Nature.com ની મુલાકાત લેવા બદલ આભાર. તમે મર્યાદિત CSS સપોર્ટ સાથે બ્રાઉઝર વર્ઝનનો ઉપયોગ કરી રહ્યા છો. શ્રેષ્ઠ અનુભવ માટે, અમે ભલામણ કરીએ છીએ કે તમે અપડેટેડ બ્રાઉઝરનો ઉપયોગ કરો (અથવા ઇન્ટરનેટ એક્સપ્લોરરમાં સુસંગતતા મોડને અક્ષમ કરો). વધુમાં, ચાલુ સપોર્ટ સુનિશ્ચિત કરવા માટે, અમે શૈલીઓ અને JavaScript વિના સાઇટ બતાવીએ છીએ.
એકસાથે ત્રણ સ્લાઇડ્સનું કેરોયુઝલ દર્શાવે છે. એક સમયે ત્રણ સ્લાઇડ્સમાંથી આગળ વધવા માટે પહેલાના અને આગળના બટનોનો ઉપયોગ કરો, અથવા એક સમયે ત્રણ સ્લાઇડ્સમાંથી આગળ વધવા માટે અંતે સ્લાઇડર બટનોનો ઉપયોગ કરો.
વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતા સ્ટેનલેસ સ્ટીલ અને તેના બનાવટી સંસ્કરણો ક્રોમિયમ ઓક્સાઇડ ધરાવતા પેસિવેશન સ્તરને કારણે આસપાસની પરિસ્થિતિઓમાં કાટ સામે પ્રતિરોધક છે. સ્ટીલનું કાટ અને ધોવાણ સામાન્ય રીતે આ સ્તરોના વિનાશ સાથે સંકળાયેલું છે, પરંતુ ભાગ્યે જ સપાટીની અસંગતતાના દેખાવ સાથે, જે માઇક્રોસ્કોપિક સ્તર પર આધાર રાખે છે. આ કાર્યમાં, સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક માઇક્રોસ્કોપી અને કેમોમેટ્રિક વિશ્લેષણ દ્વારા શોધાયેલ નેનોસ્કેલ રાસાયણિક સપાટીની વિજાતીયતા, તેના ગરમ વિકૃતિ દરમિયાન કોલ્ડ રોલ્ડ સેરિયમ સંશોધિત સુપર ડુપ્લેક્સ સ્ટેનલેસ સ્ટીલ 2507 (SDSS) ના ફ્રેક્ચર અને કાટ પર અણધારી રીતે પ્રભુત્વ ધરાવે છે. જોકે એક્સ-રે ફોટોઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપીમાં કુદરતી Cr2O3 સ્તરનું પ્રમાણમાં સમાન કવરેજ દર્શાવવામાં આવ્યું હતું, Fe/Cr ઓક્સાઇડ સ્તર પર Fe3+ સમૃદ્ધ નેનોઆઇલેન્ડ્સના સ્થાનિક વિતરણને કારણે કોલ્ડ રોલ્ડ SDSS નું પેસિવેશન પ્રદર્શન નબળું હતું. આ અણુ સ્કેલ જ્ઞાન સ્ટેનલેસ સ્ટીલના કાટની ઊંડી સમજ પૂરી પાડે છે અને સમાન ઉચ્ચ-એલોય ધાતુઓના કાટ સામે લડવામાં મદદ કરશે તેવી અપેક્ષા છે.
સ્ટેનલેસ સ્ટીલની શોધ થઈ ત્યારથી, ફેરોક્રોમના કાટ-રોધક ગુણધર્મો ક્રોમિયમને આભારી છે, જે મજબૂત ઓક્સાઇડ/ઓક્સીહાઇડ્રોક્સાઇડ બનાવે છે અને મોટાભાગના વાતાવરણમાં નિષ્ક્રિય વર્તન દર્શાવે છે. પરંપરાગત (ઓસ્ટેનિટિક અને ફેરિટિક) સ્ટેનલેસ સ્ટીલ 1, 2, 3 ની તુલનામાં, સુપર ડુપ્લેક્સ સ્ટેનલેસ સ્ટીલ્સ (SDSS) માં વધુ સારી કાટ પ્રતિકાર અને ઉત્તમ યાંત્રિક ગુણધર્મો છે. વધેલી યાંત્રિક શક્તિ હળવા અને વધુ કોમ્પેક્ટ ડિઝાઇન માટે પરવાનગી આપે છે. તેનાથી વિપરીત, આર્થિક SDSS માં ખાડા અને તિરાડોના કાટ માટે ઉચ્ચ પ્રતિકાર છે, જેના પરિણામે સેવા જીવન લાંબુ થાય છે, જેના કારણે પ્રદૂષણ નિયંત્રણ, રાસાયણિક કન્ટેનર અને ઓફશોર તેલ અને ગેસ ઉદ્યોગમાં તેનો ઉપયોગ વિસ્તરે છે. જો કે, ગરમી સારવાર તાપમાનની સાંકડી શ્રેણી અને નબળી રચના તેમના વ્યાપક વ્યવહારિક ઉપયોગને અવરોધે છે. તેથી, ઉપરોક્ત કામગીરીને સુધારવા માટે SDSS માં ફેરફાર કરવામાં આવ્યો છે. ઉદાહરણ તરીકે, Ce ફેરફાર SDSS 2507 (Ce-2507) માં ઉચ્ચ નાઇટ્રોજન સામગ્રી 6,7,8 સાથે રજૂ કરવામાં આવ્યો હતો. 0.08 wt.% ની યોગ્ય સાંદ્રતા પર દુર્લભ પૃથ્વી તત્વ (Ce) DSS ના યાંત્રિક ગુણધર્મો પર ફાયદાકારક અસર કરે છે, કારણ કે તે અનાજ શુદ્ધિકરણ અને અનાજની સીમા શક્તિમાં સુધારો કરે છે. ઘસારો અને કાટ પ્રતિકાર, તાણ શક્તિ અને ઉપજ શક્તિ, અને ગરમ કાર્યક્ષમતામાં પણ સુધારો થાય છે9. મોટી માત્રામાં નાઇટ્રોજન મોંઘા નિકલ સામગ્રીને બદલી શકે છે, જે SDSS ને વધુ ખર્ચ-અસરકારક બનાવે છે10.
