Tankewol foar jo besite oan Nature.com. De browserferzje dy't jo brûke hat beheinde CSS-stipe. Foar de bêste ûnderfining riede wy jo oan om in bywurke browser te brûken (of kompatibiliteitsmodus yn Internet Explorer út te skeakeljen). Yn 'e tuskentiid, om trochgeande stipe te garandearjen, sille wy de side sûnder stilen en JavaScript werjaan.
It breed brûkte roestfrij stiel en syn smeide ferzjes binne resistint tsjin korrosje yn omjouwingsomstannichheden fanwegen de passivaasjelaach dy't bestiet út chromiumokside. Korrosje en eroazje fan stiel wurdt tradisjoneel assosjeare mei de ferneatiging fan dizze lagen, mar selden op mikroskopysk nivo, ôfhinklik fan 'e oarsprong fan' e oerflak-inhomogeniteit. Yn dit wurk domineart de nanoskaal oerflakgemyske heterogeniteit dy't detektearre wurdt troch spektroskopyske mikroskopie en chemometryske analyze ûnferwachts de ûntbining en korrosje fan kâldwalsd ceriummodifisearre superduplex roestfrij stiel 2507 (SDSS) tidens syn waarme deformaasjegedrach. oare kant. Hoewol röntgenfotoelektronmikroskopie in relatyf unifoarme dekking fan 'e natuerlike Cr2O3-laach sjen liet, liet kâldwalsd SDSS minne passivaasjeresultaten sjen fanwegen de lokalisearre ferdieling fan Fe3+-rike nano-eilannen op 'e Fe/Cr-oksidelaach. Dizze kennis op atomêr nivo jout in djip begryp fan korrosje fan roestfrij stiel en wurdt ferwachte te helpen by it bestriden fan korrosje fan ferlykbere heechlegearre metalen.
Sûnt de útfining fan roestfrij stiel is de korrosjebestriding fan ferrochromiumlegeringen taskreaun oan chromium, dat in sterke okside/oksyhydrokside foarmet dy't passivearjend gedrach fertoant yn 'e measte omjouwings. Yn ferliking mei konvinsjonele (austenityske en ferrityske) roestfrij stiel hawwe superduplex roestfrij stiel (SDSS) mei bettere korrosjebestriding superieure meganyske eigenskippen1,2,3. Ferhege meganyske sterkte makket lichtere en kompaktere ûntwerpen mooglik. Yn tsjinstelling dêrmei hat it ekonomyske SDSS in hege wjerstân tsjin put- en spleetkorrosje, wat resulteart yn in langere libbensdoer en bredere tapassingen yn fersmoargingskontrôle, gemyske konteners en de offshore oalje- en gasyndustry4. It smelle berik fan waarmtebehannelingtemperatueren en minne foarmjouwing hinderje lykwols syn brede praktyske tapassing. Dêrom is SDSS oanpast om de boppesteande eigenskippen te ferbetterjen. Bygelyks waarden Ce-modifikaasje en hege tafoegings fan N6,7,8 yntrodusearre yn 2507 SDSS (Ce-2507). In gaadlike konsintraasje fan 0,08 gewichtsprosent seldsum ierde-elemint (Ce) hat in foardielich effekt op 'e meganyske eigenskippen fan it DSS, om't it de nôtferfining en nôtgrinssterkte ferbetteret. Slijtage- en korrosjebestriding, treksterkte en reksterkte, en waarme bewurkberens binne ek ferbettere9. Grutte hoemannichten stikstof kinne djoere nikkelynhâld ferfange, wêrtroch SDSS kosteneffektiver wurdt10.
Koartlyn is SDSS plastysk deformearre by ferskate temperatueren (lege temperatuer, kâld en hjit) om poerbêste meganyske eigenskippen te berikken6,7,8. De poerbêste korrosjebestriding fan SDSS is lykwols te tankjen oan 'e oanwêzigens fan in tinne oksidefilm op it oerflak, dy't beynfloede wurdt troch in protte faktoaren, lykas de oanwêzigens fan in protte fazen mei ferskillende nôtgrinzen, net winske delslach en ferskillende reaksjes. De ynterne inhomogene mikrostruktuer fan ferskate austenityske en ferrityske fazen wurdt deformearre7. Dêrom is de stúdzje fan 'e mikrodomein-eigenskippen fan sokke films op it nivo fan' e elektroanyske struktuer fan krúsjaal belang foar it begripen fan SDSS-korrosje en fereasket komplekse eksperimintele techniken. Oant no ta ûnderskiede oerflakgefoelige metoaden lykas Auger-elektronspektroskopie11 en röntgenfotoelektronspektroskopie12,13,14,15, lykas it hurde röntgenfotoelektron-fotoelektronsysteem, mar slagje se faak net yn it skieden, de gemyske steaten fan itselde elemint op ferskate punten yn 'e romte op' e nanoskaal. Ferskate resinte stúdzjes hawwe lokale oksidaasje fan chromium keppele oan it waarnommen korrosjegedrach fan 17 austenityske roestfrij stielen, 18 martensityske roestfrij stielen, en SDSS 19, 20. Dizze stúdzjes hawwe har lykwols benammen rjochte op it effekt fan Cr-heterogeniteit (bygelyks Cr3+ oksidaasjetastân) op korrosjebestriding. Laterale heterogeniteit yn 'e oksidaasjetastânnen fan eleminten kin feroarsake wurde troch ferskate ferbiningen mei deselde gearstallende eleminten, lykas izeroksiden. Dizze ferbiningen ervje in termomechanysk ferwurke lytse grutte dy't ticht by elkoar leit, mar ferskille yn gearstalling en oksidaasjetastân 16,21. Dêrom fereasket it iepenbierjen fan 'e ferneatiging fan oksidefilms en dan pitting in begryp fan oerflak-inhomogeniteit op mikroskopysk nivo. Nettsjinsteande dizze easken ûntbrekke kwantitative beoardielingen lykas laterale oksidaasjeheterogeniteit, benammen fan izer op 'e nano/atomêre skaal, noch en bliuwt har betsjutting foar korrosjebestriding ûnûndersocht. Oant koartlyn waard de gemyske tastân fan ferskate eleminten, lykas Fe en Ca, kwantitatyf beskreaun op stielmonsters mei help fan sêfte röntgenfotoelektronmikroskopie (X-PEEM) yn nanoskaal synchrotronstrielingsfasiliteiten. Yn kombinaasje mei gemysk gefoelige röntgenabsorpsjespektroskopie (XAS) techniken makket X-PEEM XAS-mjitting mooglik mei hege romtlike en spektrale resolúsje, wêrtroch gemyske ynformaasje wurdt levere oer de elemintêre gearstalling en syn gemyske tastân mei romtlike resolúsje oant op 'e nanometerskaal 23. Dizze spektroskopyske observaasje fan 'e plak fan inisjaasje ûnder in mikroskoop fasilitearret lokale gemyske eksperiminten en kin romtlik earder ûnûndersochte gemyske feroarings yn 'e Fe-laach demonstrearje.
Dizze stúdzje wreidet de foardielen fan PEEM út by it opspoaren fan gemyske ferskillen op nanoskaal en presintearret in ynsjochrike oerflakanalysemetoade op atomêr nivo foar it begripen fan it korrosjegedrach fan Ce-2507. It brûkt K-means kluster chemometryske gegevens24 om de wrâldwide gemyske gearstalling (heterogeniteit) fan 'e belutsen eleminten yn kaart te bringen, mei har gemyske steaten presintearre yn in statistyske foarstelling. Oars as konvinsjonele korrosje feroarsake troch ôfbraak fan 'e chromiumoksidefilm, wurde de hjoeddeiske minne passivaasje en minne korrosjebestriding taskreaun oan lokalisearre Fe3+-rike nano-eilannen tichtby de Fe/Cr-oksidelaach, dy't mooglik in oanfal binne troch it beskermjende okside. It foarmet in film op syn plak en feroarsaket korrosje.
