Tankewol foar jo besite oan Nature.com. Jo brûke in browserferzje mei beheinde CSS-stipe. Foar de bêste ûnderfining riede wy oan dat jo in bywurke browser brûke (of Kompatibiliteitsmodus yn Internet Explorer útskeakelje). Derneist, om trochgeande stipe te garandearjen, litte wy de side sjen sûnder stilen en JavaScript.
Toant in karrousel fan trije dia's tagelyk. Brûk de knoppen Foarige en Folgjende om troch trije dia's tagelyk te gean, of brûk de skúfknoppen oan 'e ein om troch trije dia's tagelyk te gean.
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 meastentiids assosjeare mei de ferneatiging fan dizze lagen, mar selden mei it ferskinen fan oerflak-inhomogeniteiten, ôfhinklik fan it mikroskopysk nivo. Yn dit wurk dominearret nanoskaal gemyske oerflakheterogeniteit, ûntdutsen troch spektroskopyske mikroskopie en chemometryske analyze, ûnferwachts de breuk en korrosje fan kâldwalsd cerium-modifisearre super duplex roestfrij stiel 2507 (SDSS) tidens syn waarme deformaasje. Hoewol röntgenfotoelektronmikroskopie in relatyf unifoarme dekking fan 'e natuerlike Cr2O3-laach sjen liet, wiene de passivaasjeprestaasjes fan 'e kâldwalsd SDSS min fanwegen de lokale fersprieding fan Fe3+-rike nano-eilannen op 'e Fe/Cr-oksidelaach. Dizze kennis op atomêre skaal 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 binne de anty-korrosje-eigenskippen fan ferrochroom taskreaun oan chromium, dat sterke oksiden/oksyhydroxiden foarmet en in passivearjend gedrach fertoant yn 'e measte omjouwings. Yn ferliking mei konvinsjonele (austenityske en ferrityske) roestfrij stiel 1, 2, 3, hawwe super duplex roestfrij stiel (SDSS) bettere korrosjebestriding en poerbêste meganyske eigenskippen. 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, wêrtroch't de tapassing útwreide wurdt nei fersmoargingskontrôle, gemyske konteners en de offshore oalje- en gasyndustry 4. It smelle berik fan waarmtebehannelingtemperatueren en minne foarmjouwing hinderje lykwols har brede praktyske tapassing. Dêrom is SDSS oanpast om de boppesteande prestaasjes te ferbetterjen. Bygelyks, de Ce-modifikaasje waard yntrodusearre yn SDSS 2507 (Ce-2507) mei in hege stikstofynhâld 6,7,8. It seldsume ierde-elemint (Ce) hat by in passende konsintraasje fan 0,08 gewichtsprosent 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 ferwurkberens wurde ek ferbettere9. Grutte hoemannichten stikstof kinne djoere nikkelynhâld ferfange, wêrtroch SDSS kosteneffektiver wurdt10.
Koartlyn is SDSS plastysk deformearre by ferskate temperatueren (kryogeen, kâld en hjit) om poerbêste meganyske eigenskippen te berikken6,7,8. De poerbêste korrosjebestriding fan SDSS troch de oanwêzigens fan in tinne oksidefilm op it oerflak wurdt lykwols beynfloede troch in protte faktoaren lykas inherente heterogeniteit troch de oanwêzigens fan heterogene fazen mei ferskillende nôtgrinzen, net winske delslach en ferskillende reaksjedeformaasjes fan austenityske en ferrityske fazen7. Dêrom wurdt de stúdzje fan 'e mikroskopyske domeineigenskippen fan sokke films oant it nivo fan' e elektroanyske struktuer krúsjaal foar it begripen fan SDSS-korrosje en fereasket komplekse eksperimintele techniken. Oant no ta hawwe oerflakgefoelige metoaden lykas Auger-elektronspektroskopie11 en röntgenfotoelektronspektroskopie12,13,14,15 en hurde röntgenfotoemisjemikroskopie (HAX-PEEM)16 oer it algemien gjin gemyske ferskillen yn oerflaklagen kinne detektearje. gemyske steaten fan itselde elemint op ferskate plakken yn 'e nanoskaalromte. Ferskate resinte stúdzjes hawwe lokalisearre oksidaasje fan chromium korrelearre mei it waarnommen korrosjegedrach fan austenityske roestfrij stielen17, martensityske stielen18 en SDSS19,20. 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, dy't in lytse grutte hawwe erfd as gefolch fan termomechanyske behanneling, binne tichtby elkoar, mar ferskille yn gearstalling en oksidaasjetastân16,21. Dêrom, om barsten fan oksidefilms en dêrnei putten te detektearjen, is it needsaaklik om oerflakheterogeniteit op mikroskopysk nivo te begripen. Nettsjinsteande dizze easken ûntbrekke kwantitative skattings lykas laterale heterogeniteit yn oksidaasje, foaral foar Fe op nano- en atomêre skaal, noch, en de korrelaasje dêrfan mei korrosjebestriding bliuwt ûnûndersocht. Oant koartlyn waard de gemyske tastân fan ferskate eleminten, lykas Fe en Ca22, op stielmonsters kwantitatyf karakterisearre mei sêfte röntgenfotoelektronmikroskopie (X-PEEM) yn nanoskaal synchrotronstrielingsfasiliteiten. Yn kombinaasje mei gemysk gefoelige röntgenabsorpsjespektroskopie (XAS) makket X-PEEM XAS-mjittingen mooglik mei hege romtlike en spektrale resolúsje, wêrtroch gemyske ynformaasje wurdt levere oer de gearstalling fan eleminten en har gemyske tastân mei in romtlike resolúsje oant trijeëntweintich nanometer skaal. Dizze spektromikroskopyske observaasje fan it begjin fasilitearret lokale gemyske observaasjes en kin gemyske feroarings yn 'e romte fan' e izerlaach oantoane dy't earder net ûndersocht binne.
