کامل به γ-Fe2O3 بود.از آنجایی که عمق نفوذ پرتوهای ایکس باز شده حدود 50 نانومتر است، سیگنال از لایه پایین منجر به شدت بالاتر پیک A می شود.
طیف XPA نشان می دهد که جزء Fe در فیلم اکسید دارای ساختار لایه ای است که با یک لایه اکسید کروم ترکیب شده است.برخلاف علائم غیرفعال شدن ناشی از ناهمگنی موضعی Cr2O3 در هنگام خوردگی، با وجود لایه یکنواخت Cr2O3 در این کار، مقاومت به خوردگی پایینی در این مورد به ویژه برای نمونه های نورد سرد مشاهده می شود.رفتار مشاهده شده را می توان به عنوان ناهمگونی حالت اکسیداسیون شیمیایی در لایه بالایی (Fe) درک کرد که بر عملکرد خوردگی تأثیر می گذارد.به دلیل استوکیومتری یکسان لایه بالایی (اکسید آهن) و لایه پایینی (اکسید کروم) 52،53 برهمکنش (چسبندگی) بهتر بین آنها منجر به انتقال آهسته فلز یا یون های اکسیژن در شبکه می شود که به نوبه خود منجر به افزایش مقاومت در برابر خوردگی می شود.بنابراین، نسبت استوکیومتری پیوسته، یعنی یک حالت اکسیداسیون آهن، به تغییرات ناگهانی استوکیومتری ارجحیت دارد.SDSS تغییر شکل گرما دارای سطح یکنواخت تر، لایه محافظ متراکم تر و مقاومت در برابر خوردگی بهتر است.در حالی که برای SDSS نورد سرد، وجود جزایر غنی از Fe3+ در زیر لایه محافظ، یکپارچگی سطح را نقض می‌کند و باعث خوردگی گالوانیکی با بستر مجاور می‌شود که منجر به افت شدید Rp می‌شود (جدول 1).طیف EIS و مقاومت در برابر خوردگی آن کاهش می یابد.مشاهده می شود که توزیع محلی جزایر غنی از Fe3+ به دلیل تغییر شکل پلاستیک عمدتاً بر مقاومت در برابر خوردگی تأثیر می گذارد که یک پیشرفت در این کار است.بنابراین، این مطالعه تصاویر میکروسکوپی طیف‌سنجی از کاهش مقاومت به خوردگی نمونه‌های SDSS مورد مطالعه با روش تغییر شکل پلاستیک را ارائه می‌کند.
علاوه بر این، اگرچه آلیاژ خاکی کمیاب در فولادهای دوفاز عملکرد بهتری را نشان می دهد، تعامل این عنصر افزودنی با ماتریس فولاد منفرد از نظر رفتار خوردگی طبق میکروسکوپ طیف سنجی مبهم باقی می ماند.ظهور سیگنال‌های Ce (از طریق لبه‌های XAS M) تنها در چند مکان در طول نورد سرد ظاهر می‌شود، اما در طول تغییر شکل داغ SDSS ناپدید می‌شود، که نشان‌دهنده بارش موضعی Ce در ماتریس فولاد، به جای آلیاژی همگن است.در حالی که به طور قابل توجهی خواص مکانیکی SDSS6،7 را بهبود نمی بخشد، وجود عناصر خاکی کمیاب اندازه آخال ها را کاهش می دهد و تصور می شود که از ایجاد حفره در ناحیه اولیه جلوگیری می کند.
در نتیجه، این کار تأثیر ناهمگونی سطح را بر خوردگی 2507 SDSS اصلاح شده با سریم با کمی کردن محتوای شیمیایی اجزای مقیاس نانو نشان می‌دهد.ما به این سوال پاسخ می‌دهیم که چرا فولاد ضد زنگ حتی در زیر یک لایه اکسید محافظ با کمی کردن ریزساختار، شیمی سطح و پردازش سیگنال با استفاده از خوشه‌بندی K-means، خورده می‌شود.مشخص شده است که جزایر غنی از Fe3+، از جمله هماهنگی هشت وجهی و چهار وجهی آنها در امتداد ویژگی های مخلوط Fe2+/Fe3+، منبع آسیب و خوردگی فیلم اکسید نورد سرد SDSS هستند.نانوجزایر تحت سلطه Fe3+ منجر به مقاومت خوردگی ضعیف حتی در حضور یک لایه غیرفعال کننده Cr2O3 استوکیومتری می شود.علاوه بر پیشرفت‌های روش‌شناختی در تعیین اثر ناهمگنی شیمیایی در مقیاس نانو بر خوردگی، انتظار می‌رود که کار در حال انجام فرآیندهای مهندسی را برای بهبود مقاومت به خوردگی فولادهای زنگ نزن در طول فولادسازی الهام بخشد.