It korrosive gedrach fan misfoarme SDSS 2507 waard earst evaluearre mei elektrogemyske mjittingen. Op fig. Figuer 1 toant de Nyquist- en Bode-krommen foar selektearre samples yn soere (pH = 1) wetterige oplossingen fan FeCl3 by keamertemperatuer. De selektearre elektrolyt fungearret as in sterk oksidearjend middel, wat de oanstriid fan 'e passivaasjefilm om ôf te brekken karakterisearret. Hoewol it materiaal gjin stabile putfoarming by keamertemperatuer ûndergie, joegen dizze analyses ynsjoch yn potinsjele falingsgebeurtenissen en post-korrosjeprosessen. It lykweardige sirkwy (Fig. 1d) waard brûkt om elektrogemyske impedânsjespektroskopie (EIS) spektra oan te passen, en de oerienkommende fittingresultaten wurde werjûn yn Tabel 1. Unfolsleine heale sirkels ferskynden by it testen fan 'e mei oplossing behannele en hjitbewurke samples, wylst de oerienkommende komprimearre heale sirkels kâld rôle waarden (Fig. 1b). Yn it EIS-spektrum kin de heale sirkelradius beskôge wurde as de polarisaasjewjerstân (Rp)25,26. De Rp fan oplossingbehannele SDSS yn Tabel 1 is sawat 135 kΩ cm-2, mar foar hjitbewurke en kâldwalste SDSS kinne wy ​​folle legere wearden sjen fan respektivelik 34,7 en 2,1 kΩ cm-2. Dizze signifikante ôfname yn Rp jout in skealik effekt oan fan plestike deformaasje op passivaasje en korrosjebestriding, lykas te sjen is yn eardere rapporten 27, 28, 29, 30.
a Nyquist-, b, c Bode-impedânsje- en fazediagrammen, en in lykweardich sirkwymodel foar d, wêrby't RS de elektrolytwjerstân is, Rp de polarisaasjewjerstân, en QCPE it konstante faze-elemintokside is dat brûkt wurdt om de net-ideale kapasitans (n) te modellearjen. De EIS-mjittingen waarden útfierd by nullastpotinsjaal.
De konstanten fan 'e earste oarder wurde werjûn yn it Bode-diagram en it hege frekwinsjeplateau fertsjintwurdiget de elektrolytwjerstân RS26. As de frekwinsje ôfnimt, nimt de impedânsje ta en wurdt in negative fazehoeke fûn, wat in kapasitansjedominânsje oanjout. De fazehoeke nimt ta, behâldt syn maksimale wearde yn in relatyf breed frekwinsjeberik, en nimt dan ôf (Fig. 1c). Yn alle trije gefallen is dizze maksimale wearde lykwols noch minder as 90°, wat in net-ideaal kapasityf gedrach oanjout fanwegen kapasitive fersprieding. Dêrom wurdt it QCPE konstante faze-elemint (CPE) brûkt om de ynterfaciale kapasitansjeferdieling te fertsjintwurdigjen dy't ôflaat is fan oerflakrûchheid of inhomogeniteit, benammen yn termen fan atomêre skaal, fraktale geometry, elektrodeporositeit, net-unifoarme potinsjeel en oerflakôfhinklike stroomferdieling. Elektrodegeometrie31,32. CPE-impedânsje:
wêrby't j it imaginêre getal is en ω de hoekfrekwinsje. QCPE is in frekwinsje-ûnôfhinklike konstante evenredich mei it aktive iepen gebiet fan 'e elektrolyt. n is in diminsjeleas krêftgetal dat de ôfwiking fan it ideale kapasitive gedrach fan in kondensator beskriuwt, d.w.s. hoe tichter n by 1 is, hoe tichter CPE by suvere kapasitansje is, en as n tichtby nul is, is it wjerstân. In lytse ôfwiking fan n, tichtby 1, jout it net-ideale kapasitive gedrach fan it oerflak oan nei polarisaasjetests. De QCPE fan kâldwalsde SDSS is folle heger as ferlykbere produkten, wat betsjut dat de oerflakkwaliteit minder unifoarm is.
Yn oerienstimming mei de measte korrosjebestridingseigenskippen fan roestfrij stiel, resultearret it relatyf hege Cr-gehalte fan SDSS oer it algemien yn in superieure korrosjebestriding fan SDSS fanwegen de oanwêzigens fan in passive beskermjende oksidefilm op it oerflak17. Dizze passivearjende film is meastentiids ryk oan Cr3+ oksiden en/of hydroxiden, benammen yntegreare Fe2+, Fe3+ oksiden en/of (oksy)hydroxiden33. Nettsjinsteande deselde oerflakuniformiteit, passivearjende oksidelaach, en gjin sichtbere skea oan it oerflak, lykas bepaald troch mikroskopyske ôfbyldings,6,7 is it korrosjegedrach fan hjitbewurke en kâldwalste SDSS oars en fereasket dêrom in yngeande stúdzje fan 'e deformaasjemikrostruktuer en strukturele skaaimerken fan stiel.
De mikrostruktuer fan misfoarme roestfrij stiel waard kwantitatyf ûndersocht mei ynterne en synchrotron hege-enerzjy röntgenstralen (Oanfoljende figueren 1, 2). In detaillearre analyze wurdt jûn yn 'e Oanfoljende ynformaasje. Hoewol se foar in grut part oerienkomme mei it type fan 'e haadfaze, wurde ferskillen yn fazevolumefraksjes fûn, dy't neamd binne yn Oanfoljende tabel 1. Dizze ferskillen kinne wurde assosjeare mei inhomogene fazefraksjes oan it oerflak, lykas volumetryske fazefraksjes útfierd op ferskate djipten. deteksje troch röntgendiffraksje. (XRD) mei ferskate enerzjyboarnen fan ynfallende fotonen. It relatyf hegere oanpart austenyt yn kâldwalste eksimplaren, bepaald troch XRD út in laboratoariumboarne, jout bettere passivaasje en dêrnei bettere korrosjebestriding oan35, wylst krektere en statistyske resultaten tsjinoerstelde trends yn fazeferhâldingen oanjaan. Derneist hinget de korrosjebestriding fan stiel ek ôf fan 'e mjitte fan nôtferfining, nôtgruttereduksje, tanimming fan mikrodeformaasjes en dislokaasjetichtens dy't foarkomme tidens termomechanyske behanneling36,37,38. De hjitbewurke eksimplaren litte in mear korrelige aard sjen, wat oanjout op mikrongrutte kerrels, wylst de glêde ringen dy't waarnommen binne yn 'e kâldwalste eksimplaren (Oanfoljende Fig. 3) wichtige kerrelferfining oant nanoskaal yn earder wurk oanjaan, wat moat bydrage oan filmpassivaasjefoarming en ferheging fan korrosjebestriding. Hegere dislokaasjetichtens wurdt meastentiids assosjeare mei legere wjerstân tsjin pitting, wat goed oerienkomt mei elektrogemyske mjittingen.