Dizze stúdzje wreidet de foardielen fan PEEM út by it opspoaren fan gemyske ferskillen op nanoskaal en presintearret in ynsjochrike metoade foar oerflakanalyse op atomysk nivo foar it begripen fan it korrosjegedrach fan Ce-2507. It brûkt in klustere K-means24 chemometryske oanpak om de wrâldwide gemyske (hetero)homogeniteit fan 'e belutsen eleminten yn kaart te bringen, waans gemyske steaten wurde presintearre yn in statistyske foarstelling. Yn tsjinstelling ta korrosje dy't inisjearre wurdt troch de ferneatiging fan 'e chromiumoksidefilm yn it tradisjonele gefal, wurde minder passivaasje en legere korrosjebestriding op it stuit taskreaun oan lokalisearre Fe3+-rike nano-eilannen tichtby de Fe/Cr-oksidelaach, wat beskermjende eigenskippen kinne wêze. It okside ferneatiget de stippele film 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 in soere (pH = 1) wetterige oplossing 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 ûndergie by keamertemperatuer, joech de analyze ynsjoch yn mooglike falingsgebeurtenissen en neifolgjende korrosje. It lykweardige sirkwy (Fig. 1d) waard brûkt om it elektrogemyske impedânsjespektroskopie (EIS) spektrum oan te passen, en de oerienkommende fittingresultaten wurde werjûn yn Tabel 1. Unfolsleine healsirkels ferskine yn oplossingbehannele en hjitbewurke samples, wylst komprimearre healsirkels ferskine yn kâldwalsde tsjinhingers (Fig. .1b). Yn EIS-spektroskopie kin de straal fan 'e healsirkel beskôge wurde as de polarisaasjewjerstân (Rp)25,26. De Rp fan 'e mei oplossing behannele baan yn Tabel 1 is sawat 135 kΩ cm–2, lykwols binne de wearden fan hjitbewurke en kâldwalste baan folle leger, respektivelik 34,7 en 2,1 kΩ cm–2. Dizze wichtige reduksje yn Rp lit it skealike effekt fan plestike deformaasje sjen op passivaasje en korrosjebestriding, lykas te sjen is yn eardere rapporten27,28,29,30.
a Nyquist-, b, c Bode-impedânsje- en fazediagrammen, en d oerienkommende lykweardige circuitmodellen, wêrby't RS de elektrolytwjerstân is, Rp de polarisaasjewjerstân, en QCPE it okside is fan it konstante faze-elemint dat brûkt wurdt om de net-ideale kapasitans (n) te modellearjen. EIS-mjittingen wurde makke by iepen circuitpotinsjeel.
De simultane konstanten wurde werjûn yn 'e Bode-plot, mei in plateau yn it hege frekwinsjeberik dat de elektrolytwjerstân RS26 fertsjintwurdiget. As de frekwinsje ôfnimt, nimt de impedânsje ta en wurdt in negative fazehoeke fûn, wat in kapasitansjedominânsje oanjout. De fazehoeke nimt ta, behâldt in maksimum oer in relatyf breed frekwinsjeberik, en nimt dan ôf (Fig. 1c). Yn alle trije gefallen is dit maksimum lykwols noch minder as 90°, wat in net-ideaal kapasityf gedrach oanjout fanwegen kapasityf fersprieding. Dêrom wurdt it QCPE konstante faze-elemint (CPE) brûkt om ynterfaciale kapasitansjeferdielingen te fertsjintwurdigjen dy't ûntsteane út oerflakrûchheid of inhomogeniteit, benammen op atomêre skaal, fraktale geometry, elektrodeporositeit, net-unifoarme potinsjeel, en geometry mei de foarm fan elektroden31,32. CPE-impedânsje:
wêrby't j it imaginêre getal is en ω de hoekfrekwinsje. QCPE is in frekwinsje-ûnôfhinklike konstante dy't evenredich is mei it effektive iepen gebiet fan 'e elektrolyt. n is in diminsjeleas krêftgetal dat de ôfwiking fan in kondensator fan ideale kapasitânsje beskriuwt, d.w.s. hoe tichter n by 1 is, hoe tichter de CPE by suver kapasityf is, wylst as n tichtby nul is, it resistyf liket. Lytse ôfwikingen fan n, tichtby 1, jouwe oan dat it oerflak net-ideale kapasityf gedrach nei polarisaasjetests net goed is. De QCPE fan kâldwalsd SDSS is signifikant heger as dy fan syn tsjinhingers, 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 poerbêste korrosjebestriding fan SDSS fanwegen de oanwêzigens fan in passivearjende beskermjende oksidefilm op it oerflak17. Sokke passivearjende films binne meastentiids ryk oan Cr3+ oksiden en/of hydroxiden, benammen yn kombinaasje mei Fe2+, Fe3+ oksiden en/of (oksy)hydroxiden33. Nettsjinsteande deselde oerflakuniformiteit, passivearjende oksidelaach, en gjin waarnommen oerflakbarsten neffens mikroskopyske mjittingen6,7, is it korrosjegedrach fan hjitbewurke en kâldwalste SDSS oars, dus in yngeande stúdzje fan 'e mikrostrukturele skaaimerken is needsaaklik foar stieldeformaasje.