તાજેતરમાં, ઉત્તમ યાંત્રિક ગુણધર્મો 6,7,8 પ્રાપ્ત કરવા માટે SDSS ને વિવિધ તાપમાને (ક્રાયોજેનિક, ઠંડા અને ગરમ) પ્લાસ્ટિકલી વિકૃત કરવામાં આવ્યું છે. જો કે, સપાટી પર પાતળા ઓક્સાઇડ ફિલ્મની હાજરીને કારણે SDSS નો ઉત્તમ કાટ પ્રતિકાર ઘણા પરિબળોથી પ્રભાવિત થાય છે જેમ કે વિવિધ અનાજની સીમાઓ સાથે વિજાતીય તબક્કાઓની હાજરીને કારણે સહજ વિજાતીયતા, અનિચ્છનીય અવક્ષેપ અને વિવિધ પ્રતિભાવ. ઓસ્ટેનિટિક અને ફેરિટિક તબક્કાઓનું વિરૂપતા7. તેથી, ઇલેક્ટ્રોનિક માળખાના સ્તર સુધી આવી ફિલ્મોના માઇક્રોસ્કોપિક ડોમેન ગુણધર્મોનો અભ્યાસ SDSS કાટને સમજવા માટે મહત્વપૂર્ણ બને છે અને જટિલ પ્રાયોગિક તકનીકોની જરૂર પડે છે. અત્યાર સુધી, ઓગર ઇલેક્ટ્રોન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી11 અને એક્સ-રે ફોટોઇલેક્ટ્રોન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી12,13,14,15 અને હાર્ડ એક્સ-રે ફોટોઇમિશન માઇક્રોસ્કોપી (HAX-PEEM)16 જેવી સપાટી-સંવેદનશીલ પદ્ધતિઓ સામાન્ય રીતે સપાટીના સ્તરોમાં રાસાયણિક તફાવતો શોધવામાં નિષ્ફળ રહી છે. નેનોસ્કેલ જગ્યાના વિવિધ સ્થળોએ સમાન તત્વની રાસાયણિક સ્થિતિઓ. તાજેતરના કેટલાક અભ્યાસોએ ક્રોમિયમના સ્થાનિક ઓક્સિડેશનને ઓસ્ટેનિટિક સ્ટેનલેસ સ્ટીલ્સ17, માર્ટેન્સિટિક સ્ટીલ્સ18 અને SDSS19,20 ના અવલોકન કરાયેલ કાટ વર્તન સાથે સાંકળ્યું છે. જો કે, આ અભ્યાસો મુખ્યત્વે કાટ પ્રતિકાર પર Cr વિજાતીયતા (દા.ત., Cr3+ ઓક્સિડેશન સ્થિતિ) ની અસર પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. તત્વોની ઓક્સિડેશન સ્થિતિઓમાં બાજુની વિજાતીયતા સમાન ઘટક તત્વો, જેમ કે આયર્ન ઓક્સાઇડ સાથેના વિવિધ સંયોજનોને કારણે થઈ શકે છે. આ સંયોજનો, જે થર્મોમિકેનિકલ સારવારના પરિણામે નાના કદમાં વારસામાં મળ્યા છે, એકબીજાની નજીક છે, પરંતુ રચના અને ઓક્સિડેશન સ્થિતિમાં ભિન્ન છે16,21. તેથી, ઓક્સાઇડ ફિલ્મોના ક્રેકીંગ અને ત્યારબાદના પિટિંગને શોધવા માટે, માઇક્રોસ્કોપિક સ્તરે સપાટીની વિજાતીયતાને સમજવી જરૂરી છે. આ આવશ્યકતાઓ હોવા છતાં, ઓક્સિડેશનમાં બાજુની વિજાતીયતા જેવા જથ્થાત્મક અંદાજો, ખાસ કરીને નેનો- અને અણુ સ્કેલ પર Fe માટે, હજુ પણ અભાવ છે, અને કાટ પ્રતિકાર સાથે તેનો સંબંધ અન્વેષિત રહે છે. તાજેતરમાં સુધી, સ્ટીલના નમૂનાઓ પર Fe અને Ca22 જેવા વિવિધ તત્વોની રાસાયણિક સ્થિતિ નેનોસ્કેલ સિંક્રોટ્રોન રેડિયેશન સુવિધાઓમાં સોફ્ટ એક્સ-રે ફોટોઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી (X-PEEM) નો ઉપયોગ કરીને માત્રાત્મક રીતે દર્શાવવામાં આવતી હતી. રાસાયણિક રીતે સંવેદનશીલ એક્સ-રે શોષણ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (XAS) સાથે જોડાયેલ, X-PEEM ઉચ્ચ અવકાશી અને વર્ણપટીય રીઝોલ્યુશન સાથે XAS માપનને સક્ષમ કરે છે, જે તત્વોની રચના અને તેમની રાસાયણિક સ્થિતિ વિશે રાસાયણિક માહિતી પ્રદાન કરે છે જેમાં ત્રેવીસ નેનોમીટર સ્કેલ સુધી અવકાશી રીઝોલ્યુશન હોય છે. . શરૂઆતનું આ સ્પેક્ટ્રોમાઇક્રોસ્કોપિક અવલોકન સ્થાનિક રાસાયણિક અવલોકનોને સરળ બનાવે છે અને લોખંડના સ્તરની જગ્યામાં રાસાયણિક ફેરફારો દર્શાવી શકે છે જેની અગાઉ તપાસ કરવામાં આવી નથી.
આ અભ્યાસ નેનોસ્કેલ પર રાસાયણિક તફાવતો શોધવામાં PEEM ના ફાયદાઓને વિસ્તૃત કરે છે અને Ce-2507 ના કાટ વર્તનને સમજવા માટે એક સમજદાર અણુ-સ્તર સપાટી વિશ્લેષણ પદ્ધતિ રજૂ કરે છે. તે સામેલ તત્વોની વૈશ્વિક રાસાયણિક (વિષમ) એકરૂપતાને મેપ કરવા માટે ક્લસ્ટર્ડ K-means24 કેમોમેટ્રિક અભિગમનો ઉપયોગ કરે છે, જેની રાસાયણિક સ્થિતિઓ આંકડાકીય રજૂઆતમાં રજૂ કરવામાં આવે છે. પરંપરાગત કિસ્સામાં ક્રોમિયમ ઓક્સાઇડ ફિલ્મના વિનાશ દ્વારા શરૂ થયેલા કાટથી વિપરીત, હાલમાં Fe/Cr ઓક્સાઇડ સ્તરની નજીક સ્થાનિક Fe3+ સમૃદ્ધ નેનોઆઇલેન્ડ્સને ઓછા નિષ્ક્રિયતા અને ઓછા કાટ પ્રતિકારને આભારી છે, જે રક્ષણાત્મક ગુણધર્મો હોઈ શકે છે. ઓક્સાઇડ ડોટેડ ફિલ્મનો નાશ કરે છે અને કાટનું કારણ બને છે.
વિકૃત SDSS 2507 ના કાટ લાગવાના વર્તનનું મૂલ્યાંકન સૌપ્રથમ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ માપનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવ્યું હતું. આકૃતિ 1 માં ઓરડાના તાપમાને FeCl3 ના એસિડિક (pH = 1) જલીય દ્રાવણમાં પસંદ કરેલા નમૂનાઓ માટે Nyquist અને Bode વળાંકો દર્શાવવામાં આવ્યા છે. પસંદ કરેલ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ એક મજબૂત ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ તરીકે કાર્ય કરે છે, જે પેસિવેશન ફિલ્મના તૂટવાની વૃત્તિને દર્શાવે છે. જોકે સામગ્રી ઓરડાના તાપમાને સ્થિર પિટિંગમાંથી પસાર થઈ ન હતી, વિશ્લેષણથી શક્ય નિષ્ફળતાની ઘટનાઓ અને ત્યારબાદના કાટમાં સમજ મળી. ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઇમ્પિડન્સ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (EIS) સ્પેક્ટ્રમને ફિટ કરવા માટે સમકક્ષ સર્કિટ (આકૃતિ 1d) નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, અને અનુરૂપ ફિટિંગ પરિણામો કોષ્ટક 1 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. અપૂર્ણ અર્ધવર્તુળો સોલ્યુશન-ટ્રીટેડ અને હોટ-વર્ક્ડ નમૂનાઓમાં દેખાય છે, જ્યારે સંકુચિત અર્ધવર્તુળો કોલ્ડ-રોલ્ડ સમકક્ષોમાં દેખાય છે (આકૃતિ .1b). EIS સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીમાં, અર્ધવર્તુળની ત્રિજ્યાને ધ્રુવીકરણ પ્રતિકાર (Rp)25,26 તરીકે ગણી શકાય. કોષ્ટક 1 માં સોલ્યુશન-ટ્રીટેડ રનવેનો Rp લગભગ 135 kΩ cm–2 છે, જોકે, હોટ-વર્ક્ડ અને કોલ્ડ-રોલ્ડ રનવે રનવેના મૂલ્યો ઘણા ઓછા છે, અનુક્રમે 34.7 અને 2.1 kΩ cm–2. Rp માં આ નોંધપાત્ર ઘટાડો પેસિવેશન અને કાટ પ્રતિકાર પર પ્લાસ્ટિક વિકૃતિની હાનિકારક અસર દર્શાવે છે, જેમ કે અગાઉના અહેવાલો 27,28,29,30 માં દર્શાવવામાં આવ્યું છે.
a Nyquist, b, c બોડ ઇમ્પિડન્સ અને ફેઝ ડાયાગ્રામ, અને d અનુરૂપ સમકક્ષ સર્કિટ મોડેલ્સ, જ્યાં RS એ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પ્રતિકાર છે, Rp એ ધ્રુવીકરણ પ્રતિકાર છે, અને QCPE એ બિન-આદર્શ કેપેસીટન્સ (n) ને મોડેલ કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા સતત તબક્કા તત્વનો ઓક્સાઇડ છે. EIS માપન ઓપન સર્કિટ પોટેન્શિયલ પર કરવામાં આવે છે.