Feroarings yn 'e gemyske steaten fan mikrodomeinen fan elemintêre eleminten binne systematysk bestudearre mei X-PEEM. Nettsjinsteande de oerfloed oan legearingseleminten waarden hjir Cr, Fe, Ni en Ce39 keazen, om't Cr in kaaielemint is foar de foarming fan in passivaasjefilm, Fe it haadelemint yn stiel is, en Ni ferbetteret passivaasje en balansearret de ferriet-austenityske fazestruktuer en it doel fan Ce-modifikaasje. Troch de enerzjy fan 'e synchrotronstrieling oan te passen, waard de RAS fan it oerflak bedekt mei de wichtichste skaaimerken fan Cr (râne L2.3), Fe (râne L2.3), Ni (râne L2.3) en Ce (râne M4.5). waarmfoarmjen en kâldwalzen Ce-2507 SDSS. Passende gegevensanalyse waard útfierd troch enerzjykalibraasje te kombinearjen mei publisearre gegevens (bygelyks XAS 40, 41 op Fe L2, 3 rânen).
Op fig. Fig. 2 toant X-PEEM-ôfbyldings fan hjitbewurke (Fig. 2a) en kâldwalste (Fig. 2d) Ce-2507 SDSS en oerienkommende XAS-rânen fan Cr en Fe L2,3 op yndividueel markearre lokaasjes. De L2,3-râne fan 'e XAS ûndersiket de net-besette 3d-tastannen nei elektronfoto-eksitaasje by de spin-baan-splitsingsnivo's 2p3/2 (L3-râne) en 2p1/2 (L2-râne). Ynformaasje oer de valinsjetastân fan Cr waard krigen fan XAS by de L2,3-râne yn Fig. 2b, e. Fergeliking mei sjueryleden. 42,43 liet sjen dat fjouwer pieken waarden waarnommen tichtby de L3-râne, neamd A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV) en D (582.2 eV), dy't oktaëdryske Cr3+ reflektearje, oerienkommende mei it Cr2O3-ion. De eksperimintele spektra komme oerien mei de teoretyske berekkeningen werjûn yn panielen b en e, krigen út meardere berekkeningen fan it kristalfjild by de Cr L2.3-ynterface mei in kristalfjild fan 2.0 eV44. Beide oerflakken fan hjitbewurke en kâldwalste SDSS binne bedekt mei in relatyf unifoarme laach Cr2O3.
In X-PEEM termyske ôfbylding fan termysk deformearre SDSS oerienkommende mei b Cr L2.3 râne en c Fe L2.3 râne, d X-PEEM termyske ôfbylding fan kâldwalste SDSS oerienkommende mei e Cr L2.3 râne en f Fe L2.3 rânekant (f). De XAS-spektra binne plot op ferskate romtlike posysjes markearre op 'e termyske ôfbyldings (a, d), de oranje stippele linen yn (b) en (e) fertsjintwurdigje de simulearre XAS-spektra fan Cr3+ mei in kristalfjildwearde fan 2.0 eV. Brûk foar X-PEEM-ôfbyldings in termysk palet om de lêsberens fan 'e ôfbylding te ferbetterjen, wêrby't kleuren fan blau oant read evenredich binne mei de yntensiteit fan röntgenabsorpsje (fan leech oant heech).
Nettsjinsteande de gemyske omjouwing fan dizze metalen eleminten, bleau de gemyske steat fan 'e tafoegings fan Ni- en Ce-legearingseleminten foar beide samples net feroare. Oanfoljende tekening. Figueren 5-9 litte X-PEEM-ôfbyldings en oerienkommende XAS-spektra sjen foar Ni en Ce op ferskate posysjes op it oerflak fan hjitbewurke en kâldwalsde samples. Ni XAS toant de oksidaasjetastannen fan Ni2+ oer it heule mjitten oerflak fan hjitbewurke en kâldwalsde samples (Oanfoljende Diskusje). It moat opmurken wurde dat, yn it gefal fan hjitbewurke samples, it XAS-sinjaal fan Ce net waarnommen waard, wylst yn it gefal fan kâldwalsde samples it spektrum fan Ce3+ waarnommen waard. De waarnimming fan Ce-flekken yn kâldwalsde samples liet sjen dat Ce benammen ferskynt yn 'e foarm fan delslach.
Yn it termysk deformearre SDSS waard gjin lokale strukturele feroaring yn XAS oan 'e Fe L2,3-râne waarnommen (Fig. 2c). De Fe-matrix feroaret lykwols mikroregionaal syn gemyske steat op sân willekeurich selektearre punten fan it kâldwalste SDSS, lykas te sjen is yn Fig. 2f. Derneist, om in krekt idee te krijen fan 'e feroaringen yn 'e steat fan Fe op 'e selektearre lokaasjes yn Fig. 2f, waarden lokale oerflakstúdzjes útfierd (Fig. 3 en Oanfoljende Fig. 10) wêryn lytsere sirkelfoarmige regio's selektearre waarden. De XAS-spektra fan 'e Fe L2,3-râne fan α-Fe2O3-systemen en Fe2+ oktaëdryske oksiden waarden modellearre troch meardere kristalfjildberekkeningen mei kristalfjilden fan 1.0 (Fe2+) en 1.0 (Fe3+)44. Wy merke op dat α-Fe2O3 en γ-Fe2O3 ferskillende lokale symmetryen hawwe45,46, Fe3O4 hat in kombinaasje fan sawol Fe2+ as Fe3+,47, en FeO45 as in formeel divalent Fe2+-okside (3d6). Wy merke op dat α-Fe2O3 en γ-Fe2O3 ferskillende lokale symmetryen hawwe45,46, Fe3O4 hat in kombinaasje fan sawol Fe2+ as Fe3+,47, en FeO45 as in formeel divalent Fe2+-okside (3d6).Tink derom dat α-Fe2O3 en γ-Fe2O3 ferskillende lokale symmetryen hawwe45,46, Fe3O4 kombinearret sawol Fe2+ as Fe3+,47 en FeO45 yn 'e foarm fan formeel divalent okside Fe2+ (3d6).Tink derom dat α-Fe2O3 en γ-Fe2O3 ferskillende lokale symmetryen hawwe45,46, Fe3O4 hat in kombinaasje fan Fe2+ en Fe3+,47 en FeO45 fungearret as in formeel divalent Fe2+ okside (3d6). Alle Fe3+ ioanen yn α-Fe2O3 hawwe allinich Oh-posysjes, wylst γ-Fe2O3 meastentiids fertsjintwurdige wurdt troch Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 spinel mei fakatueres yn eg-posysjes. Dêrom hawwe de Fe3+ ioanen yn γ-Fe2O3 sawol Td- as Oh-posysjes. Lykas neamd yn in earder artikel,45 hoewol de yntensiteitsferhâlding fan 'e twa oars is, is har yntensiteitsferhâlding eg/t2g ≈1, wylst yn dit gefal de waarnommen yntensiteitsferhâlding eg/t2g sawat 1 is. Dit slút de mooglikheid út dat yn 'e hjoeddeiske situaasje allinich Fe3+ oanwêzich is. Mei it each op it gefal fan Fe3O4 mei sawol Fe2+ as Fe3+, jout it earste skaaimerk dat bekend is mei in swakkere (sterkere) L3-râne foar Fe in lytsere (gruttere) ûnbesette steat t2g oan. Dit jildt foar Fe2+ (Fe3+), wat sjen lit dat it earste skaaimerk fan 'e tanimming in tanimming fan it gehalte fan Fe2+47 oanjout. Dizze resultaten litte sjen dat it koëksistinsje fan Fe2+ en γ-Fe2O3, α-Fe2O3 en/of Fe3O4 domineart op it kâldwalste oerflak fan 'e kompositen.