De mikrostruktuer fan misfoarme roestfrij stiel waard kwantitatyf bestudearre mei yntrinsike en synchrotron hege-enerzjy röntgenstrielen (Oanfoljende figueren 1, 2). In detaillearre analyze wurdt jûn yn 'e Oanfoljende ynformaasje. Hoewol d'r in algemiene konsensus is oer it type haadfaze, waarden ferskillen yn bulkfazefraksjes fûn, dy't neamd binne yn Oanfoljende tabel 1. Dizze ferskillen kinne te tankjen wêze oan inhomogene fazefraksjes oan it oerflak en yn it folume, dy't beynfloede wurde troch ferskillende röntgendiffraksje (XRD) deteksjedjipten. ) mei ferskillende enerzjyboarnen fan ynfallende fotonen34. Relatyf hege austenytfraksjes yn kâldgewalste eksimplaren bepaald troch XRD út in laboratoariumboarne jouwe bettere passivaasje en dan bettere korrosjebestriding35 oan, wylst krektere en statistyske resultaten tsjinoerstelde trends yn fazefraksjes suggerearje. 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 lieten in mear korrelige aard sjen, wat oanjout op mikrongrutte kerrels, wylst de glêde ringen dy't waarnommen waarden yn 'e kâldwalste eksimplaren (Oanfoljende Fig. 3) oanjûnen fan wichtige kerrelferfining oant nanogrutte yn earder wurk. Dit moat de foarming fan passive film en de tanimming fan korrosjebestriding befoarderje. Hegere dislokaasjetichtens wurdt meastentiids assosjeare mei legere wjerstân tsjin pitting, wat goed oerienkomt mei elektrochemyske mjittingen.
Feroarings yn 'e gemyske tastân fan 'e mikrodomeinen fan 'e wichtichste eleminten waarden systematysk bestudearre mei X-PEEM. Hoewol d'r mear legearingseleminten binne, binne Cr, Fe, Ni en Ce39 hjir keazen, om't Cr it kaaielemint is foar it foarmjen fan 'e passive film, Fe it haadelemint foar stiel is, en Ni ferbetteret passivaasje en balansearret de ferrite-austenityske faze. Struktuer en modifikaasje is it doel fan Ce. Troch it ôfstimmen fan 'e synchrotronstraalenerzjy, fong XAS de wichtichste skaaimerken fan Cr (L2.3 râne), Fe (L2.3 râne), Ni (L2.3 râne), en Ce (M4.5 râne) fan it oerflak. -2507 SDSS. Passende gegevensanalyse waard útfierd troch enerzjykalibraasje op te nimmen mei publisearre gegevens (bygelyks XAS op Fe L2, 3 ribben40,41).
Op fig. Fig. 2 toant X-PEEM-ôfbyldings fan hjitbewurke (Fig. 2a) en kâldwalste (Fig. 2d) Ce-2507 SDSS en oerienkommende XAS Cr en Fe L2,3 rânen op yndividueel markearre posysjes. De L2,3 XAS râne ûndersiket de net-besette 3d steaten fan elektroanen nei foto-eksitaasje op 'e 2p3/2 (L3 râne) en 2p1/2 (L2 râne) spin-baan splitsnivo's. Ynformaasje oer de valinsjetastân fan Cr waard krigen fan röntgendiffraksje-analyze fan 'e L2,3 râne yn Fig. 2b,d. Ferbiningsferliking. 42, 43 liet sjen dat fjouwer pieken A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV), en D (582.2 eV) waarden waarnommen tichtby de L3 râne, dy't oktaëdryske Cr3+ ioanen reflektearje, oerienkommende Cr2O3. De eksperimintele spektra binne yn oerienstimming mei teoretyske berekkeningen, lykas te sjen is yn panielen b en e, krigen fan meardere kristalfjildberekkeningen 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 Termyske ôfbylding fan X-PEEM hjitfoarme SDSS dy't oerienkomt mei râne b Cr L2.3 en râne c Fe L2.3, d Termyske ôfbylding X-PEEM fan kâldwalst SDSS dy't oerienkomt mei râne e Cr L2.3 en f Fe L2.3 fan kant (e). De XAS-spektra dy't op ferskate romtlike posysjes markearre binne op 'e termyske ôfbyldings (a, d) troch de oranje stippele linen yn (b) en (e) fertsjintwurdigje simulearre XAS-spektra fan Cr3+ mei in kristalfjildwearde fan 2.0 eV. Foar X-PEEM-ôfbyldings wurdt in termysk palet brûkt 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 tastân fan 'e tafoegings fan Ni- en Ce-legearingseleminten foar beide samples itselde. Oanfoljende tekening. Op fig. 5-9 wurde X-PEEM-ôfbyldings en oerienkommende XAS-spektra foar Ni en Ce op ferskate posysjes op it oerflak fan hjitbewurke en kâldwalsde samples sjen litten. Ni XAS toant de oksidaasjetastân fan Ni2+ oer it heule mjitten oerflak fan hjitbewurke en kâldwalsde samples (Oanfoljende Diskusje). It is opmerklik dat yn it gefal fan hjitbewurke samples it XAS-sinjaal fan Ce net waarnommen wurdt, wylst it spektrum fan Ce3+ fan kâldwalsde samples op ien punt waarnommen wurdt. De waarnimming fan Ce-plakken yn kâldwalsde samples liet sjen dat Ce benammen bestiet yn 'e foarm fan delslach.