બોડ પ્લોટમાં એક સાથે સ્થિરાંકો દર્શાવવામાં આવ્યા છે, જેમાં ઉચ્ચ આવર્તન શ્રેણીમાં એક ઉચ્ચપ્રદેશ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પ્રતિકાર RS26 દર્શાવે છે. જેમ જેમ આવર્તન ઘટે છે, તેમ તેમ અવબાધ વધે છે અને નકારાત્મક તબક્કો કોણ જોવા મળે છે, જે કેપેસિટન્સ પ્રભુત્વ દર્શાવે છે. તબક્કો કોણ વધે છે, પ્રમાણમાં વિશાળ આવર્તન શ્રેણી પર મહત્તમ જાળવી રાખે છે, અને પછી ઘટે છે (આકૃતિ 1c). જો કે, ત્રણેય કિસ્સાઓમાં, આ મહત્તમ હજુ પણ 90° કરતા ઓછો છે, જે કેપેસિટિવ વિક્ષેપને કારણે બિન-આદર્શ કેપેસિટિવ વર્તન સૂચવે છે. આમ, QCPE સતત તબક્કો તત્વ (CPE) નો ઉપયોગ સપાટીની ખરબચડી અથવા અસંગતતામાંથી ઉદ્ભવતા ઇન્ટરફેસિયલ કેપેસિટન્સ વિતરણને રજૂ કરવા માટે થાય છે, ખાસ કરીને અણુ સ્કેલ પર, ફ્રેક્ટલ ભૂમિતિ, ઇલેક્ટ્રોડ છિદ્રાળુતા, બિન-સમાન સંભવિતતા અને ઇલેક્ટ્રોડ્સના આકાર સાથે ભૂમિતિ31,32. CPE અવબાધ:
જ્યાં j એ કાલ્પનિક સંખ્યા છે અને ω એ કોણીય આવર્તન છે. QCPE એ એક આવર્તન સ્વતંત્ર સ્થિરાંક છે જે ઇલેક્ટ્રોલાઇટના અસરકારક ખુલ્લા ક્ષેત્રના પ્રમાણસર છે. n એ એક પરિમાણહીન પાવર નંબર છે જે આદર્શ કેપેસિટન્સથી કેપેસિટરના વિચલનનું વર્ણન કરે છે, એટલે કે n 1 ની નજીક હોય છે, CPE શુદ્ધ કેપેસિટિવની નજીક હોય છે, જ્યારે n શૂન્યની નજીક હોય છે, તો તે પ્રતિકારક દેખાય છે. n ના નાના વિચલનો, 1 ની નજીક, ધ્રુવીકરણ પરીક્ષણો પછી સપાટીના બિન-આદર્શ કેપેસિટિવ વર્તનને સૂચવે છે. કોલ્ડ રોલ્ડ SDSS નું QCPE તેના સમકક્ષો કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે, જેનો અર્થ છે કે સપાટીની ગુણવત્તા ઓછી સમાન છે.
સ્ટેનલેસ સ્ટીલના મોટાભાગના કાટ પ્રતિકાર ગુણધર્મો સાથે સુસંગત, SDSS ની પ્રમાણમાં ઊંચી Cr સામગ્રી સામાન્ય રીતે સપાટી પર પેસિવેટિંગ રક્ષણાત્મક ઓક્સાઇડ ફિલ્મની હાજરીને કારણે SDSS ના ઉત્તમ કાટ પ્રતિકારમાં પરિણમે છે17. આવી પેસિવેટિંગ ફિલ્મો સામાન્ય રીતે Cr3+ ઓક્સાઇડ અને/અથવા હાઇડ્રોક્સાઇડથી સમૃદ્ધ હોય છે, મુખ્યત્વે Fe2+, Fe3+ ઓક્સાઇડ અને/અથવા (ઓક્સી) હાઇડ્રોક્સાઇડ સાથે સંયોજનમાં33. સમાન સપાટી એકરૂપતા, પેસિવેટિંગ ઓક્સાઇડ સ્તર અને માઇક્રોસ્કોપિક માપન અનુસાર સપાટી પર કોઈ અવલોકન કરાયેલ ક્રેકીંગ ન હોવા છતાં6,7, હોટ-વર્ક્ડ અને કોલ્ડ-રોલ્ડ SDSS નું કાટ વર્તન અલગ છે, તેથી સ્ટીલ વિકૃતિ માટે માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરલ લાક્ષણિકતાઓનો ઊંડાણપૂર્વક અભ્યાસ જરૂરી છે.
વિકૃત સ્ટેનલેસ સ્ટીલના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરનો માત્રાત્મક અભ્યાસ આંતરિક અને સિંક્રોટ્રોન ઉચ્ચ-ઊર્જા એક્સ-રેનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવ્યો હતો (પૂરક આકૃતિઓ 1, 2). પૂરક માહિતીમાં વિગતવાર વિશ્લેષણ આપવામાં આવ્યું છે. મુખ્ય તબક્કાના પ્રકાર પર સામાન્ય સર્વસંમતિ હોવા છતાં, બલ્ક તબક્કાના અપૂર્ણાંકોમાં તફાવત જોવા મળ્યા હતા, જે પૂરક કોષ્ટક 1 માં સૂચિબદ્ધ છે. આ તફાવતો સપાટી પર અને વોલ્યુમમાં અસંગત તબક્કાના અપૂર્ણાંકોને કારણે હોઈ શકે છે, જે ઘટના ફોટોનના વિવિધ ઉર્જા સ્ત્રોતો સાથે વિવિધ એક્સ-રે વિવર્તન (XRD) શોધ ઊંડાઈથી પ્રભાવિત થાય છે. ) પ્રયોગશાળા સ્ત્રોતમાંથી XRD દ્વારા નિર્ધારિત કોલ્ડ રોલ્ડ નમૂનાઓમાં પ્રમાણમાં ઉચ્ચ ઓસ્ટેનાઇટ અપૂર્ણાંક વધુ સારી નિષ્ક્રિયતા અને પછી વધુ સારી કાટ પ્રતિકાર સૂચવે છે35, જ્યારે વધુ સચોટ અને આંકડાકીય પરિણામો તબક્કાના અપૂર્ણાંકમાં વિપરીત વલણો સૂચવે છે. વધુમાં, સ્ટીલનો કાટ પ્રતિકાર અનાજ શુદ્ધિકરણની ડિગ્રી, અનાજના કદમાં ઘટાડો, માઇક્રોડિફોર્મેશનમાં વધારો અને થર્મોમિકેનિકલ સારવાર દરમિયાન થતી અવ્યવસ્થા ઘનતા પર પણ આધાર રાખે છે36,37,38. ગરમ-કામ કરેલા નમૂનાઓએ વધુ દાણાદાર પ્રકૃતિ દર્શાવી હતી, જે માઇક્રોન-કદના અનાજનું સૂચક હતું, જ્યારે કોલ્ડ-રોલ્ડ નમૂનાઓમાં જોવા મળેલા સરળ રિંગ્સ (પૂરક આકૃતિ 3) અગાઉના કાર્યમાં નેનોસાઇઝ કરવા માટે નોંધપાત્ર અનાજ શુદ્ધિકરણનું સૂચક હતા. આ નિષ્ક્રિય ફિલ્મની રચના અને કાટ પ્રતિકારમાં વધારો તરફેણ કરશે. ઉચ્ચ ડિસલોકેશન ઘનતા સામાન્ય રીતે ખાડા માટે ઓછા પ્રતિકાર સાથે સંકળાયેલી હોય છે, જે ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ માપન સાથે સારી રીતે સંમત થાય છે.