Fergrutte fotoelektron-termyske ôfbyldings fan 'e XAS-spektra (a, c) en (b, d) dy't de Fe L2,3-râne oerstekke op ferskate romtlike posysjes binnen selektearre regio's 2 en E yn ôfb. 2d.
De krigen eksperimintele gegevens (Fig. 4a en Oanfoljende Fig. 11) wurde plot en fergelike mei de gegevens foar suvere ferbiningen 40, 41, 48. Trije ferskillende soarten eksperiminteel waarnommen Fe L-râne XAS-spektra (XAS-1, XAS-2 en XAS-3: Fig. 4a). Yn it bysûnder waard spektrum 2-a (oantsjutten as XAS-1) yn Fig. 3b folge troch spektrum 2-b (markearre XAS-2) waarnommen oer it heule deteksjegebiet, wylst spektra lykas E-3 waarden waarnommen yn figuer 3d (markearre XAS-3) waarden waarnommen op spesifike lokaasjes. Yn 'e regel waarden fjouwer parameters brûkt om de besteande valensjestaten yn it ûndersochte stekproef te identifisearjen: (1) spektrale skaaimerken L3 en L2, (2) enerzjyposysjes fan 'e skaaimerken L3 en L2, (3) enerzjyferskil L3-L2, (4) L2/L3 yntensiteitsferhâlding. Neffens fisuele observaasjes (Fig. 4a) binne alle trije Fe-komponinten, nammentlik Fe0, Fe2+ en Fe3+, oanwêzich op it SDSS-oerflak dat ûndersocht wurdt. De berekkene yntensiteitsferhâlding L2/L3 joech ek de oanwêzigens fan alle trije komponinten oan.
in Simulearre XAS-spektra fan Fe mei waarnommen trije ferskillende eksperimintele gegevens (fêste linen XAS-1, XAS-2 en XAS-3 komme oerien mei 2-a, 2-b en E-3 yn Fig. 2 en 3) Ferliking, Oktaëders Fe2+, Fe3+ mei kristalfjildwearden fan respektivelik 1.0 eV en 1.5 eV, de eksperimintele gegevens metten mei bd (XAS-1, XAS-2, XAS-3) en de oerienkommende optimalisearre LCF-gegevens (fêste swarte line), en ek yn 'e foarm fan XAS-3-spektra mei Fe3O4 (mingde steat fan Fe) en Fe2O3 (suvere Fe3+) standerts.
In lineêre kombinaasjepassing (LCF) fan 'e trije noarmen 40, 41, 48 waard brûkt om de gearstalling fan izerokside te kwantifisearjen. LCF waard ymplementearre foar trije selektearre Fe L-edge XAS-spektra dy't it heechste kontrast sjen litte, nammentlik XAS-1, XAS-2 en XAS-3, lykas te sjen is yn Fig. 4b-d. Foar LCF-fittings waard yn alle gefallen 10% Fe0 yn rekken brocht fanwegen it feit dat wy in lytse útstek yn alle gegevens seagen, en ek fanwegen it feit dat metallysk izer it wichtichste ûnderdiel fan stiel is. Yndied, de proefdjipte fan X-PEEM foar Fe (~6 nm)49 is grutter as de rûsde dikte fan 'e oksidaasjelaach (krekt > 4 nm), wêrtroch't sinjaal fan 'e izermatrix (Fe0) ûnder de passivaasjelaach deteksje mooglik is. Yndied, de proefdjipte fan X-PEEM foar Fe (~6 nm)49 is grutter as de rûsde dikte fan 'e oksidaasjelaach (krekt > 4 nm), wêrtroch't sinjaal fan 'e izermatrix (Fe0) ûnder de passivaasjelaach deteksje mooglik is. Действительно, пробная глубина X-PEEM foar Fe (~ 6 нм)49 mear, чем предполагаемая толщина слоя окисленого (>), позволяет обнаружить сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. Yndied, de X-PEEM-djipte fan 'e sonde foar Fe (~6 nm)49 is grutter as de oannommen dikte fan 'e oksidaasjelaach (krekt >4 nm), wat it mooglik makket om it sinjaal fan 'e izermatrix (Fe0) ûnder de passivaasjelaach te detektearjen.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（略> 4 nm），允许检测来自钝化层下方的铁基体（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 氧化层 氧化层 氧化层 厚度 略 倵m来自 钝化层 下方 铁基体 （fe0） 的。 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号信号 信号 信号Фактически, глубина обнаружения Fe (~ 6 нм) 49 с помощью X-PEEM больше, чем предполагаемая толщосина > ( 4 нм). Eins is de deteksjedjipte fan Fe (~6 nm) 49 troch X-PEEM grutter as de ferwachte dikte fan 'e oksidelaach (krekt > 4 nm), wat deteksje fan it sinjaal fan 'e izermatrix (Fe0) ûnder de passivaasjelaach mooglik makket. .Ferskate kombinaasjes fan Fe2+ en Fe3+ waarden útfierd om de bêste mooglike oplossing te finen foar de waarnommen eksperimintele gegevens. Fig. 4b lit it XAS-1-spektrum sjen foar de kombinaasje fan Fe2+ en Fe3+, wêrby't de ferhâldingen fan Fe2+ en Fe3+ sawat 45% fergelykber wiene, wat mingde oksidaasjetastannen fan Fe oanjout. Wylst foar it XAS-2-spektrum it persintaazje fan Fe2+ en Fe3+ respektivelik ~30% en 60% wurdt. Fe2+ is minder as Fe3+. De ferhâlding fan Fe2+ ta Fe3, gelyk oan 1:2, betsjut dat Fe3O4 kin wurde foarme by deselde ferhâlding tusken Fe-ionen. Derneist wurdt foar it XAS-3-spektrum it persintaazje fan Fe2+ en Fe3+ ~10% en 80%, wat in hegere konverzje fan Fe2+ nei Fe3+ oanjout. Lykas hjirboppe neamd, kin Fe3+ komme fan α-Fe2O3, γ-Fe2O3 of Fe3O4. Om de meast wierskynlike boarne fan Fe3+ te begripen, waard it XAS-3-spektrum yn figuer 4e plot mei ferskate Fe3+-standerts, wat oerienkomst mei beide standerts sjen lit by it beskôgjen fan 'e B-piek. De yntensiteit fan 'e skouderpiken (A: fan Fe2+) en de B/A-yntensiteitsferhâlding jouwe lykwols oan dat it spektrum fan XAS-3 tichtby is, mar net gearfalt mei it spektrum fan γ-Fe2O3. Yn ferliking mei bulk γ-Fe2O3 hat de Fe2p XAS-piek fan A SDSS in wat hegere yntensiteit (fig. 4e), wat in hegere yntensiteit fan Fe2+ oanjout. Hoewol it spektrum fan XAS-3 fergelykber is mei dat fan γ-Fe2O3, wêr't Fe3+ oanwêzich is op 'e Oh- en Td-posysjes, bliuwt de identifikaasje fan ferskate valensjestaten en koördinaasje allinich lâns de L2,3-râne of de L2/L3-yntensiteitsferhâlding ûnderwerp fan oanhâldend ûndersyk. Diskusje fanwegen de kompleksiteit fan 'e ferskate faktoaren dy't it definitive spektrum beynfloedzje41.