Yn termysk deformearre SDSS waard gjin lokale strukturele feroaring yn XAS waarnommen oan 'e Fe L2.3-râne (Fig. 2c). Lykas te sjen is yn fig. 2f, feroaret de Fe-matrix lykwols mikroskopysk syn gemyske steat op sân willekeurich selektearre punten yn 'e kâldwalste SDSS. 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 mei multiplet 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 kombinaasjes 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 útdrukt wurdt as 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 it foarige wurk, hoewol de yntensiteitsferhâldingen fan 'e twa oars binne, is har yntensiteitsferhâlding eg/t2g ≈1, wylst yn dit gefal de waarnommen yntensiteitsferhâlding eg/t2g sawat 1 is. Dit slút de mooglikheid út dat allinich Fe3+ yn dit gefal oanwêzich is. As wy it gefal fan Fe3O4 mei kombinaasjes fan Fe2+ en Fe3+ beskôgje, is it bekend dat in swakker (sterk) earste skaaimerk yn 'e L3-râne fan Fe in lytsere (gruttere) ûnbesetting yn 'e t2g-tastân oanjout. Dit jildt foar Fe2+ (Fe3+), wat in tanimming fan it earste teken oanjout dat in tanimming fan it gehalte fan Fe2+47 oanjout. Dizze resultaten litte sjen dat Fe2+ en γ-Fe2O3, α-Fe2O3 en/of Fe3O4 oerhearskje op 'e kâldwalste oerflakken fan 'e kompositen.
Fergrutte termyske ôfbyldings fan foto-emisje-elektronen fan 'e (a, c) en (b, d) XAS-spektra oer de Fe L2,3-râne op ferskate romtlike posysjes binnen selektearre regio's 2 en E yn ôfb. 2d.
De krigen eksperimintele gegevens (Fig. 4a en Oanfoljende Fig. 11) waarden plotte en fergelike mei dy fan suvere ferbiningen 40, 41, 48. Yn prinsipe waarden trije ferskillende soarten eksperiminteel waarnommen Fe L-edge XAS-spektra (XAS-1, XAS-2 en XAS-3: Fig. 4a) waarnommen op romtlik ferskillende lokaasjes. Yn it bysûnder waard in spektrum fergelykber mei 2-a (oantsjutten as XAS-1) yn Fig. 3b waarnommen oer it heule gebiet fan belang, folge troch in 2-b-spektrum (oantsjutten as XAS-2), wylst in spektrum fergelykber mei E-3 waarnommen waard yn Fig. 3d (oantsjutten as XAS-3) is waarnommen op bepaalde lokalisearre lokaasjes. Meastentiids wurde fjouwer parameters brûkt om de valensjestaten te identifisearjen dy't oanwêzich binne yn in probe-monster: (1) L3- en L2-spektrale skaaimerken, (2) enerzjyposysjes fan L3- en L2-skaaimerken, (3) L3-L2-enerzjyferskil, (4) L2-yntensiteitsferhâlding /L3. Neffens fisuele observaasjes (Fig. 4a) binne alle trije Fe-komponinten, nammentlik Fe0, Fe2+, en Fe3+, oanwêzich op it oerflak fan 'e bestudearre SDSS. De berekkene yntensiteitsferhâlding L2/L3 joech ek de oanwêzigens fan alle trije komponinten oan.
a Waarnommen ferskillende trije 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 Fig. 3) fergelike mei simulearre XAS-fergelikingsspektra, oktaëders Fe2+, Fe3+, kristalfjildwearden fan respektivelik 1.0 eV en 1.5 eV, b–d Metten eksperimintele gegevens (XAS-1, XAS-2, XAS-3) en oerienkommende optimalisearre LCF-gegevens (fêste swarte line), en fergeliking fan XAS-3-spektra mei Fe3O4 (mingde steat fan Fe) en Fe2O3 (suvere Fe3+) standerts.
In lineêre kombinaasje (LCF) fit fan 'e trije noarmen40,41,48 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 beskôge fanwegen de lytse útstek dy't wy yn alle gegevens waarnommen hawwe en it feit dat ferrometaal 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.Eins detektearret X-PEEM Fe (~6 nm)49 djipper as de ferwachte dikte fan 'e oksidelaach (krekt mear as 4 nm), wêrtroch't sinjalen fan 'e izermatrix (Fe0) ûnder de passivaasjelaach deteksje mooglik binne. Ferskate kombinaasjes fan Fe2+ en Fe3+ waarden útfierd om de bêste mooglike oplossing te finen foar de waarnommen eksperimintele gegevens. Op fig. 4b toant figuer 4b de kombinaasje fan Fe2+ en Fe3+ yn it XAS-1-spektrum, wêr't de ferhâldingen fan Fe2+ en Fe3+ tichtby lizze, sawat 45%, wat in mingde oksidaasjetastân fan Fe oanjout. Wylst foar it XAS-2-spektrum it persintaazje fan Fe2+ en Fe3+ respektivelik ~30% en 60% wurdt. It gehalte oan Fe2+ is leger as dat fan Fe3+. De Fe2+ oant Fe3-ferhâlding fan 1:2 betsjut dat Fe3O4 foarme wurde kin by deselde ferhâlding fan Fe-ionen. Derneist, foar it XAS-3-spektrum, feroaren de persintaazjes fan Fe2+ en Fe3+ nei ~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, binne XAS-3-spektra tegearre mei ferskate Fe3+-standerts yn Fig. 4e plot, dy't oerienkomst sjen litte mei alle twa standerts as Peak B beskôge wurdt. De yntensiteit fan 'e skouder (A: fan Fe2+) en de yntensiteitsferhâlding B/A jouwe lykwols oan dat it spektrum fan XAS-3 tichtby, mar net itselde is as dat fan γ-Fe2O3. Yn ferliking mei bulk γ-Fe2O3 is de Fe2p XAS-yntensiteit fan 'e A SDSS-piek wat heger (Fig. 4e), wat in hegere Fe2+-yntensiteit oanjout. Hoewol it spektrum fan XAS-3 fergelykber is mei dat fan γ-Fe2O3, dêr't Fe3+ oanwêzich is yn sawol de Oh- as Td-posysjes, is de identifikaasje fan ferskillende valensjestaten en koördinaasje allinich troch de L2,3-râne of de L2/L3-yntensiteitsferhâlding noch altyd in probleem. In weromkommend ûnderwerp fan diskusje fanwegen de kompleksiteit fan 'e ferskate faktoaren dy't belutsen binne by it definitive spektrum41.