برای تهیه شمش Ce-2507 SDSS مورد استفاده در این مطالعه، یک ترکیب مخلوط شامل آلیاژ اصلی Fe-Ce مهر و موم شده با لوله آهن خالص در کوره القایی فرکانس متوسط ​​150 کیلوگرم برای تولید فولاد مذاب ذوب شد و در قالب ریخته شد.ترکیبات شیمیایی اندازه گیری شده (wt%) در جدول تکمیلی 2 فهرست شده است.سپس در دمای 1050 درجه سانتیگراد به مدت 60 دقیقه آنیل شد تا فولاد در حالت محلول جامد بدست آید و سپس در آب تا دمای اتاق خاموش شود.نمونه های مورد مطالعه با استفاده از TEM و DOE برای بررسی فازها، اندازه دانه و مورفولوژی به طور دقیق مورد مطالعه قرار گرفتند.اطلاعات دقیق تر در مورد نمونه ها و فرآیند تولید را می توان در منابع دیگر یافت 6،7.
نمونه‌های استوانه‌ای (φ10 میلی‌متر × 15 میلی‌متر) برای فشرده‌سازی گرم به‌گونه‌ای پردازش شدند که محور استوانه موازی با جهت تغییر شکل بلوک باشد.فشرده سازی دمای بالا در دماهای مختلف در محدوده 1000-1150 درجه سانتی گراد با استفاده از شبیه ساز حرارتی Gleeble-3800 با نرخ کرنش ثابت در محدوده 0.01-10 s-1 انجام شد.قبل از تغییر شکل، نمونه ها با سرعت 10 درجه سانتیگراد بر ثانیه به مدت 2 دقیقه در دمای انتخاب شده حرارت داده شدند تا گرادیان دما حذف شود.پس از دستیابی به یکنواختی دما، نمونه به مقدار کرنش واقعی 0.7 تغییر شکل داده شد.پس از تغییر شکل، نمونه ها بلافاصله با آب خاموش شدند تا ساختار تغییر شکل یافته حفظ شود.سپس نمونه سخت شده به موازات جهت تراکم بریده می شود.برای این مطالعه خاص، ما یک نمونه با شرایط کرنش گرم 1050 درجه سانتیگراد، 10 ثانیه بر ثانیه انتخاب کردیم زیرا ریزسختی مشاهده شده بالاتر از نمونه های دیگر بود.
نمونه های عظیم (80×10×17mm3) از محلول جامد Ce-2507 در آسیاب سه فاز ناهمزمان دو رول LG-300 با بهترین خواص مکانیکی در میان تمام سطوح تغییر شکل دیگر استفاده شد.نرخ کرنش و کاهش ضخامت برای هر مسیر به ترتیب 0.2 m · s-1 و 5٪ است.
یک ایستگاه کاری الکتروشیمیایی Autolab PGSTAT128N برای اندازه‌گیری‌های الکتروشیمیایی SDSS پس از نورد سرد تا کاهش 90 درصدی ضخامت (1.0 کرنش واقعی) و پس از پرس گرم در دمای 1050 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه به کرنش واقعی 0.7 استفاده شد.ایستگاه کاری دارای یک سلول سه الکترودی با یک الکترود کالومل اشباع به عنوان الکترود مرجع، یک الکترود شمارنده گرافیت و یک نمونه SDSS به عنوان الکترود کار است.نمونه ها به شکل استوانه هایی به قطر 11.3 میلی متر برش داده شدند که به طرفین آن سیم های مسی لحیم شده بود.سپس نمونه ها با اپوکسی ثابت شدند و یک ناحیه باز کار به اندازه 1 سانتی متر مربع به عنوان الکترود کار (سمت پایین نمونه استوانه ای) باقی ماندند.در هنگام پخت اپوکسی و سپس سنباده زدن و پرداخت دقت کنید تا ترک نخورد.سطوح کار آسیاب و با سوسپانسیون پولیش الماس با اندازه ذرات 1 میکرومتر صیقل داده شد و با آب مقطر و اتانول شسته و در هوای سرد خشک شد.قبل از اندازه‌گیری‌های الکتروشیمیایی، نمونه‌های جلا داده شده به مدت چند روز در معرض هوا قرار گرفتند تا یک فیلم اکسید طبیعی تشکیل شود.محلول آبی FeCl3 (6.0 درصد وزنی) که با HCl بر اساس توصیه‌های ASTM تا pH = 1.0 ± 0.01 تثبیت شده است، برای تسریع در خوردگی فولاد زنگ نزن استفاده می‌شود، زیرا در حضور یون‌های کلرید با ظرفیت اکسیداسیون قوی و pH استاندارد G348 خورنده است.قبل از انجام هر گونه اندازه گیری، نمونه را به مدت 1 ساعت در محلول آزمایش غوطه ور کنید تا نزدیک به حالت پایدار برسد.برای نمونه های محلول جامد، گرم و نورد سرد، اندازه گیری امپدانس در پتانسیل های مدار باز (OPC) به ترتیب 0.39، 0.33 و 0.25 ولت، در محدوده فرکانس 1105 تا 0.1 هرتز با دامنه 5 میلی ولت انجام شد.تمام آزمایشات شیمیایی حداقل 3 بار در شرایط یکسان برای اطمینان از تکرارپذیری داده ها تکرار شد.