Neist de spektrale ferskillen yn 'e gemyske tastân fan' e hjirboppe beskreaune selektearre regio's fan belang, waard de wrâldwide gemyske heterogeniteit fan 'e kaaieleminten Cr en Fe ek beoardiele troch alle XAS-spektra te klassifisearjen dy't op it stekproefoppervlak krigen binne mei de K-means klustermetoade. De Cr L-râneprofilen foarmje twa romtlik ferdielde optimale klusters yn 'e hjitbewurke en kâldwalste eksimplaren werjûn yn Fig. 5. It is dúdlik dat gjin lokale strukturele feroarings as ferlykber waarnommen wurde, om't de twa sintroiden fan 'e XAS Cr-spektra fergelykber binne. Dizze spektrale foarmen fan 'e twa klusters binne hast identyk oan dy't oerienkomme mei Cr2O342, wat betsjut dat de Cr2O3-lagen relatyf evenredich ferdield binne op 'e SDSS.
Cr L K-betsjuttet rânegebietklusters, en b is de oerienkommende XAS-sintroiden. Resultaten fan K-betsjuttet X-PEEM-ferliking fan kâldwalste SDSS: c Cr L2.3 rânegebiet fan K-betsjuttet klusters en d oerienkommende XAS-sintroiden.
Om kompleksere FeL-rânekaarten te yllustrearjen, waarden fjouwer en fiif optimalisearre klusters en harren byhearrende sintroiden (spektrale profilen) brûkt foar respektivelik hjitbewurke en kâldwalsde eksimplaren. Dêrom kin it persintaazje (%) fan Fe2+ en Fe3+ wurde krigen troch it oanpassen fan de LCF werjûn yn Fig. 4. De pseudo-elektrodepotinsjaal Epseudo as funksje fan Fe0 waard brûkt om de mikrogemyske ynhomogeniteit fan 'e oerflakoksidefilm te iepenbierjen. Epseudo wurdt rûchwei skatte troch de mingregel,
wêrby't \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) gelyk is oan \(\rm{Fe} + 2e^ – \ oan \rm {Fe}^{2 + (3 + )}\), respektivelik 0.440 en 0.036 V. Regio's mei in legere potinsjeel hawwe in hegere ynhâld fan 'e Fe3+-ferbining. De potinsjele ferdieling yn termysk deformearre samples hat in laachkarakter mei in maksimale feroaring fan sawat 0.119 V (Fig. 6a, b). Dizze potinsjele ferdieling is nau besibbe oan 'e oerflaktopografy (Fig. 6a). Gjin oare posysje-ôfhinklike feroarings yn it ûnderlizzende laminêre ynterieur waarden waarnommen (Fig. 6b). Krektoarsom, foar de ferbining fan ferskillende oksiden mei ferskillende ynhâlden fan Fe2+ en Fe3+ yn kâldwalsde SDSS, kin men in net-uniforme aard fan 'e pseudopotinsjeel waarnimme (Fig. 6c, d). Fe3+-oksiden en/of (oksy)hydroxiden binne de wichtichste komponinten fan roest yn stiel en binne permeabel foar soerstof en wetter50. Yn dit gefal wurde de eilannen ryk oan Fe3+ beskôge as lokaal ferspraat en kinne wurde beskôge as korrodearre gebieten. Tagelyk kin de gradiënt yn it potinsjeelfjild, ynstee fan de absolute wearde fan 'e potinsjeel, brûkt wurde as in yndikator foar de lokalisaasje fan aktive korrosjeplakken. Dizze ûngelikense ferdieling fan Fe2+ en Fe3+ op it oerflak fan kâldwalst SDSS kin de lokale skiekunde feroarje en in praktysker aktyf oerflak leverje tidens de ôfbraak fan 'e oksidefilm en korrosjereaksjes, wêrtroch't de ûnderlizzende metaalmatrix trochgean kin mei korrodearjen, wat resulteart yn ynterne heterogeniteit en de beskermjende eigenskippen fan 'e passivearjende laach ferminderje.
K-means klusters en oerienkommende XAS-sintroiden yn it Fe L2.3 rânegebiet fan hjit-deformearre X-PEEM ac en df fan kâldwalste SDSS. a, d K-means klusterplots oerlaad oer X-PEEM-ôfbyldings. De berekkene pseudo-elektrodepotinsjaal (Epseudo) wurdt neamd tegearre mei de K-means klusterplot. De helderheid fan 'e X-PEEM-ôfbylding, lykas de kleur yn Fig. 2, is evenredich mei de röntgenabsorpsje-yntensiteit.
Relatyf unifoarm Cr mar ferskillende gemyske tastân fan Fe liedt ta ferskillende oksidefilmskea en korrosjepatroanen yn hjitwurke en kâldwalsde Ce-2507. Dizze eigenskip fan kâldwalsde Ce-2507 is goed bestudearre. Oangeande de foarming fan oksiden en hydroxiden fan Fe yn 'e omjouwingslucht yn dit hast neutrale wurk, binne de reaksjes as folget:
De boppesteande reaksjes komme foar yn 'e folgjende senario's basearre op X-PEEM-analyze. In lytse skouder dy't oerienkomt mei Fe0 is assosjeare mei it ûnderlizzende metallyske izer. De reaksje fan metallysk Fe mei de omjouwing resulteart yn 'e foarming fan in Fe(OH)2-laach (fergeliking (5)), dy't it Fe2+-sinjaal yn 'e Fe L-râne XAS fersterket. Langere bleatstelling oan loft kin resultearje yn 'e foarming fan Fe3O4- en/of Fe2O3-oksiden nei Fe(OH)252,53. Twa stabile foarmen fan Fe, Fe3O4 en Fe2O3, kinne ek foarmje yn 'e Cr3+-rike beskermjende laach, wêrfan Fe3O4 in unifoarme en kleverige struktuer foarkomt. De oanwêzigens fan beide resulteart yn mingde oksidaasjetastannen (XAS-1-spektrum). It XAS-2-spektrum komt benammen oerien mei Fe3O4. Wylst de waarnimming fan XAS-3-spektra op ferskate plakken in folsleine konverzje nei γ-Fe2O3 oanjûn. Om't de penetraasjedjipte fan 'e ûntfolde röntgenstrielen sawat 50 nm is, resulteart it sinjaal fan 'e legere laach yn in hegere yntensiteit fan 'e A-piek.
It XPA-spektrum lit sjen dat de Fe-komponint yn 'e oksidefilm in laachstruktuer hat yn kombinaasje mei in Cr-oksidelaach. Yn tsjinstelling ta de tekens fan passivaasje fanwegen lokale inhomogeniteit fan Cr2O3 tidens korrosje, wurdt nettsjinsteande de unifoarme laach fan Cr2O3 yn dit wurk, in lege korrosjebestriding yn dit gefal waarnommen, foaral foar kâldwalste eksimplaren. It waarnommen gedrach kin begrepen wurde as de heterogeniteit fan 'e gemyske oksidaasjetastân yn 'e boppeste laach (Fe), wat ynfloed hat op 'e korrosjeprestaasjes. Troch deselde stoichiometry fan 'e boppeste laach (izerokside) en de ûnderste laach (chromiumokside)52,53 liedt bettere ynteraksje (adhesion) tusken har ta stadich transport fan metaal- of soerstofioanen yn it roaster, wat op syn beurt liedt ta in tanimming fan 'e korrosjebestriding. Dêrom is in trochgeande stoichiometryske ferhâlding, d.w.s. ien oksidaasjetastân fan Fe, foarkar boppe hommelse stoichiometryske feroarings. De waarmte-deformearre SDSS hat in unifoarmer oerflak, in tichtere beskermjende laach en bettere korrosjebestriding. Wylst foar kâldwalste SDSS de oanwêzigens fan Fe3+-rike eilannen ûnder de beskermjende laach de yntegriteit fan it oerflak skeint en galvanyske korrosje feroarsaket mei it tichteby lizzende substraat, wat liedt ta in skerpe daling fan Rp (Tabel 1). It EIS-spektrum en syn korrosjebestriding wurde fermindere. It kin sjoen wurde dat de lokale ferdieling fan Fe3+-rike eilannen troch plestike deformaasje benammen ynfloed hat op de korrosjebestriding, wat in trochbraak is yn dit wurk. Dêrom presintearret dizze stúdzje spektroskopyske mikroskopyske ôfbyldings fan 'e fermindering fan korrosjebestriding fan SDSS-samples bestudearre mei de plestike deformaasjemetoade.