Neist de spektrale ûnderskieding fan 'e gemyske steaten fan' e hjirboppe beskreaune selektearre regio's fan belang, waard de wrâldwide gemyske heterogeniteit fan 'e kaaieleminten Cr en Fe beoardiele troch alle XAS-spektra te klassifisearjen dy't op it stekproefoppervlak waarden krigen mei de K-means klustermetoade. De râneprofilen Cr L waarden sa ynsteld dat se twa optimale klusters foarmen dy't romtlik ferdield wiene yn 'e hjitbewurke en kâldwalste eksimplaren werjûn yn Fig. 5. It is dúdlik dat gjin lokale strukturele feroarings waarden waarnommen, om't de twa sintroiden fan 'e XAS Cr-spektra tige ferlykber binne. Dizze spektrale foarmen fan 'e twa klusters binne hast identyk oan dy't oerienkomme mei Cr2O342, wat betsjut dat de Cr2O3-lagen relatyf unifoarm ferdield binne oer de SDSS.
in kluster fan K-means L-râne Cr-regio's, b oerienkommende XAS-sintroiden. Resultaten fan K-means X-PEEM-ferliking fan kâldwalste SDSS: c klusters fan K-means râneregio's fan Cr L2,3 en d oerienkommende XAS-sintroiden.
Om in kompleksere FeL-rânekaart te yllustrearjen, wurde fjouwer en fiif optimalisearre klusters en harren byhearrende sintroiden (spektrale ferdielingen) brûkt foar respektivelik hjitbewurke en kâldwalsde eksimplaren. Dêrom kin it persintaazje (%) fan Fe2+ en Fe3+ wurde krigen troch de LCF oan te passen dy't werjûn wurdt 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 \(\rm{Fe} + 2e^ – \to\rm {Fe}^{2 + (3 + )}\), dat is respektivelik 0.440 en 0.036 V. Gebieten mei in legere potinsjeel hawwe in hegere ynhâld fan Fe3+-ferbiningen. De potinsjele ferdieling yn in termysk deformearre stekproef hat in laachkarakter mei in maksimale feroaring fan sawat 0.119 V (Fig. 6a,b). Dizze potinsjele ferdieling is nau besibbe oan de oerflaktopografy (Fig. 6a). Gjin oare posysje-relatearre feroarings waarden waarnommen yn it ûnderlizzende lamellêre ynterieur (Fig. 6b). Krektoarsom, foar de kombinaasje fan ferskate oksiden mei ferskillende ynhâlden fan Fe2+ en Fe3+ yn kâldwalste SDSS, kin in net-uniforme aard fan 'e pseudopotinsjeel waarnommen wurde (Fig. 6c, d). Fe3+ oksiden en/of (oksy)hydroksiden binne de wichtichste komponinten fan korrosje yn stiel en binne permeabel foar soerstof en wetter50. Yn dit gefal kin sjoen wurde dat de eilannen ryk oan Fe3+ lokaal ferspraat binne en kinne wurde beskôge as korrosjegebieten. Yn dit gefal kin de gradiënt yn it potinsjeelfjild, ynstee fan de absolute wearde fan 'e potinsjeel, wurde beskôge as in yndikator foar de lokalisaasje fan aktive korrosjegebieten51. Dizze inhomogene ferdieling fan Fe2+ en Fe3+ op it oerflak fan 'e kâldwalste SDSS kin de lokale gemyske eigenskippen feroarje en in effektiver oerflak leverje yn oksidefilmskeuring en korrosjereaksjes, wêrtroch't de ûnderlizzende metaalmatrix kontinu korrodearje kin, wat resulteart yn ynterne inhomogeniteit en de beskermjende eigenskippen fan 'e passivearjende laach ferminderje.
K-gemiddelde klusters fan Fe L2,3 râneregio's en oerienkommende XAS-sintroiden foar a-c hjitwurke X-PEEM en d-f kâldwalste SDSS. a, d K-gemiddelde klusterplot oer de X-PEEM-ôfbylding. Rûsde pseudo-elektrodepotinsjalen (epseudo) wurde neamd tegearre mei K-gemiddelde klusterdiagrammen. De helderheid fan in X-PEEM-ôfbylding lykas de kleur yn Fig. 2 is direkt evenredich mei de röntgenabsorpsje-yntensiteit.
Relatyf unifoarm Cr, mar ferskillende gemyske tastân fan Fe liedt ta ferskillende oarsprong fan oksidefilmskeuringen en korrosjepatroanen yn waarmwalst en kâldwalst Ce-2507. Dizze eigenskip fan kâldwalst Ce-2507 is wol bekend. Oangeande de foarming fan oksiden en hydroxiden fan Fe yn atmosfearyske loft, wurde de folgjende reaksjes yn dit wurk as neutrale reaksjes ôfsletten:
Op basis fan 'e mjitting fan X-PEEM, barde de boppesteande reaksje yn 'e folgjende gefallen. In lytse skouder dy't oerienkomt mei Fe0 is assosjeare mei it ûnderlizzende metallyske izer. De reaksje fan metallysk Fe mei de omjouwing liedt ta de foarming fan in Fe(OH)2-laach (fergeliking (5)), dy't it Fe2+-sinjaal yn 'e XAS fan 'e L-râne fan Fe fersterket. Langere bleatstelling oan loft sil resultearje yn 'e foarming fan Fe3O4- en/of Fe2O3-oksiden nei Fe(OH)252,53. Twa soarten stabile Fe, Fe3O4 en Fe2O3, kinne ek foarmje yn in Cr3+-rike beskermjende laach, wêrby't Fe3O4 in unifoarme en gearhingjende struktuer foarkomt. De oanwêzigens fan beide resulteart yn mingde oksidaasjetastannen (XAS-1-spektrum). It XAS-2-spektrum komt benammen oerien mei Fe3O4. Wylst de XAS-3-spektra dy't op ferskate posysjes waarnommen binne, in folsleine konverzje nei γ-Fe2O3 oanjoegen. Omdat net-ynpakte röntgenstrielen in penetraasjedjipte hawwe fan sawat 50 nm, resultearret it sinjaal fan 'e ûnderlizzende laach yn in hegere yntensiteit fan 'e A-piek.