برای اندازه‌گیری‌های HE-SXRD، بلوک‌های فولادی دوبلکس مستطیلی با ابعاد 1 × 1 × 1.5 میلی‌متر مکعب اندازه‌گیری شد تا ترکیب فاز پرتو یک ویگلر پرانرژی Brockhouse در CLS، Canada56 اندازه‌گیری شود.جمع آوری داده ها در هندسه Debye-Scherrer یا هندسه انتقال در دمای اتاق انجام شد.طول موج اشعه ایکس کالیبره شده با کالیبراتور LaB6 0.212561 Å است که مربوط به 58 کو است که بسیار بالاتر از Cu Kα (8 keV) است که معمولاً به عنوان منبع اشعه ایکس آزمایشگاهی استفاده می شود.نمونه در فاصله 740 میلی متری از آشکارساز قرار گرفت.حجم تشخیص هر نمونه 0.2 × 0.3 × 1.5 mm3 است که با توجه به اندازه تیر و ضخامت نمونه تعیین می شود.تمام داده ها با استفاده از آشکارساز ناحیه پرکین المر، آشکارساز اشعه ایکس صفحه تخت، پیکسل های 200 میکرومتر، 40×40 سانتی متر مربع با استفاده از زمان نوردهی 0.3 ثانیه و 120 فریم جمع آوری شد.
اندازه گیری X-PEEM دو سیستم مدل انتخاب شده در ایستگاه پایانی Beamline MAXPEEM PEEM در آزمایشگاه MAX IV (لوند، سوئد) انجام شد.نمونه ها به همان روشی که برای اندازه گیری های الکتروشیمیایی تهیه می شد، تهیه شد.نمونه های آماده شده برای چند روز در هوا نگهداری شدند و قبل از تابش با فوتون های سنکروترون در یک محفظه خلاء فوق العاده بالا گاز زدایی شدند.وضوح انرژی خط پرتو با اندازه گیری طیف عملکرد یون در ناحیه تحریک از n 1 s تا 1 \ (\ pi _g^ \ aSt \) در نزدیکی HV = 401 eV در N2 با وابستگی انرژی فوتون به E3/2 ، 57. طیف تقریب بخش δE (اندازه گیری انرژی در حدود 0.3 EV) به اندازه گیری شده است. بنابراین، وضوح انرژی خط پرتو E/∆E = 700 eV/0.3 eV> 2000 و شار ≈1012 ph/s با استفاده از یک تک رنگ SX-700 اصلاح‌شده با یک گریتینگ Si 1200 خط mm-1 برای لبه‌های Fe 2p L2,3,L3r2,3,Cedge,L3,L3,L3,3,E2P L2,3,Cedge و F2pL2,3,Cedge و 1012 ph/s برآورد شد. لبه M4،5. بنابراین، وضوح انرژی خط پرتو E/∆E = 700 eV/0.3 eV> 2000 و شار ≈1012 ph/s با استفاده از یک تک رنگ SX-700 اصلاح‌شده با یک گریتینگ Si 1200 خط mm-1 برای لبه‌های Fe 2p L3r2.3, Ni. لبه M4.5. Takim образом, энергетическое разрешение канала пучка было оценето به عنوان E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ > 2000 و پستوک ≈1012 ф/с برای استفاده از مدل مودیفیسیروواننوی Fe/DE 2000 SX-700 SX-700 ка 2p L2,3, кромка Cr 2p L2,3, кромка Ni 2p L2,3 и кромка Ce M4,5. بنابراین، قدرت تفکیک انرژی کانال پرتو E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 و شار ≈1012 f/s با استفاده از یک تک رنگ SX-700 اصلاح‌شده با گریت Si 1200 خط در میلی‌متر برای Feed Edge 2p L2,2p,L2,3,3, Cr. 4.5.