Derneist, hoewol seldsume ierdelegeringen yn dûbele faze stielen bettere prestaasjes sjen litte, bliuwt de ynteraksje fan dit tafoegingselemint mei de yndividuele stielmatrix yn termen fan korrosjegedrach neffens spektroskopyske mikroskopie ûntwykber. It ferskinen fan Ce-sinjalen (fia XAS M-rânen) ferskynt mar op in pear plakken by kâldwalsen, mar ferdwynt by waarme deformaasje fan 'e SDSS, wat oanjout op lokale delslach fan Ce yn 'e stielmatrix, ynstee fan homogene legering. Hoewol de meganyske eigenskippen fan SDSS6,7 net signifikant ferbetteret, ferminderet de oanwêzigens fan seldsume ierde-eleminten de grutte fan 'e ynklúzjes en wurdt tocht dat it pitting yn 'e earste regio remt54.
Konklúzjend, dit wurk beskriuwt it effekt fan oerflakheterogeniteit op 'e korrosje fan 2507 SDSS modifisearre mei cerium troch it kwantifisearjen fan 'e gemyske ynhâld fan nanoskaalkomponinten. Wy beantwurdzje de fraach wêrom't roestfrij stiel sels ûnder in beskermjende oksidelaach korrodearret troch syn mikrostruktuer, oerflakgemy en sinjaalferwurking te kwantifisearjen mei K-means clustering. It is fêststeld dat eilannen ryk oan Fe3+, ynklusyf har oktaëdryske en tetraëdryske koördinaasje lâns de heule funksje fan mingde Fe2+/Fe3+, de boarne binne fan skea en korrosje fan 'e kâldgewalste oksidefilm SDSS. Nano-eilannen dominearre troch Fe3+ liede ta minne korrosjebestriding, sels yn 'e oanwêzigens fan in foldwaande stoichiometryske Cr2O3 passivearjende laach. Neist metodologyske foarútgong yn it bepalen fan it effekt fan nanoskaalgemyske heterogeniteit op korrosje, wurdt ferwachte dat oanhâldend wurk yngenieursprosessen sil ynspirearje om de korrosjebestriding fan roestfrij stiel tidens stielmeitsjen te ferbetterjen.
Om de Ce-2507 SDSS-ingots ta te rieden dy't yn dizze stúdzje brûkt waarden, waard in mingde gearstalling mei Fe-Ce-masterlegering, ôfsletten mei in suvere izeren buis, smolten yn in 150 kg middelfrekwinsje-ynduksjeoven om smelten stiel te produsearjen en yn in mal getten. De metten gemyske gearstallingen (wt%) binne neamd yn Oanfoljende Tabel 2. Ingots wurde earst hjit smeid ta blokken. Dêrnei waarden se 60 minuten by 1050 °C gloeid om stiel yn 'e steat fan in fêste oplossing te krijen, en doe yn wetter ôfkuolle oant keamertemperatuer. De bestudearre samples waarden yn detail bestudearre mei TEM en DOE om de fazen, nôtgrutte en morfology te bestudearjen. Mear detaillearre ynformaasje oer samples en it produksjeproses is te finen yn oare boarnen6,7.
Silindryske samples (φ10 mm × 15 mm) foar waarme kompresje waarden sa ferwurke dat de as fan 'e silinder parallel wie oan 'e deformaasjerjochting fan it blok. Hege-temperatuerkompresje waard útfierd by ferskate temperatueren yn it berik fan 1000-1150 °C mei in Gleeble-3800 termyske simulator by in konstante spanningssnelheid yn it berik fan 0.01-10 s-1. Foar deformaasje waarden de samples 2 minuten ferwaarme mei in snelheid fan 10 °C s-1 by in selektearre temperatuer om de temperatuergradiïnt te eliminearjen. Nei it berikken fan temperatueruniformiteit waard it sample deformearre ta in wiere spanningswearde fan 0.7. Nei deformaasje waarden de samples fuortendaliks mei wetter blust om de deformearre struktuer te behâlden. It ferhurde sample wurdt dan parallel oan 'e kompresjerjochting snien. Foar dizze spesifike stúdzje hawwe wy in sample keazen mei in waarme spanningskondysje fan 1050 °C, 10 s-1, om't de waarnommen mikrohurdens heger wie as oare samples7.
Massive (80 × 10 × 17 mm3) samples fan 'e Ce-2507 fêste oplossing waarden brûkt yn in LG-300 trijefaze asynchrone twa-rolmûne mei de bêste meganyske eigenskippen ûnder alle oare deformaasjenivo's6. De spanningssnelheid en diktereduksje foar elk paad binne respektivelik 0,2 m·s-1 en 5%.
In Autolab PGSTAT128N elektrogemysk wurkstasjon waard brûkt foar SDSS elektrogemyske mjittingen nei kâldwalzen oant in reduksje fan 90% yn dikte (1.0 lykweardige wiere spanning) en nei hjitpersen by 1050 °C foar 10 s-1 oant in wiere spanning fan 0.7. It wurkstasjon hat in sel mei trije elektroden mei in verzadigde kalomelelektrode as referinsje-elektrode, in grafyt-tsjinelektrode en in SDSS-monster as wurkelektrode. De monsters waarden snien yn silinders mei in diameter fan 11.3 mm, oan 'e kanten wêrfan koperdraden soldearre waarden. De monsters waarden doe fêstmakke mei epoksy, wêrtroch in wurkgebiet fan 1 cm2 oerbleau as wurkelektrode (ûnderkant fan it silindryske monster). Wês foarsichtich by it útharden fan 'e epoksy en it neifolgjende skuren en polijsten om barsten te foarkommen. De wurkflakken waarden slyp en polijst mei in diamantpolijstsuspensje mei in dieltsjegrutte fan 1 μm, wosken mei destillearre wetter en ethanol en droege yn kâlde loft. Foar de elektrogemyske mjittingen waarden de polijstmonsters ferskate dagen oan loft bleatsteld om in natuerlike oksidefilm te foarmjen. In wetterige oplossing fan FeCl3 (6,0 gew.%), stabilisearre ta pH = 1,0 ± 0,01 mei HCl neffens ASTM-oanbefellings, wurdt brûkt om de korrosje fan roestfrij stiel te fersnellen55, om't it korrosyf is yn 'e oanwêzigens fan chloride-ionen mei in sterke oksidaasjekapasiteit en lege pH. Miljeunormen G48 en A923. Dompel it stekproef 1 oere ûnder yn 'e testoplossing om in hast stabile steat te berikken foardat jo mjittingen útfiere. Foar fêste-oplossing, hjitfoarme en kâldwalsde stekproeven waarden impedânsjemjittingen útfierd by iepen circuitpotinsjes (OPC) fan respektivelik 0,39, 0,33 en 0,25 V, yn it frekwinsjeberik fan 1105 oant 0,1 Hz mei in amplitude fan 5 mV. Alle gemyske testen waarden teminsten 3 kear werhelle ûnder deselde omstannichheden om de reprodusearberens fan gegevens te garandearjen.