It XRD-spektrum lit sjen dat de Fe-komponint yn 'e oksidefilm in laachstruktuer hat, dy't kombinearre is mei de Cr-oksidelaach. Yn tsjinstelling ta de passivaasjekarakteristyk fan korrosje troch lokale inhomogeniteit fan Cr2O317, waard nettsjinsteande de unifoarme laach fan Cr2O3 yn dizze stúdzje, in lege korrosjebestriding waarnommen yn dit gefal, foaral foar kâldwalste samples. It waarnommen gedrach kin begrepen wurde as de heterogeniteit fan 'e gemyske oksidaasjetastân fan' e boppeste laach (Fe) dy't de korrosjeprestaasjes beynfloedet. De stadige oerdracht fan metaal- of soerstofionen yn it roaster troch deselde stoichiometry fan 'e boppeste (Fe-okside) en legere lagen (Cr-okside)52,53 liedt ta bettere ynteraksje (adhesion) tusken har. Dit ferbetteret op syn beurt de korrosjebestriding. Dêrom is trochgeande stoichiometry, d.w.s. ien oksidaasjetastân fan Fe, foarkar boppe hommelse stoichiometryske feroarings. Termysk deformearre SDSS hat in unifoarmer oerflak en in tichtere beskermjende laach, wat bettere korrosjebestriding leveret. Foar kâldwalst SDSS ferneatiget de oanwêzigens fan Fe3+-rike eilannen ûnder de beskermjende laach lykwols de yntegriteit fan it oerflak en feroarsaket galvanyske korrosje fan it tichtby lizzende substraat, wat liedt ta in ôfname fan Rp (Tabel 1) yn 'e EIS-spektra en syn korrosjebestriding. Dêrom beynfloedzje lokaal ferspriede eilannen ryk oan Fe3+ troch plestike deformaasje benammen de prestaasjes fan 'e korrosjebestriding, wat in trochbraak is yn dit wurk. Dêrom presintearret dizze stúdzje spektromikrografen fan 'e fermindering fan korrosjebestriding troch plestike deformaasje fan 'e bestudearre SDSS-samples.
Fierder, wylst seldsume ierdelegeringen yn dûbele faze stielen better prestearje, bliuwt de ynteraksje fan dit tafoege elemint mei de yndividuele stielmatrix yn termen fan korrosjegedrach ûntwykber basearre op spektroskopyske mikroskopy-observaasjes. It Ce-sinjaal (lâns de XAS M-râne) ferskynt mar op in pear posysjes tidens kâldwalzen, mar ferdwynt tidens waarme deformaasje fan 'e SDSS, wat oanjout op lokale ôfsetting fan Ce yn 'e stielmatrix ynstee fan homogene legering. Hoewol de meganyske eigenskippen fan SDSS net ferbettere binne6,7, ferminderet de oanwêzigens fan seldsume ierde-metalen de grutte fan 'e ynklúzjes en wurdt tocht dat it pitting by de oarsprong ûnderdrukt54.
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 hawwe de fraach beantwurde wêrom't roestfrij stiel korrodearret, sels as it bedekt is mei in beskermjende oksidelaach, troch kwantitatyf de mikrostruktuer, gemyske steat fan oerflakeigenskippen en sinjaalferwurking te bestudearjen mei K-means clustering. It is fêststeld dat Fe3+-rike eilannen, ynklusyf har oktaëdryske en tetraëdryske koördinaasje yn 'e heule struktuer fan mingde Fe2+/Fe3+, in boarne binne fan oksidefilmferneatiging en in boarne fan korrosje fan kâldwalste SDSS. Nano-eilannen dominearre troch Fe3+ liede ta minne korrosjebestriding, sels yn 'e oanwêzigens fan in foldwaande stoichiometryske Cr2O3-passivearjende laach. Neist de metodologyske foarútgong dy't makke is by it bepalen fan it effekt fan nanoskaalgemyske heterogeniteit op korrosje, wurdt ferwachte dat it hjoeddeiske wurk yngenieursprosessen sil ynspirearje om de korrosjebestriding fan roestfrij stiel te ferbetterjen tidens stielmeitsjen.
Om de Ce-2507 SDSS-blokken ta te rieden dy't yn dizze stúdzje brûkt waarden, waarden de mingde komponinten, ynklusyf de Fe-Ce-masterlegering fersegele mei suvere izeren buizen, smolten yn in 150 kg middelfrekwinsje-ynduksjeoven om smelten stiel te produsearjen en yn gietfoarmen getten. De metten gemyske gearstallingen (wt%) binne neamd yn Oanfoljende Tabel 2. De blok wurdt earst hjit foarme ta blokken. Dêrnei waard it stiel 60 minuten by 1050 °C gloeid oant in fêste oplossing, 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.