因此，光束线能量分辨率估计为E/ΔE = 700 eV/0.3 eV > 2000 和通量≈1012 ph/s，通过0光栅的改进的SX-700 单色器用于Fe 2p L2,3 边缘、Cr 2p L2,3 边缘、Ni 2p L2,3 边Ce 缘4,3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 ，0 为 为 ，0线 mm-1 光栅 改进 的 SX-700 单色器 于 于 于 用 用 用Fe 2p L2.3 边缘、Cr 2p L2.3、Cr 2p L2.3 边2p L2.3 M4.5 دقیقه.بنابراین، هنگام استفاده از یک تک رنگ SX-700 اصلاح شده با یک گریتینگ Si 1200 خط.3، Cr edge 2p L2.3، Ni edge 2p L2.3 و Ce edge M4.5.اسکن انرژی فوتون در مراحل 0.2 eV.در هر انرژی، تصاویر PEEM با استفاده از آشکارساز CMOS فیبر کوپل شده TVIPS F-216 با 2 در 2 سطل، که وضوح 1024 × 1024 پیکسل را در یک میدان دید 20 میکرومتری ارائه می‌کند، ضبط شد.زمان نوردهی تصاویر 0.2 ثانیه و میانگین 16 فریم بود.انرژی تصویر فوتوالکترون به گونه ای انتخاب می شود که حداکثر سیگنال الکترون ثانویه را ارائه دهد.همه اندازه‌گیری‌ها در بروز معمولی با استفاده از پرتو فوتون پلاریزه خطی انجام شد.اطلاعات بیشتر در مورد اندازه گیری ها را می توان در مطالعه قبلی یافت.پس از مطالعه حالت تشخیص بازده الکترون کل (TEY) و کاربرد آن در X-PEEM49، عمق آزمایشی این روش برای سیگنال کروم حدود 4-5 نانومتر و برای Fe حدود 6 نانومتر برآورد شده است.عمق کروم بسیار نزدیک به ضخامت فیلم اکسید (~4 نانومتر) 60،61 است در حالی که عمق Fe بزرگتر از ضخامت است.XRD جمع آوری شده در لبه Fe L مخلوطی از XRD از اکسیدهای آهن و Fe0 از ماتریس است.در حالت اول، شدت الکترون‌های ساطع شده از همه انواع الکترون‌های ممکنی می‌آید که به TEY کمک می‌کنند.با این حال، یک سیگنال آهن خالص به انرژی جنبشی بالاتری نیاز دارد تا الکترون ها از لایه اکسید به سطح عبور کنند و توسط آنالایزر جمع آوری شوند.در این مورد، سیگنال Fe0 عمدتاً به دلیل الکترون‌های LVV Auger و همچنین الکترون‌های ثانویه ساطع شده توسط آنها است.علاوه بر این، شدت TEY ناشی از این الکترون‌ها در طول مسیر فرار الکترون کاهش می‌یابد و پاسخ طیفی Fe0 را در نقشه XAS آهنی کاهش می‌دهد.