Foar HE-SXRD-mjittingen waarden rjochthoekige duplex stielen blokken mei in ôfmjitting fan 1 × 1 × 1,5 mm3 metten om de gearstalling fan 'e strielfaze fan in Brockhouse hege-enerzjy wiggler by CLS, Kanada, te kwantifisearjen56. Gegevensferzameling waard útfierd yn Debye-Scherrer-geometry of transmissiegeometry by keamertemperatuer. De röntgengolflingte kalibrearre mei de LaB6-kalibrator is 0,212561 Å, wat oerienkomt mei 58 keV, wat folle heger is as dy fan Cu Kα (8 keV) dat gewoanlik brûkt wurdt as in laboratoarium-röntgenboarne. It stekproef lei op in ôfstân fan 740 mm fan 'e detektor. It deteksjevolume fan elk stekproef is 0,2 × 0,3 × 1,5 mm3, wat bepaald wurdt troch de strielgrutte en stekproefdikte. Alle gegevens waarden sammele mei in Perkin Elmer-gebietdetektor, platte röntgendetektor, 200 µm piksels, 40 × 40 cm2 mei in bleatstellingstiid fan 0,3 s en 120 frames.
X-PEEM-mjittingen fan twa selektearre modelsystemen waarden útfierd by it Beamline MAXPEEM PEEM-eindstasjon yn it MAX IV-laboratoarium (Lund, Sweden). De samples waarden op deselde wize taret as foar elektrochemyske mjittingen. De taret samples waarden ferskate dagen yn 'e loft hâlden en ûntgast yn in ultrahege fakuümkeamer foardat se bestraald waarden mei synchrotronfotonen. De enerzjyresolúsje fan 'e strielline waard krigen troch it mjitten fan it ionopbringstspektrum yn it eksitaasjegebiet fan N1s oant 1\(τ_g^ \ast\) tichtby hv = 401 eV yn N2 mei de ôfhinklikens fan 'e fotonenerzjy fan E3/2, 57. Benaderjende spektra joegen ΔE (breedte fan 'e spektrale line) fan sawat 0,3 eV yn it metten enerzjyberik. Dêrom waard de enerzjyresolúsje fan 'e beamline rûsd op E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 en flux ≈1012 ph/s troch gebrûk te meitsjen fan in oanpaste SX-700 monochromator mei in Si 1200-line mm−1-raster foar de Fe 2p L2,3-râne, Cr 2p L2,3-râne, Ni 2p L2,3-râne, en Ce M4,5-râne. Dêrom waard de enerzjyresolúsje fan 'e beamline rûsd op E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 en flux ≈1012 ph/s troch gebrûk te meitsjen fan in oanpaste SX-700 monochromator mei in Si 1200-line mm−1-raster foar de Fe 2p L2.3-râne, Cr 2p L2.3-râne, Ni 2p L2.3-râne, en Ce M4.5-râne. Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка было оценено как E/∆E = 700 эВ/0,3 эВо 2000/0ки > 2000/0ки при использовании модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 штрихов/мм для Fe кромка 2p L2,2, Cr 2p L2,2, Cr 2p L2,2, Cr кромка Ni 2p L2,3 en кромка Ce M4,5. Sa waard de enerzjyresolúsje fan it strielkanaal rûsd as E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 en flux ≈1012 f/s mei in oanpaste SX-700 monochromator mei in Si-raster fan 1200 linen/mm foar Fe-râne 2p L2,3, Cr-râne 2p L2.3, Ni-râne 2p L2.3, en Ce-râne M4.5.因此，光束线能量分辨率估计为E/ΔE = 700 eV/0.3 eV > 2000 1200 线mm-1 光栅的改进的SX-700 单色器用于Fe 2p L2.3边缘.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 ，带有 1200 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、C 边缘、C. 2p L2.3 边缘和Ce M4.5 边缘.Dus, by it brûken fan in oanpaste SX-700 monochromator mei in 1200-linige Si-raster. 3, Cr-râne 2p L2.3, Ni-râne 2p L2.3 en Ce-râne M4.5.Skanne fotonenerzjy yn stappen fan 0,2 eV. By elke enerzjy waarden PEEM-ôfbyldings opnommen mei in TVIPS F-216 glêstried-keppele CMOS-detektor mei 2 x 2 bins, dy't in resolúsje fan 1024 × 1024 piksels leveret yn in sichtfjild fan 20 µm. De bleatstellingstiid fan 'e ôfbyldings wie 0,2 s, mei in gemiddelde fan 16 frames. De fotoelektronôfbyldingsenerzjy is sa keazen dat it maksimale sekundêre elektronsignaal leveret. Alle mjittingen waarden útfierd by normale ynfal mei in lineêr polarisearre fotonstraal. Mear ynformaasje oer mjittingen is te finen yn in eardere stúdzje. Nei it bestudearjen fan 'e deteksjemodus foar totale elektronopbringst (TEY) en de tapassing dêrfan yn X-PEEM49, wurdt de proefdjipte fan dizze metoade rûsd op sawat 4-5 nm foar it Cr-sinjaal en sawat 6 nm foar Fe. De Cr-djipte is tige ticht by de dikte fan 'e oksidefilm (~4 nm)60,61, wylst de Fe-djipte grutter is as de dikte. XRD sammele oan 'e râne fan FeL is in mingsel fan XRD fan izeroksiden en Fe0 út 'e matrix. Yn it earste gefal komt de yntensiteit fan 'e útstjoerde elektroanen fan alle mooglike soarten elektroanen dy't bydrage oan TEY. In suver izersinjaal fereasket lykwols hegere kinetische enerzjy foar de elektroanen om troch de oksidelaach nei it oerflak te gean en troch de analysator sammele te wurden. Yn dit gefal is it Fe0-sinjaal benammen te tankjen oan LVV Auger-elektroanen, lykas sekundêre elektroanen dy't troch har útstjoerd wurde. Derneist ferfalt de TEY-yntensiteit dy't troch dizze elektroanen bydroegen wurdt tidens it ûntsnappingspaad fan elektroanen, wêrtroch't de Fe0-spektrale respons yn 'e izer XAS-kaart fierder ferminderet.