X-PEEM નો ઉપયોગ કરીને મુખ્ય તત્વોના માઇક્રોડોમેન્સની રાસાયણિક સ્થિતિમાં થતા ફેરફારોનો વ્યવસ્થિત રીતે અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. જોકે વધુ એલોયિંગ તત્વો છે, અહીં Cr, Fe, Ni અને Ce39 પસંદ કરવામાં આવ્યા છે, કારણ કે Cr એ નિષ્ક્રિય ફિલ્મ બનાવવા માટે મુખ્ય તત્વ છે, Fe સ્ટીલ માટે મુખ્ય તત્વ છે, અને Ni નિષ્ક્રિયતાને વધારે છે અને ફેરાઇટ-ઓસ્ટેનિટિક તબક્કાને સંતુલિત કરે છે. માળખું અને ફેરફાર એ Ce નો હેતુ છે. સિંક્રોટ્રોન બીમ ઊર્જાને ટ્યુન કરીને, XAS એ સપાટી પરથી Cr (L2.3 ધાર), Fe (L2.3 ધાર), Ni (L2.3 ધાર), અને Ce (M4.5 ધાર) ની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓને કેપ્ચર કરી. -2507 SDSS. પ્રકાશિત ડેટા (દા.ત. Fe L2 પર XAS, 3 પાંસળીઓ40,41) સાથે ઊર્જા માપાંકનનો સમાવેશ કરીને યોગ્ય ડેટા વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું.
આકૃતિ 2 માં, હોટ-વર્ક્ડ (આકૃતિ 2a) અને કોલ્ડ-રોલ્ડ (આકૃતિ 2d) Ce-2507 SDSS અને અનુરૂપ XAS Cr અને Fe L2,3 ધારની X-PEEM છબીઓ વ્યક્તિગત રીતે ચિહ્નિત સ્થાનો પર બતાવવામાં આવી છે. L2,3 XAS ધાર 2p3/2 (L3 ધાર) અને 2p1/2 (L2 ધાર) સ્પિન-ઓર્બિટ વિભાજન સ્તરો પર ફોટોએક્સિટેશન પછી ઇલેક્ટ્રોનની ખાલી 3d સ્થિતિઓનું અન્વેષણ કરે છે. Cr ની સંયોજકતા સ્થિતિ વિશેની માહિતી આકૃતિ 2b,d માં L2,3 ધારના એક્સ-રે વિવર્તન વિશ્લેષણમાંથી મેળવવામાં આવી હતી. લિંક સરખામણી. 42, 43 દર્શાવે છે કે L3 ધારની નજીક ચાર શિખરો A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV), અને D (582.2 eV) જોવા મળ્યા હતા, જે Cr2O3 ને અનુરૂપ અષ્ટકોષીય Cr3+ આયનોને પ્રતિબિંબિત કરે છે. પ્રાયોગિક સ્પેક્ટ્રા સૈદ્ધાંતિક ગણતરીઓ સાથે સુસંગત છે, જેમ કે પેનલ b અને e માં બતાવ્યા પ્રમાણે, 2.0 eV44 ના ક્રિસ્ટલ ફિલ્ડનો ઉપયોગ કરીને Cr L2.3 ઇન્ટરફેસ પર બહુવિધ ક્રિસ્ટલ ફિલ્ડ ગણતરીઓમાંથી મેળવેલ છે. હોટ-વર્ક્ડ અને કોલ્ડ-રોલ્ડ SDSS ની બંને સપાટીઓ Cr2O3 ના પ્રમાણમાં સમાન સ્તરથી કોટેડ છે.
ધાર b Cr L2.3 અને ધાર c Fe L2.3 ને અનુરૂપ X-PEEM હોટ-ફોર્મ્ડ SDSS ની થર્મલ છબી, d બાજુ (e) ના ધાર e Cr L2.3 અને f Fe L2.3 ને અનુરૂપ કોલ્ડ-રોલ્ડ SDSS ની થર્મલ છબી X-PEEM. (b) અને (e) માં નારંગી ડોટેડ રેખાઓ દ્વારા થર્મલ છબીઓ (a, d) પર ચિહ્નિત થયેલ વિવિધ અવકાશી સ્થિતિઓ પર પ્લોટ કરેલ XAS સ્પેક્ટ્રા 2.0 eV ના ક્રિસ્ટલ ફિલ્ડ મૂલ્ય સાથે Cr3+ ના સિમ્યુલેટેડ XAS સ્પેક્ટ્રાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. X-PEEM છબીઓ માટે, છબી વાંચનક્ષમતા સુધારવા માટે થર્મલ પેલેટનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જ્યાં વાદળીથી લાલ સુધીના રંગો એક્સ-રે શોષણની તીવ્રતા (નીચાથી ઉચ્ચ સુધી) ના પ્રમાણસર હોય છે.