ادغام داده کاوی در یک مکعب داده (داده های X-PEEM) یک گام کلیدی در استخراج اطلاعات مرتبط (خواص شیمیایی یا فیزیکی) در یک رویکرد چند بعدی است.خوشه بندی K-means به طور گسترده در چندین زمینه از جمله بینایی ماشین، پردازش تصویر، تشخیص الگوی بدون نظارت، هوش مصنوعی و تجزیه و تحلیل طبقه بندی استفاده می شود.برای مثال، خوشه‌بندی K-means در خوشه‌بندی داده‌های تصویر فراطیفی به خوبی عمل کرده است.در اصل، برای داده های چند ویژگی، الگوریتم K-means می تواند به راحتی آنها را بر اساس اطلاعات مربوط به ویژگی های آنها (خواص انرژی فوتون) گروه بندی کند.خوشه‌بندی K-means یک الگوریتم تکراری برای تقسیم داده‌ها به گروه‌های K غیر همپوشانی (خوشه‌ها) است، که در آن هر پیکسل بسته به توزیع فضایی ناهمگنی شیمیایی در ترکیب ریزساختاری فولاد به یک خوشه خاص تعلق دارد.الگوریتم K-means شامل دو مرحله است: در مرحله اول، مرکز K محاسبه می شود و در مرحله دوم، به هر نقطه یک خوشه با مرکزهای همسایه اختصاص داده می شود.مرکز ثقل یک خوشه به عنوان میانگین حسابی نقاط داده (طیف XAS) برای آن خوشه تعریف می شود.فواصل مختلفی برای تعریف مرکزهای مجاور به عنوان فاصله اقلیدسی وجود دارد.برای یک تصویر ورودی px,y (که در آن x و y وضوح بر حسب پیکسل هستند)، CK مرکز ثقل خوشه است.سپس می توان این تصویر را با استفاده از K-means63 به خوشه های K تقسیم کرد (خوشه بندی کرد).مراحل نهایی الگوریتم خوشه بندی K-means عبارتند از:
مرحله 2. عضویت همه پیکسل ها را با توجه به مرکز فعلی محاسبه کنید.به عنوان مثال، از فاصله اقلیدسی d بین مرکز و هر پیکسل محاسبه می شود:
مرحله 3 هر پیکسل را به نزدیکترین مرکز قرار دهید.سپس موقعیت های مرکز K را به صورت زیر محاسبه کنید:
مرحله 4. فرآیند (معادلات (7) و (8)) را تا زمانی که مرکزها همگرا شوند تکرار کنید.نتایج کیفیت خوشه بندی نهایی به شدت با بهترین انتخاب مرکز اولیه همبستگی دارد.برای ساختار داده PEEM تصاویر فولادی، معمولا X (x × y × λ) مکعبی از داده های آرایه سه بعدی است، در حالی که محورهای x و y اطلاعات مکانی (رزولوشن پیکسل) را نشان می دهند و محور λ مربوط به یک فوتون است.تصویر طیفی انرژیالگوریتم K-means برای کشف مناطق مورد علاقه در داده های X-PEEM با جداسازی پیکسل ها (خوشه ها یا بلوک های فرعی) بر اساس ویژگی های طیفی آنها و استخراج بهترین مرکزها (پروفایل های طیفی XAS) برای هر آنالیت استفاده می شود.خوشه).برای مطالعه توزیع فضایی، تغییرات طیفی محلی، رفتار اکسیداسیون و حالات شیمیایی استفاده می شود.به عنوان مثال، الگوریتم خوشه‌بندی K-means برای نواحی لبه L-E و Cr در X-PEEM گرم کار و نورد سرد استفاده شد.تعداد مختلفی از خوشه های K (مناطق ریزساختار) برای یافتن خوشه ها و مرکزهای بهینه مورد آزمایش قرار گرفتند.هنگامی که این اعداد نمایش داده می شوند، پیکسل ها به مرکزهای خوشه ای مربوطه تخصیص داده می شوند.هر توزیع رنگ مربوط به مرکز خوشه است که آرایش فضایی اشیاء شیمیایی یا فیزیکی را نشان می دهد.مرکزهای استخراج شده ترکیبی خطی از طیف های خالص هستند.
داده های حمایت کننده از نتایج این مطالعه بر اساس درخواست معقول از نویسنده WC مربوطه در دسترس است.
Sieurin, H. & Sandström, R. چقرمگی شکست فولاد ضد زنگ دوبلکس جوش داده شده. Sieurin, H. & Sandström, R. چقرمگی شکست فولاد ضد زنگ دوبلکس جوش داده شده. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. چقرمگی شکست فولاد ضد زنگ دوبلکس جوش داده شده. 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. چقرمگی شکست فولادهای زنگ نزن دوبلکس جوش داده شده.بریتانیاقسمت کسری.خز.73, 377-390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. مقاومت در برابر خوردگی فولادهای زنگ نزن دوبلکس در اسیدهای آلی انتخابی و محیط های اسید آلی/کلرید. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. مقاومت در برابر خوردگی فولادهای زنگ نزن دوبلکس در اسیدهای آلی انتخابی و محیط های اسید آلی/کلرید.آدامز، FW، Olubambi، PA، Potgieter، J. Kh.و Van Der Merwe, J. مقاومت در برابر خوردگی فولادهای زنگ نزن دوبلکس در محیط هایی با برخی اسیدهای آلی و اسیدهای آلی/کلرید. آدامز، اف. Adams، FV، Olubambi، PA، Potgieter، JH & Van Der Merwe، J.آدامز، FW، Olubambi، PA، Potgieter، J. Kh.و Van Der Merwe, J. مقاومت در برابر خوردگی فولادهای زنگ نزن دوبلکس در محیط های انتخاب شده از اسیدهای آلی و اسیدهای آلی / کلریدها.نگهدارندهمواد روش 57، 107-117 (2010).