It yntegrearjen fan datamining yn in datakubus (X-PEEM-gegevens) is in wichtige stap yn it ekstrahearjen fan relevante ynformaasje (gemyske of fysike eigenskippen) yn in multidimensionale oanpak. K-means clustering wurdt breed brûkt yn ferskate fjilden, ynklusyf masinefisy, ôfbyldingsferwurking, net-begeliede patroanherkenning, keunstmjittige yntelliginsje en klassifikaasje-analyze. Bygelyks, K-means clustering hat goed prestearre yn it klusterjen fan hyperspektrale ôfbyldingsgegevens. Yn prinsipe kin it K-means-algoritme foar gegevens mei meardere funksjes se maklik groepearje op basis fan ynformaasje oer har attributen (foton-enerzjy-eigenskippen). K-means clustering is in iteratyf algoritme foar it ferdielen fan gegevens yn K net-oerlappende groepen (clusters), wêrby't elke piksel ta in spesifyk kluster heart, ôfhinklik fan 'e romtlike ferdieling fan gemyske inhomogeniteit yn' e stielen mikrostrukturele gearstalling. It K-means-algoritme omfettet twa stadia: yn 'e earste etappe wurde K sintrumpunten berekkene, en yn' e twadde etappe wurdt oan elk punt in kluster tawiisd mei neistlizzende sintrumpunten. It swiertepunt fan in kluster wurdt definieare as it rekkenkundige gemiddelde fan 'e gegevenspunten (XAS-spektrum) foar dat kluster. Der binne ferskate ôfstannen om buorjende sintroiden te definiearjen as Euklidyske ôfstân. Foar in ynfierôfbylding fan px,y (wêrby't x en y de resolúsje yn piksels binne), is CK it swiertepunt fan it kluster; dit byld kin dan wurde segmentearre (klustere) yn K klusters mei K-means63. De lêste stappen fan it K-means klusteralgoritme binne:
Stap 2. Berekkene it lidmaatskip fan alle piksels neffens it hjoeddeiske sintrum. Bygelyks, it wurdt berekkene út 'e Euklidyske ôfstân d tusken it sintrum en elke piksel:
Stap 3. Wijs elke piksel ta oan it tichtste sintrum. Berekenje dan de K sintrumposysjes opnij as folget:
Stap 4. Werhelje it proses (fergelikingen (7) en (8)) oant de sintroiden konvergearje. De definitive resultaten fan 'e klusterkwaliteit binne sterk korrelearre mei de bêste kar fan inisjele sintroiden. Foar de PEEM-gegevensstruktuer fan stielôfbyldings is typysk X (x × y × λ) in kubus fan 3D-arraygegevens, wylst de x- en y-assen romtlike ynformaasje (pikselresolúsje) fertsjintwurdigje en de λ-as oerienkomt mei in spektrale ôfbylding fan fotonenerzjy. It K-means-algoritme wurdt brûkt om regio's fan belang yn X-PEEM-gegevens te ferkennen troch piksels (klusters of subblokken) te skieden neffens har spektrale funksjes en de bêste sintroiden (XAS-spektrale profilen) foar elke analytekluster te ekstrahearjen. It wurdt brûkt om romtlike ferdieling, lokale spektrale feroarings, oksidaasjegedrach en gemyske steaten te bestudearjen. Bygelyks, it K-means-klusteralgoritme waard brûkt foar FeL-râne- en Cr L-râne-regio's yn hjitwurke en kâldwalste X-PEEM. Ferskate oantallen K-klusters (regio's fan mikrostruktuer) waarden hifke om de optimale klusters en sintroiden te finen. As dizze getallen werjûn wurde, wurde de piksels opnij tawiisd oan de oerienkommende klustersintroïden. Elke kleurferdieling komt oerien mei it sintrum fan it kluster, wat de romtlike yndieling fan gemyske of fysike objekten sjen lit. De ekstrahearre sintroiden binne lineêre kombinaasjes fan suvere spektra.
Gegevens dy't de resultaten fan dizze stúdzje stypje binne beskikber op ridlik fersyk fan 'e respektive WC-auteur.
Sieurin, H. & Sandström, R. Breuktaaiens fan in laske duplex roestfrij stiel. Sieurin, H. & Sandström, R. Breuktaaiens fan in laske duplex roestfrij stiel. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Breuktaaiens fan laske duplex roestfrij stiel. 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. Breuktaaiens fan lassen duplex roestfrij stiel.Britannia. Fraksjoneel diel. fur. 73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Korrosjebestriding fan duplex roestfrij stiel yn selektearre organyske soeren en organyske soer/chloride-omjouwings. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Korrosjebestriding fan duplex roestfrij stiel yn selektearre organyske soeren en organyske soer/chloride-omjouwings.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. en Van Der Merwe, J. Korrosjebestriding fan duplex roestfrij stiel yn omjouwings mei guon organyske soeren en organyske soeren/chloriden. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH, & Van Der Merwe, J. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相stainless steel在特定的organic酸和organic酸/chlorinated environment的耐过性性.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. en Van Der Merwe, J. Korrosjebestriding fan duplex roestfrij stiel yn selektearre omjouwings fan organyske soeren en organyske soeren/chloriden.konservearmiddel. Materials Methods 57, 107–117 (2010).
Barrera, S. et al. Korrosje-oksidatyf gedrach fan Fe-Al-Mn-C duplexlegeringen. Materials 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Nije generaasje superduplex stielen foar apparatuer foar gas- en oaljeproduksje. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Nije generaasje superduplex stielen foar apparatuer foar gas- en oaljeproduksje.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Nije generaasje superduplex stielen foar oalje- en gasproduksjeapparatuer.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Nije generaasje superduplex stielen foar gas- en oaljeproduksjeapparatuer. Webinar E3S 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Undersyk nei it gedrach fan waarme deformaasje fan duplex roestfrij stiel klasse 2507. Metaal. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Undersyk nei it gedrach fan waarme deformaasje fan duplex roestfrij stiel klasse 2507. Metaal. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 2507. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. In stúdzje fan waarme deformaasjegedrach fan type 2507 duplex roestfrij stiel. Metaal. 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. en Utaisansuk, V. Undersyk nei it waarme deformaasjegedrach fan type 2507 duplex roestfrij stiel. Metaal.alma mater. trance. 48, 95–108 (2017).
Zhou, T. et al. Effekt fan kontroleare kâldwalzen op 'e mikrostruktuer en meganyske eigenskippen fan cerium-modifisearre super-duplex SAF 2507 roestfrij stiel. alma mater. de wittenskip. Britannia. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. et al. Strukturele en meganyske eigenskippen feroarsake troch termyske deformaasje fan cerium-modifisearre super-duplex SAF 2507 roestfrij stiel. J. Alma mater. opslachtank. technology. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Effekt fan seldsume ierde-eleminten op it oksidaasjegedrach fan austenitysk stiel by hege temperatuer. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Effekt fan seldsume ierde-eleminten op oksidaasjegedrach by hege temperatuer fan austenitysk stiel.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. en Zheng K. Ynfloed fan seldsume ierde-eleminten op it gedrach fan austenitysk stiel ûnder oksidaasje by hege temperatuer. 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. en Zheng K. Ynfloed fan seldsume ierde-eleminten op it gedrach fan austenityske stielen by oksidaasje by hege temperatuer.koros. de wittenskip. 164, 108359 (2020).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Effekten fan Ce op 'e mikrostruktuer en eigenskippen fan 27Cr-3.8Mo-2Ni super-ferrityske roestfrij stielen. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Effekten fan Ce op 'e mikrostruktuer en eigenskippen fan 27Cr-3.8Mo-2Ni super-ferrityske roestfrij stielen.Li Y., Yang G., Jiang Z., Chen K. en Sun S. Ynfloed fan Se op 'e mikrostruktuer en eigenskippen fan superferrityske roestfrij stielen 27Cr-3,8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ce 对27Cr-3.8Mo-2Ni 超铁素体不锈钢的显微组织和性能嚄。 Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Effekt fan Ce op 'e mikrostruktuer en eigenskippen fan 27Cr-3.8Mo-2Ni super-stiel roestfrij stiel. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Effekt fan Ce op mikrostruktuer en eigenskippen fan superferritysk roestfrij stiel 27Cr-3,8Mo-2Ni.Izeren teken. Steelmak 47, 67–76 (2020).