આ ધાતુ તત્વોના રાસાયણિક વાતાવરણને ધ્યાનમાં લીધા વિના, બંને નમૂનાઓ માટે Ni અને Ce એલોયિંગ તત્વોના ઉમેરાઓની રાસાયણિક સ્થિતિ સમાન રહી. વધારાના ચિત્ર. આકૃતિ 5-9 પર, ગરમ-કામ કરેલા અને ઠંડા-રોલ્ડ નમૂનાઓની સપાટી પર વિવિધ સ્થાનો પર Ni અને Ce માટે X-PEEM છબીઓ અને અનુરૂપ XAS સ્પેક્ટ્રા બતાવે છે. Ni XAS ગરમ-કામ કરેલા અને ઠંડા-રોલ્ડ નમૂનાઓની સમગ્ર માપેલ સપાટી પર Ni2+ ની ઓક્સિડેશન સ્થિતિ દર્શાવે છે (પૂરક ચર્ચા). નોંધનીય છે કે ગરમ-કામ કરેલા નમૂનાઓના કિસ્સામાં, Ce નો XAS સિગ્નલ જોવા મળતો નથી, જ્યારે ઠંડા-રોલ્ડ નમૂનાઓના Ce3+ નો સ્પેક્ટ્રમ એક સમયે જોવા મળે છે. ઠંડા-રોલ્ડ નમૂનાઓમાં Ce ફોલ્લીઓના અવલોકન દર્શાવે છે કે Ce મુખ્યત્વે અવક્ષેપના સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
થર્મલી ડિફોર્મ્ડ SDSS માં, Fe L2.3 ધાર (આકૃતિ 2c) પર XAS માં કોઈ સ્થાનિક માળખાકીય ફેરફાર જોવા મળ્યો ન હતો. જો કે, આકૃતિ 2f માં બતાવ્યા પ્રમાણે, Fe મેટ્રિક્સ કોલ્ડ રોલ્ડ SDSS માં સાત રેન્ડમલી પસંદ કરેલા બિંદુઓ પર માઇક્રોસ્કોપિકલી તેની રાસાયણિક સ્થિતિમાં ફેરફાર કરે છે. વધુમાં, આકૃતિ 2f માં પસંદ કરેલા સ્થાનો પર Fe ની સ્થિતિમાં થતા ફેરફારોનો સચોટ ખ્યાલ મેળવવા માટે, સ્થાનિક સપાટી અભ્યાસ કરવામાં આવ્યા હતા (આકૃતિ 3 અને પૂરક આકૃતિ 10) જેમાં નાના ગોળાકાર પ્રદેશો પસંદ કરવામાં આવ્યા હતા. α-Fe2O3 સિસ્ટમોના Fe L2,3 ધાર અને Fe2+ ઓક્ટાહેડ્રલ ઓક્સાઇડના XAS સ્પેક્ટ્રાને 1.0 (Fe2+) અને 1.0 (Fe3+)44 ના સ્ફટિક ક્ષેત્રોનો ઉપયોગ કરીને મલ્ટિપલેટ ક્રિસ્ટલ ક્ષેત્ર ગણતરીઓનો ઉપયોગ કરીને મોડેલ કરવામાં આવ્યા હતા. આપણે નોંધીએ છીએ કે α-Fe2O3 અને γ-Fe2O3 માં અલગ અલગ સ્થાનિક સમપ્રમાણતાઓ છે45,46, Fe3O4 માં Fe2+ અને Fe3+,47, અને FeO45 બંનેનું સંયોજન ઔપચારિક રીતે દ્વિભાજક Fe2+ ઓક્સાઇડ (3d6) તરીકે છે. આપણે નોંધીએ છીએ કે α-Fe2O3 અને γ-Fe2O3 માં અલગ અલગ સ્થાનિક સમપ્રમાણતાઓ છે45,46, Fe3O4 માં Fe2+ અને Fe3+,47 બંનેનું સંયોજન છે, અને FeO45 ઔપચારિક રીતે દ્વિભાજક Fe2+ ઓક્સાઇડ (3d6) તરીકે છે.નોંધ કરો કે α-Fe2O3 અને γ-Fe2O3 માં અલગ અલગ સ્થાનિક સમપ્રમાણતાઓ છે45,46, Fe3O4 Fe2+ અને Fe3+,47 અને FeO45 બંનેને ઔપચારિક રીતે દ્વિભાજક ઓક્સાઇડ Fe2+ (3d6) ના સ્વરૂપમાં જોડે છે.નોંધ કરો કે α-Fe2O3 અને γ-Fe2O3 માં અલગ અલગ સ્થાનિક સમપ્રમાણતાઓ છે45,46, Fe3O4 માં Fe2+ અને Fe3+,47 ના સંયોજનો છે અને FeO45 ઔપચારિક દ્વિભાજક Fe2+ ઓક્સાઇડ (3d6) તરીકે કાર્ય કરે છે. α-Fe2O3 માં બધા Fe3+ આયનોમાં ફક્ત Oh સ્થિતિઓ હોય છે, જ્યારે γ-Fe2O3 ને સામાન્ય રીતે Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 સ્પિનલ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે જેમાં eg સ્થાનોમાં ખાલી જગ્યાઓ હોય છે. તેથી, γ-Fe2O3 માં Fe3+ આયનોમાં Td અને Oh બંને સ્થિતિઓ હોય છે. અગાઉના કાર્યમાં જણાવ્યા મુજબ, બંનેના તીવ્રતા ગુણોત્તર અલગ હોવા છતાં, તેમનો તીવ્રતા ગુણોત્તર eg/t2g ≈1 છે, જ્યારે આ કિસ્સામાં અવલોકન કરાયેલ તીવ્રતા ગુણોત્તર eg/t2g લગભગ 1 છે. આ આ કિસ્સામાં ફક્ત Fe3+ હાજર હોવાની શક્યતાને નકારી કાઢે છે. Fe2+ ​​અને Fe3+ ના સંયોજનો સાથે Fe3O4 ના કેસને ધ્યાનમાં લેતા, એ જાણીતું છે કે Fe ના L3 ધારમાં નબળું (મજબૂત) પ્રથમ લક્ષણ t2g સ્થિતિમાં નાની (વધુ) અવ્યવસ્થા સૂચવે છે. આ Fe2+ (Fe3+) ને લાગુ પડે છે, જે Fe2+47 ની સામગ્રીમાં વધારો દર્શાવતા પ્રથમ સંકેતમાં વધારો સૂચવે છે. આ પરિણામો દર્શાવે છે કે Fe2+ અને γ-Fe2O3, α-Fe2O3 અને/અથવા Fe3O4 સંયોજનોની કોલ્ડ-રોલ્ડ સપાટીઓ પર પ્રબળ છે.
આકૃતિ 2d માં પસંદ કરેલા પ્રદેશો 2 અને E માં વિવિધ અવકાશી સ્થાનો પર Fe L2,3 ધાર પર (a, c) અને (b, d) XAS સ્પેક્ટ્રાની વિસ્તૃત ફોટોએમિશન ઇલેક્ટ્રોન થર્મલ છબીઓ.
પ્રાપ્ત પ્રાયોગિક ડેટા (આકૃતિ 4a અને પૂરક આકૃતિ 11) ને પ્લોટ કરવામાં આવ્યો હતો અને શુદ્ધ સંયોજનો 40, 41, 48 સાથે સરખામણી કરવામાં આવી હતી. મૂળભૂત રીતે, પ્રાયોગિક રીતે અવલોકન કરાયેલા ત્રણ અલગ અલગ પ્રકારના Fe L-edge XAS સ્પેક્ટ્રા (XAS-1, XAS-2 અને XAS-3: આકૃતિ 4a) અવકાશી રીતે અલગ અલગ સ્થળોએ જોવા મળ્યા હતા. ખાસ કરીને, આકૃતિ 3b માં 2-a (XAS-1 તરીકે સૂચિત) જેવું સ્પેક્ટ્રમ સમગ્ર રસના ક્ષેત્રમાં જોવા મળ્યું હતું, ત્યારબાદ 2-b સ્પેક્ટ્રમ (XAS-2 તરીકે લેબલ થયેલ), જ્યારે આકૃતિ 3d માં E-3 જેવું સ્પેક્ટ્રમ (XAS-3 તરીકે ઓળખાય છે) ચોક્કસ સ્થાનિક સ્થળોએ જોવા મળ્યું છે. સામાન્ય રીતે, પ્રોબ નમૂનામાં હાજર સંયોજકતા સ્થિતિઓને ઓળખવા માટે ચાર પરિમાણોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે: (1) L3 અને L2 સ્પેક્ટ્રલ લક્ષણો, (2) L3 અને L2 લક્ષણોની ઊર્જા સ્થિતિ, (3) L3-L2 ઊર્જા તફાવત, (4) L2 તીવ્રતા ગુણોત્તર /L3. દ્રશ્ય અવલોકનો (આકૃતિ 4a) અનુસાર, ત્રણેય Fe ઘટકો, એટલે કે Fe0, Fe2+, અને Fe3+, અભ્યાસ કરેલ SDSS ની સપાટી પર હાજર છે. ગણતરી કરેલ તીવ્રતા ગુણોત્તર L2/L3 એ પણ ત્રણેય ઘટકોની હાજરી દર્શાવી હતી.
a સિમ્યુલેટેડ XAS ની સરખામણીમાં અવલોકન કરાયેલા ત્રણ અલગ અલગ પ્રાયોગિક ડેટા (સોલિડ લાઇન્સ XAS-1, XAS-2 અને XAS-3 આકૃતિ 2 અને આકૃતિ 3 માં 2-a, 2-b અને E-3 ને અનુરૂપ છે) સરખામણી સ્પેક્ટ્રા, ઓક્ટાહેડ્રોન Fe2+, Fe3+, અનુક્રમે 1.0 eV અને 1.5 eV ના સ્ફટિક ક્ષેત્ર મૂલ્યો, b–d માપેલ પ્રાયોગિક ડેટા (XAS-1, XAS-2, XAS-3) અને અનુરૂપ ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ LCF ડેટા (સોલિડ કાળી રેખા), અને Fe3O4 (Fe ની મિશ્ર સ્થિતિ) અને Fe2O3 (શુદ્ધ Fe3+) ધોરણો સાથે XAS-3 સ્પેક્ટ્રાની સરખામણી.