Ferwurkje silindryske samples (φ10 mm × 15 mm) foar hjitpersen mei de as fan 'e silinder parallel oan 'e deformaasjerjochting fan it blok. Hege-temperatuerkompresje waard útfierd mei in konstante spanningssnelheid yn it berik fan 0.01-10 s-1 by ferskate temperatueren yn it berik fan 1000-1150 °C mei in Gleeble-3800 termyske simulator. Foar deformaasje waarden de samples 2 minuten ferwaarme by de selektearre temperatuer mei in snelheid fan 10 °C s-1 om de temperatuergradiïnt te eliminearjen. Nei it berikken fan temperatueruniformiteit waarden de samples deformearre ta in wiere spanningswearde fan 0.7. Nei deformaasje wurdt it fuortendaliks mei wetter ôfblust om de deformearre struktuer te behâlden. Dêrnei waarden de ferhurde samples parallel oan 'e rjochting fan kompresje snien. Foar dizze spesifike stúdzje hawwe wy in sample keazen dat termysk deformearre is by 1050 °C, 10 s-1 fanwegen in hegere waarnommen mikrohurdens as oare samples.
Bulkmonsters (80 × 10 × 17 mm3) fan 'e fêste oplossing Ce-2507 waarden testen op in trijefase asynchrone twa-rols deformaasjemasine LG-300, dy't de bêste meganyske eigenskippen levere ûnder alle oare deformaasjeklassen6. De spanningssnelheid en diktereduksje wiene respektivelik 0,2 m·s-1 en 5% foar elk paad.
In elektrogemysk wurkstasjon fan Autolab PGSTAT128N waard brûkt om SDSS elektrogemysk te mjitten nei kâldwalzen oant 90% diktereduksje (1,0 lykweardige wiere spanning) en hjitpersen oant 0,7 wiere spanning by 1050 °C en 10 s-1. 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. Dêrnei waard it monster getten mei epoxyhars, wêrtroch in wurkgebiet fan 1 cm2 as wurkelektrode oerbleau (it ûnderste oerflak fan it silindryske monster). Wês foarsichtich by it útharden fan 'e epoxy en by it folgjende skuren en polijsten om barsten te foarkommen. It wurkoerflak wurdt oerlappe en gepolijst mei in diamantpolijstsuspensje mei in dieltsjegrutte fan 1 mikron, skjinmakke mei destillearre wetter en ethanol en droege yn kâlde loft. Foar elektrogemyske mjittingen waarden de gepolijste monsters ferskate dagen oan loft bleatsteld om in natuerlike oksidefilm te foarmjen. In wetterige oplossing fan FeCl3 (6,0 gew.%), stabilisearre mei HCl oant pH = 1,0 ± 0,01, is brûkt om de korrosje fan roestfrij stiel te fersnellen55, om't it fûn wurdt yn agressive omjouwings wêr't chloride-ionen oanwêzich binne mei sterke oksidearjende krêft en lege pH lykas oantsjutte troch ASTM. Foarstelde noarmen binne G48 en A923. De samples waarden 1 oere yn 'e testoplossing ûnderdompele foardat mjittingen waarden nommen om in steat tichtby stasjonêr te berikken. Foar fêste oplossing, hjitbewurke en kâldwalste samples wie it frekwinsjeberik fan 'e impedânsjemjitting 1 × 105 ~ 0,1 Hz, en de iepen-circuit potinsjeel (OPS) wie 5 mV, dat wie respektivelik 0,39, 0,33 en 0,25 VSCE. Elke elektrochemyske test fan elk sample waard teminsten trije kear werhelle ûnder deselde omstannichheden om de reprodusearberens fan gegevens te garandearjen.
Foar HE-SXRD-mjittingen waarden 1 × 1 × 1,5 mm3 rjochthoekige duplex stielen blokken metten op in hege-enerzjy Brockhouse wiggler line by CLS, Kanada om de faze gearstalling te kwantifisearjen56. Gegevensferzameling waard útfierd by keamertemperatuer yn Debye-Scherrer geometry of transportgeometrie. De golflingte fan röntgenstrielen kalibrearre nei de LaB6 kalibrant is 0,212561 Å, wat oerienkomt mei 58 keV, wat folle heger is as dy fan Cu Kα (8 keV) dy't gewoanlik brûkt wurdt as in laboratoarium röntgenboarne. It stekproef wurdt pleatst 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. Elk fan dizze gegevens waard sammele mei in Perkin Elmer gebietsdetektor, platte röntgendetektor, 200 µm piksels, 40 × 40 cm2, mei in eksposysjetiid fan 0,3 sekonden en 120 frames.