باررا، اس و همکاران.رفتار خوردگی - اکسیداتیو آلیاژهای دوبلکس Fe-Al-Mn-C.Materials 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. نسل جدید فولادهای فوق دوبلکس برای تجهیزات تولید گاز و نفت. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. نسل جدید فولادهای فوق دوبلکس برای تجهیزات تولید گاز و نفت.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. نسل جدید فولادهای فوق دوبلکس برای تجهیزات تولید نفت و گاز.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. نسل جدید فولادهای فوق دوبلکس برای تجهیزات تولید گاز و نفت.وبینار E3S 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. بررسی رفتار تغییر شکل گرم فولاد ضد زنگ دوبلکس گرید 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. بررسی رفتار تغییر شکل گرم فولاد ضد زنگ دوبلکس گرید 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 2507. فلز. Kingklang، S. & Uthaisangsuk، V. مطالعه رفتار تغییر شکل داغ فولاد ضد زنگ دوبلکس نوع 2507.فلزی. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 双相不锈钢2507 级热变形行为的研究。 Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 级热变形行为的研究。Kingklang، S. و Utaisansuk، V. بررسی رفتار تغییر شکل داغ فولاد ضد زنگ دوبلکس نوع 2507.فلز.آلما مادرترنس48، 95-108 (2017).
ژو، تی و همکاران.اثر نورد سرد کنترل شده بر ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد ضد زنگ فوق دوبلکس SAF 2507 اصلاح شده با سریم.آلما مادرعلم.بریتانیاA 766, 138352 (2019).
ژو، تی و همکاران.خواص ساختاری و مکانیکی ناشی از تغییر شکل حرارتی فولاد ضد زنگ فوق دوبلکس SAF 2507 اصلاح شده با سریم.جی. آلما ماتر.مخزن ذخیره سازی.فن آوری.9، 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. اثر عناصر خاکی کمیاب بر رفتار اکسیداسیون دمای بالا فولاد آستنیتی. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. اثر عناصر خاکی کمیاب بر رفتار اکسیداسیون دمای بالا فولاد آستنیتی.Zheng Z.، Wang S.، Long J.، Wang J. و Zheng K. تأثیر عناصر خاکی کمیاب بر رفتار فولاد آستنیتی تحت اکسیداسیون دمای بالا. ژنگ، زی، وانگ، اس، لانگ، جی، وانگ، جی و ژنگ، کی. 稀土元素对奥氏体钢高温氧化行为的影响。 ژنگ، زی، وانگ، اس.، لانگ، جی.، وانگ، جی و ژنگ، ک.Zheng Z.، Wang S.، Long J.، Wang J. و Zheng K. تأثیر عناصر خاکی کمیاب بر رفتار فولادهای آستنیتی در اکسیداسیون دمای بالا.کوروسعلم.164, 108359 (2020).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. اثرات Ce بر ریزساختار و خواص فولادهای ضد زنگ فوق فریتی 27Cr-3.8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. اثرات Ce بر ریزساختار و خواص فولادهای ضد زنگ فوق فریتی 27Cr-3.8Mo-2Ni.Li Y.، Yang G.، Jiang Z.، Chen K. و Sun S. تأثیر Se بر ریزساختار و خواص فولادهای ضد زنگ سوپرفریتی 27Cr-3،8Mo-2Ni. لی، یی، یانگ، جی، جیانگ، زی، چن، سی و سان، اس. سی 对27Cr-3.8Mo-2Ni Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. اثر Ce بر ریزساختار و خواص فولاد ضد زنگ فوق العاده 27Cr-3.8Mo-2Ni. لی، ی.، یانگ، جی.، جیانگ، زی، چن، سی و سان، اس. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. اثر Ce بر ریزساختار و خواص فولاد ضد زنگ سوپرفریتی 27Cr-3,8Mo-2Ni.علامت آهنی.Steelmak 47, 67–76 (2020).