આયર્ન ઓક્સાઇડની રચનાનું માપન કરવા માટે ત્રણ ધોરણો 40,41,48 ના રેખીય સંયોજન (LCF) ફિટનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. આકૃતિ 4b–d માં બતાવ્યા પ્રમાણે, XAS-1, XAS-2 અને XAS-3 નામના ત્રણ પસંદ કરેલા Fe L-એજ XAS સ્પેક્ટ્રા માટે LCF લાગુ કરવામાં આવ્યું હતું જે સૌથી વધુ કોન્ટ્રાસ્ટ દર્શાવે છે. LCF ફિટિંગ માટે, બધા કિસ્સાઓમાં 10% Fe0 ધ્યાનમાં લેવામાં આવ્યું હતું કારણ કે અમે બધા ડેટામાં નાના લેજનું અવલોકન કર્યું હતું અને હકીકત એ છે કે ફેરસ ધાતુ સ્ટીલનો મુખ્ય ઘટક છે. ખરેખર, Fe (~6 nm)49 માટે X-PEEM ની પ્રોબેશન ડેપ્થ અંદાજિત ઓક્સિડેશન સ્તરની જાડાઈ (થોડી > 4 nm) કરતા મોટી છે, જે પેસિવેશન સ્તરની નીચે આયર્ન મેટ્રિક્સ (Fe0) માંથી સિગ્નલ શોધવાની મંજૂરી આપે છે. ખરેખર, Fe (~6 nm)49 માટે X-PEEM ની પ્રોબેશન ડેપ્થ અંદાજિત ઓક્સિડેશન સ્તરની જાડાઈ (થોડી > 4 nm) કરતા મોટી છે, જે પેસિવેશન સ્તરની નીચે આયર્ન મેટ્રિક્સ (Fe0) માંથી સિગ્નલ શોધવાની મંજૂરી આપે છે. Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм)49 больше, чем предполагаемая толщина слоя окисления (немнопоя немного > 49) обнаружить сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. ખરેખર, Fe (~6 nm)49 માટે પ્રોબ X-PEEM ઊંડાઈ ઓક્સિડેશન સ્તરની ધારેલી જાડાઈ (થોડી >4 nm) કરતા વધારે છે, જે પેસિવેશન સ્તર હેઠળ આયર્ન મેટ્રિક્સ (Fe0) માંથી સિગ્નલ શોધવાનું શક્ય બનાવે છે.હકીકતમાં, X-PEEM ઓક્સાઇડ સ્તરની અપેક્ષિત જાડાઈ (4 nm થી થોડી વધુ) કરતાં Fe (~6 nm)49 વધુ ઊંડાણમાં શોધે છે, જે પેસિવેશન સ્તરની નીચે આયર્ન મેટ્રિક્સ (Fe0) માંથી સિગ્નલો શોધવાની મંજૂરી આપે છે. અવલોકન કરાયેલ પ્રાયોગિક ડેટા માટે શ્રેષ્ઠ શક્ય ઉકેલ શોધવા માટે Fe2+ અને Fe3+ ના વિવિધ સંયોજનો કરવામાં આવ્યા હતા. આકૃતિ 4b માં XAS-1 સ્પેક્ટ્રમમાં Fe2+ અને Fe3+ નું સંયોજન બતાવવામાં આવ્યું છે, જ્યાં Fe2+ અને Fe3+ નું પ્રમાણ નજીક છે, લગભગ 45%, જે Fe ની મિશ્ર ઓક્સિડેશન સ્થિતિ સૂચવે છે. જ્યારે XAS-2 સ્પેક્ટ્રમ માટે, Fe2+ અને Fe3+ નું ટકાવારી અનુક્રમે ~30% અને 60% બને છે. Fe2+ નું પ્રમાણ Fe3+ કરતા ઓછું છે. Fe2+ થી Fe3 ગુણોત્તર 1:2 નો અર્થ એ છે કે Fe3O4 Fe આયનોના સમાન ગુણોત્તર પર રચાઈ શકે છે. વધુમાં, XAS-3 સ્પેક્ટ્રમ માટે, Fe2+ અને Fe3+ ના ટકાવારી ~10% અને 80% માં બદલાયા છે, જે Fe2+ નું Fe3+ માં ઉચ્ચ રૂપાંતર સૂચવે છે. ઉપર જણાવ્યા મુજબ, Fe3+ α-Fe2O3, γ-Fe2O3 અથવા Fe3O4 માંથી આવી શકે છે. Fe3+ ના સૌથી સંભવિત સ્ત્રોતને સમજવા માટે, XAS-3 સ્પેક્ટ્રાને આકૃતિ 4e માં વિવિધ Fe3+ ધોરણો સાથે પ્લોટ કરવામાં આવ્યા છે જે પીક B ને ધ્યાનમાં લેવામાં આવે ત્યારે બધા બે ધોરણો સાથે સમાનતા દર્શાવે છે. જો કે, ખભાની તીવ્રતા (A: Fe2+ માંથી) અને તીવ્રતા ગુણોત્તર B/A સૂચવે છે કે XAS-3 નું સ્પેક્ટ્રમ γ-Fe2O3 ની નજીક છે પરંતુ તેના જેટલું નથી. બલ્ક γ-Fe2O3 ની તુલનામાં, A SDSS શિખરની Fe 2p XAS તીવ્રતા થોડી વધારે છે (આકૃતિ 4e), જે Fe2+ ની ઊંચી તીવ્રતા દર્શાવે છે. જોકે XAS-3 નું સ્પેક્ટ્રમ γ-Fe2O3 જેવું જ છે, જ્યાં Fe3+ Oh અને Td બંને સ્થિતિમાં હાજર છે, વિવિધ સંયોજકતા સ્થિતિઓની ઓળખ અને ફક્ત L2,3 ધાર અથવા L2/L3 તીવ્રતા ગુણોત્તર દ્વારા સંકલન હજુ પણ એક સમસ્યા છે. અંતિમ સ્પેક્ટ્રમમાં સામેલ વિવિધ પરિબળોની જટિલતાને કારણે ચર્ચાનો વારંવાર આવતો વિષય41.
ઉપર વર્ણવેલ રસના પસંદ કરેલા પ્રદેશોના રાસાયણિક રાજ્યોના વર્ણપટ ભેદભાવ ઉપરાંત, K-મીન્સ ક્લસ્ટરિંગ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને નમૂના સપાટી પર મેળવેલા તમામ XAS સ્પેક્ટ્રાનું વર્ગીકરણ કરીને મુખ્ય તત્વો Cr અને Fe ની વૈશ્વિક રાસાયણિક વિજાતીયતાનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું. ધાર પ્રોફાઇલ્સ Cr L ને એવી રીતે સેટ કરવામાં આવ્યા હતા કે આકૃતિઓ 5 માં બતાવેલ હોટ-વર્ક્ડ અને કોલ્ડ-રોલ્ડ નમૂનાઓમાં અવકાશી રીતે વિતરિત બે શ્રેષ્ઠ ક્લસ્ટરો બનાવવામાં આવે. તે સ્પષ્ટ છે કે કોઈ સ્થાનિક માળખાકીય ફેરફારો જોવા મળ્યા નથી, કારણ કે XAS Cr સ્પેક્ટ્રાના બે સેન્ટ્રોઇડ ખૂબ સમાન છે. બે ક્લસ્ટરોના આ વર્ણપટ આકાર લગભગ Cr2O342 ને અનુરૂપ સમાન છે, જેનો અર્થ છે કે Cr2O3 સ્તરો SDSS પર પ્રમાણમાં સમાન રીતે વિતરિત થાય છે.