X-PEEM-mjittingen fan twa selektearre modelsystemen waarden útfierd by it PEEM-eindstasjon fan 'e Beamline MAXPEEM-line 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 striel wurdt krigen troch it mjitten fan it ionútfierspektrum fan N1s oant 1\(τ_g^ \ast\) fan it eksitaasjegebiet mei hv = 401 eV yn N2 en de ôfhinklikens fan 'e fotonenerzjy fan E3/2.57. Spektrale fit joech ΔE (spektrale linebreedte) ~0.3 eV oer 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 和通量≈1012 ph/s通过使用改进的SX-700 单色器和Si 1200 线mm−1 光栅用于Fe 2p L2,3 边缘、Cr 2p L2,32、Cr 2p L2,32边缘和Ce M4,5 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 的 过 逛X 通单色器 和 SI 1200 线 mm-1 光栅 于 Fe 2P 2P 2P L2.3 边缘、Cr 2p L2.3 边缘、Ni 2p L2.3 边缌 边缌 羹羌Dus, by it brûken fan in oanpaste SX-700 monochromator en in 1200-linige Si-raster. 3, Cr-râne 2p L2.3, Ni-râne 2p L2.3 en Ce-râne M4.5.Wreidzje de fotonenerzjy út yn stappen fan 0,2 eV. By elke enerzjy waarden PEEM-ôfbyldings opnommen mei in TVIPS F-216 CMOS-detektor mei in 2 x 2 binning glêstriedferbining dy't 1024 × 1024 piksels leveret yn in sichtfjild fan 20 µm. De bleatstellingstiid fan 'e ôfbyldings is 0,2 sekonden, mei in gemiddelde fan 16 frames. De enerzjy fan it fotoelektronôfbylding wurdt sa keazen dat it maksimale sekundêre elektronsignaal leveret. Alle mjittingen wurde útfierd by normale ynfal fan in lineêr polarisearre fotonstriel. Foar mear ynformaasje oer mjittingen, sjoch in eardere stúdzje58. Nei it bestudearjen fan 'e deteksjemodus foar totale elektronopbringst (TEY)59 en de tapassing dêrfan yn X-PEEM, wurdt de deteksjedjipte fan dizze metoade rûsd op ~4-5 nm foar it Cr-sinjaal en ~6 nm foar it Fe-sinjaal. 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 fan 'e oksidefilm. De XAS dy't sammele wurdt tichtby de FeL-râne is in mingsel fan izerokside XAS en FeO út 'e matrix. Yn it earste gefal is de yntensiteit fan 'e útstjoerde elektroanen te tankjen oan alle mooglike soarten elektroanen dy't bydrage oan TEY. In suver izersinjaal fereasket lykwols hegere kinetische enerzjy foar de elektroanen om troch de oksidelaach te gean, it oerflak te berikken en troch de analysator sammele te wurden. Yn dit gefal is it Fe0-sinjaal benammen te tankjen oan LVV Auger-elektroanen en sekundêre elektroanen dy't troch har útstjoerd wurde. Derneist ferfalt de TEY-yntensiteit dy't troch dizze elektroanen bydroegen wurdt tidens it ûntsnappingspaad fan elektroanen49, wêrtroch't de spektrale hantekening fan Fe0 yn 'e izer XAS-kaart fierder ferminderet.
It yntegrearjen fan datamining yn datakubes (X-PEEM-gegevens) is in wichtige stap yn it ekstrahearjen fan relevante ynformaasje (gemyske of fysike eigenskippen) op in multidimensionale manier. K-means-klustering wurdt breed brûkt op ferskate gebieten, ynklusyf masinefisy, ôfbyldingsferwurking, net-begeliede patroanherkenning, keunstmjittige yntelliginsje en klassifikaasje-analyze24. Bygelyks, K-means-klustering is goed tapast op it klustearjen fan hyperspektrale ôfbyldingsgegevens62. Yn prinsipe kin it K-means-algoritme foar gegevens mei meardere objekten se maklik groepearje neffens ynformaasje oer har attributen (fotonenerzjykarakteristiken). K-means-klustering is in iteratyf algoritme foar it ferdielen fan gegevens yn K net-oerlappende groepen (klusters), wêrby't elke piksel ta in spesifyk kluster heart, ôfhinklik fan 'e romtlike ferdieling fan gemyske ynhomogeniteit yn 'e stielen mikrostrukturele gearstalling. It K-means-algoritme bestiet út twa stappen: de earste stap berekkent de K sintroiden, en de twadde stap kent elk punt ta oan in kluster mei buorjende sintroiden. It swiertepunt fan in kluster wurdt definiearre as it rekkenkundige gemiddelde fan 'e gegevenspunten (XAS-spektra) fan dat kluster. Der binne ferskillende ôfstannen om buorjende sintroiden te definiearjen as Euklidyske ôfstannen. Foar in ynfierôfbylding fan px,y (x en y binne resolúsje yn piksels), 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. Berekenje de mjitte fan 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 heech korrelearre mei de optimale kar fan inisjele sintroiden63. 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 de enerzjyspektrale modus fan fotonen. It K-means-algoritme waard brûkt om regio's fan belang yn X-PEEM-gegevens te ferkennen troch piksels (klusters of subblokken) te skieden neffens har spektrale skaaimerken en it bêste sintroid (XAS-spektrale kromme) foar elke analyte (kluster) te ekstrahearjen. It wurdt brûkt om romtlike ferdieling, lokale spektrale feroarings, oksidaasjegedrach en gemyske steat te bestudearjen. Bygelyks waard it K-means-klusteralgoritme brûkt foar Fe L-râne- en Cr L-râne-regio's yn hjitwurke en kâldwalste X-PEEM. Ferskate oantallen K-klusters (mikrostrukturele regio's) waarden hifke om de bêste klusters en sintroiden te finen. As de grafyk werjûn wurdt, wurde de piksels opnij tawiisd oan de juste klustersintroïden. Elke kleurferdieling komt oerien mei it sintrum fan it kluster, en toant de romtlike yndieling fan gemyske of fysike objekten. De ekstrahearre sintroiden binne lineêre kombinaasjes fan suvere spektra.
Gegevens dy't de resultaten fan dizze stúdzje stypje binne op ridlik fersyk beskikber 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.projekt. fraktaal. bont. 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. 双相不锈钢在选定有机酸和有机酸/氯化物环境一觀蚄 Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH, & Van Der Merwe, J.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.anty-korrosyf. Metoade Mater 57, 107–117 (2010).
Barella S. et al. Korrosje-oksidearjende eigenskippen 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. E3S webinar. 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. 2507 级双相不锈钢的热变形行为研究。 Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507Kingklang, S. en Utaisansuk, V. Undersyk nei it gedrach fan hjitte deformaasje fan type 2507 duplex roestfrij stiel. Metaal.alma mater. trance. A 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. projekt. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. et al. Struktuer en meganyske eigenskippen fan cerium-modifisearre super-duplex SAF 2507 roestfrij stiel feroarsake troch hjitte deformaasje. 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.korrosje. de wittenskip. 164, 108359 (2020).