K-મીન્સ L-એજ Cr પ્રદેશોનું ક્લસ્ટર, b અનુરૂપ XAS સેન્ટ્રોઇડ્સ. કોલ્ડ-રોલ્ડ SDSS ની K-મીન્સ X-PEEM સરખામણીના પરિણામો: C-મીન્સ Cr ના K-મીન્સ ધાર પ્રદેશોના c ક્લસ્ટર L2,3 અને d અનુરૂપ XAS સેન્ટ્રોઇડ્સ.
વધુ જટિલ FeL ધાર નકશાને દર્શાવવા માટે, ચાર અને પાંચ ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ ક્લસ્ટરોઇડ્સ અને તેમના સંકળાયેલ સેન્ટ્રોઇડ્સ (સ્પેક્ટ્રલ વિતરણો) નો ઉપયોગ હોટ-વર્ક્ડ અને કોલ્ડ-રોલ્ડ નમૂનાઓ માટે અનુક્રમે કરવામાં આવે છે. તેથી, Fe2+ અને Fe3+ ની ટકાવારી (%) આકૃતિ 4 માં બતાવેલ LCF ને સમાયોજિત કરીને મેળવી શકાય છે. સપાટી ઓક્સાઇડ ફિલ્મની સૂક્ષ્મ રાસાયણિક અસંગતતા જાહેર કરવા માટે Fe0 ના કાર્ય તરીકે સ્યુડોઇલેક્ટ્રોડ સંભવિત એપ્સ્યુડોનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. એપ્સ્યુડોનો અંદાજ મિશ્રણ નિયમ દ્વારા આશરે કરવામાં આવે છે,
જ્યાં \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) બરાબર \(\rm{Fe} + 2e^ – \to\rm { Fe}^{2 + (3 + )}\) છે, જે અનુક્રમે 0.440 અને 0.036 V છે. ઓછી સંભાવના ધરાવતા વિસ્તારોમાં Fe3+ સંયોજનોનું પ્રમાણ વધુ હોય છે. ઉષ્મીય રીતે વિકૃત નમૂનામાં સંભવિત વિતરણમાં સ્તરીય પાત્ર હોય છે જેમાં મહત્તમ ફેરફાર લગભગ 0.119 V હોય છે (આકૃતિ 6a,b). આ સંભવિત વિતરણ સપાટીની ભૂગોળ (આકૃતિ 6a) સાથે ગાઢ રીતે સંબંધિત છે. અંતર્ગત લેમેલર આંતરિક ભાગમાં (આકૃતિ 6b) અન્ય કોઈ સ્થિતિ-સંબંધિત ફેરફારો જોવા મળ્યા નથી. તેનાથી વિપરીત, કોલ્ડ-રોલ્ડ SDSS માં Fe2+ અને Fe3+ ની વિવિધ સામગ્રી સાથે વિવિધ ઓક્સાઇડના સંયોજન માટે, સ્યુડોપોટેન્શિયલની બિન-સમાન પ્રકૃતિ અવલોકન કરી શકાય છે (આકૃતિ 6c, d). સ્ટીલમાં કાટ લાગવાના મુખ્ય ઘટકો Fe3+ ઓક્સાઇડ અને/અથવા (ઓક્સિ) હાઇડ્રોક્સાઇડ છે અને ઓક્સિજન અને પાણી માટે અભેદ્ય છે50. આ કિસ્સામાં, તે જોઈ શકાય છે કે Fe3+ થી સમૃદ્ધ ટાપુઓ સ્થાનિક રીતે વિતરિત થાય છે અને તેમને કાટ વિસ્તારો તરીકે ગણી શકાય. આ કિસ્સામાં, સંભવિત ક્ષેત્રના ઢાળને, સંભવિતના સંપૂર્ણ મૂલ્યને બદલે, સક્રિય કાટ વિસ્તારોના સ્થાનિકીકરણ માટે સૂચક તરીકે ગણી શકાય51. કોલ્ડ રોલ્ડ SDSS ની સપાટી પર Fe2+ અને Fe3+ નું આ અસંગત વિતરણ સ્થાનિક રાસાયણિક ગુણધર્મોને બદલી શકે છે અને ઓક્સાઇડ ફિલ્મ ક્રેકીંગ અને કાટ પ્રતિક્રિયાઓમાં વધુ અસરકારક સપાટી વિસ્તાર પ્રદાન કરી શકે છે, જેનાથી અંતર્ગત ધાતુ મેટ્રિક્સ સતત કાટ લાગવા દે છે, જેના પરિણામે આંતરિક અસંગતતા થાય છે. અને નિષ્ક્રિય સ્તરની રક્ષણાત્મક લાક્ષણિકતાઓ ઘટાડે છે.
a–c હોટ-વર્ક્ડ X-PEEM અને d–f કોલ્ડ-રોલ્ડ SDSS માટે Fe L2,3 ધારવાળા પ્રદેશો અને અનુરૂપ XAS સેન્ટ્રોઇડ્સના K-મીન ક્લસ્ટરોઇડ્સ. a, d K-મીન X-PEEM છબી પર ઓવરલેડ ક્લસ્ટર પ્લોટ. અંદાજિત સ્યુડોઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ્સ (એપિસોડો) નો ઉલ્લેખ K-મીન ક્લસ્ટર આકૃતિઓ સાથે કરવામાં આવ્યો છે. આકૃતિ 2 માં રંગ જેવી X-PEEM છબીની તેજસ્વીતા એક્સ-રે શોષણ તીવ્રતાના સીધા પ્રમાણસર છે.
પ્રમાણમાં એકસમાન Cr પરંતુ Fe ની અલગ રાસાયણિક સ્થિતિ હોટ-રોલ્ડ અને કોલ્ડ-રોલ્ડ Ce-2507 માં ઓક્સાઇડ ફિલ્મ ક્રેકીંગ અને કાટ પેટર્નના વિવિધ મૂળ તરફ દોરી જાય છે. કોલ્ડ-રોલ્ડ Ce-2507 નો આ ગુણધર્મ જાણીતો છે. વાતાવરણીય હવામાં Fe ના ઓક્સાઇડ અને હાઇડ્રોક્સાઇડની રચનાના સંદર્ભમાં, આ કાર્યમાં નીચેની પ્રતિક્રિયાઓ તટસ્થ પ્રતિક્રિયાઓ તરીકે બંધ કરવામાં આવી છે:
X-PEEM ના માપનના આધારે, ઉપરોક્ત પ્રતિક્રિયા નીચેના કિસ્સાઓમાં જોવા મળી. Fe0 ને અનુરૂપ એક નાનો ખભા અંતર્ગત ધાતુના આયર્ન સાથે સંકળાયેલ છે. પર્યાવરણ સાથે ધાતુ Fe ની પ્રતિક્રિયા Fe(OH)2 સ્તર (સમીકરણ (5)) ની રચના તરફ દોરી જાય છે, જે Fe ના L ધારના XAS માં Fe2+ સિગ્નલને વિસ્તૃત કરે છે. હવાના લાંબા સમય સુધી સંપર્કમાં રહેવાથી Fe(OH)252,53 પછી Fe3O4 અને/અથવા Fe2O3 ઓક્સાઇડની રચના થશે. બે પ્રકારના સ્થિર Fe, Fe3O4 અને Fe2O3, Cr3+ સમૃદ્ધ રક્ષણાત્મક સ્તરમાં પણ બની શકે છે, જ્યાં Fe3O4 એક સમાન અને સંયોજક માળખું પસંદ કરે છે. બંનેની હાજરી મિશ્ર ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ (XAS-1 સ્પેક્ટ્રમ) માં પરિણમે છે. XAS-2 સ્પેક્ટ્રમ મુખ્યત્વે Fe3O4 ને અનુરૂપ છે. જ્યારે ઘણી સ્થિતિઓ પર જોવા મળેલ XAS-3 સ્પેક્ટ્રા γ-Fe2O3 માં સંપૂર્ણ રૂપાંતર સૂચવે છે. અનરેપ્ડ એક્સ-રેની ઘૂંસપેંઠ ઊંડાઈ આશરે 50 nm હોવાથી, અંતર્ગત સ્તરમાંથી આવતા સિગ્નલ A શિખરની તીવ્રતામાં પરિણમે છે.
XRD સ્પેક્ટ્રમ દર્શાવે છે કે ઓક્સાઇડ ફિલ્મમાં Fe ઘટક એક સ્તરીય માળખું ધરાવે છે, જે Cr ઓક્સાઇડ સ્તર સાથે જોડાયેલું છે. Cr2O317 ની સ્થાનિક અસંગતતાને કારણે કાટની નિષ્ક્રિયતા લાક્ષણિકતાથી વિપરીત, આ અભ્યાસમાં Cr2O3 ના એકસમાન સ્તર હોવા છતાં, આ કિસ્સામાં ઓછો કાટ પ્રતિકાર જોવા મળ્યો હતો, ખાસ કરીને કોલ્ડ-રોલ્ડ નમૂનાઓ માટે. અવલોકન કરાયેલ વર્તનને કાટ કામગીરીને અસર કરતી ટોચના સ્તર (Fe) ની રાસાયણિક ઓક્સિડેશન સ્થિતિની વિજાતીયતા તરીકે સમજી શકાય છે. ઉપલા (Fe ઓક્સાઇડ) અને નીચલા સ્તરો (Cr ઓક્સાઇડ)52,53 ની સમાન સ્ટોઇકિયોમેટ્રીને કારણે જાળીમાં ધાતુ અથવા ઓક્સિજન આયનોનું ધીમું સ્થાનાંતરણ તેમની વચ્ચે વધુ સારી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા (સંલગ્નતા) તરફ દોરી જાય છે. આ, બદલામાં, કાટ પ્રતિકાર સુધારે છે. તેથી, સતત સ્ટોઇકિયોમેટ્રી, એટલે કે Fe ની એક ઓક્સિડેશન સ્થિતિ, અચાનક સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક ફેરફારો કરતાં વધુ સારી છે. થર્મલી વિકૃત SDSS માં વધુ સમાન સપાટી અને વધુ ગાઢ રક્ષણાત્મક સ્તર છે, જે વધુ સારી કાટ પ્રતિકાર પ્રદાન કરે છે. જોકે, કોલ્ડ-રોલ્ડ SDSS માટે, રક્ષણાત્મક સ્તર હેઠળ Fe3+-સમૃદ્ધ ટાપુઓની હાજરી સપાટીની અખંડિતતાને નષ્ટ કરે છે અને નજીકના સબસ્ટ્રેટના ગેલ્વેનિક કાટનું કારણ બને છે, જે EIS સ્પેક્ટ્રામાં Rp (કોષ્ટક 1) અને તેના કાટ પ્રતિકારમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે. તેથી, પ્લાસ્ટિક વિકૃતિને કારણે Fe3+ માં સમૃદ્ધ સ્થાનિક રીતે વિતરિત ટાપુઓ મુખ્યત્વે કાટ પ્રતિકાર કામગીરીને પ્રભાવિત કરે છે, જે આ કાર્યમાં એક સફળતા છે. તેથી, આ અભ્યાસ અભ્યાસ કરાયેલ SDSS નમૂનાઓના પ્લાસ્ટિક વિકૃતિને કારણે કાટ પ્રતિકારમાં ઘટાડાના સ્પેક્ટ્રોમાઇક્રોગ્રાફ્સ રજૂ કરે છે.
વધુમાં, જ્યારે ડ્યુઅલ ફેઝ સ્ટીલ્સમાં રેર અર્થ એલોયિંગ વધુ સારું પ્રદર્શન કરે છે, ત્યારે સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક માઇક્રોસ્કોપી અવલોકનોના આધારે, કાટ વર્તણૂકની દ્રષ્ટિએ આ ઉમેરાયેલા તત્વની વ્યક્તિગત સ્ટીલ મેટ્રિક્સ સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા અસ્પષ્ટ રહે છે. Ce સિગ્નલ (XAS M-એજ સાથે) કોલ્ડ રોલિંગ દરમિયાન માત્ર થોડી સ્થિતિઓ પર દેખાય છે, પરંતુ SDSS ના ગરમ વિકૃતિ દરમિયાન અદૃશ્ય થઈ જાય છે, જે સ્ટીલ મેટ્રિક્સમાં સજાતીય એલોયિંગને બદલે Ce ના સ્થાનિક નિક્ષેપન સૂચવે છે. જોકે SDSS ના યાંત્રિક ગુણધર્મોમાં સુધારો થયો નથી6,7, REE ની હાજરી સમાવેશના કદને ઘટાડે છે અને મૂળ54 પર પિટિંગને દબાવવાનું માનવામાં આવે છે.
નિષ્કર્ષમાં, આ કાર્ય નેનોસ્કેલ ઘટકોની રાસાયણિક સામગ્રીનું પ્રમાણ નક્કી કરીને સેરિયમ સાથે સંશોધિત 2507 SDSS ના કાટ પર સપાટીની વિજાતીયતાની અસર જાહેર કરે છે. અમે K-મીન્સ ક્લસ્ટરિંગનો ઉપયોગ કરીને માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર, સપાટીની લાક્ષણિકતાઓની રાસાયણિક સ્થિતિ અને સિગ્નલ પ્રોસેસિંગનો માત્રાત્મક અભ્યાસ કરીને રક્ષણાત્મક ઓક્સાઇડ સ્તર સાથે કોટેડ હોવા છતાં સ્ટેનલેસ સ્ટીલ કેમ કાટ લાગે છે તે પ્રશ્નનો જવાબ આપ્યો. તે સ્થાપિત થયું છે કે Fe3+-સમૃદ્ધ ટાપુઓ, મિશ્ર Fe2+/Fe3+ ની રચનામાં તેમના અષ્ટાહેડ્રલ અને ટેટ્રાહેડ્રલ સંકલન સહિત, ઓક્સાઇડ ફિલ્મ વિનાશનો સ્ત્રોત છે અને કોલ્ડ-રોલ્ડ SDSS ના કાટનો સ્ત્રોત છે. Fe3+ દ્વારા પ્રભુત્વ ધરાવતા નેનોઇસલેન્ડ્સ પૂરતા પ્રમાણમાં સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક Cr2O3 પેસિવેટિંગ સ્તરની હાજરીમાં પણ નબળા કાટ પ્રતિકાર તરફ દોરી જાય છે. કાટ પર નેનોસ્કેલ રાસાયણિક વિજાતીયતાની અસર નક્કી કરવામાં પદ્ધતિસરની પ્રગતિ ઉપરાંત, વર્તમાન કાર્ય સ્ટીલ નિર્માણ દરમિયાન સ્ટેનલેસ સ્ટીલના કાટ પ્રતિકારને સુધારવા માટે એન્જિનિયરિંગ પ્રક્રિયાઓને પ્રેરણા આપવાની અપેક્ષા છે.
આ અભ્યાસમાં ઉપયોગમાં લેવાતા Ce-2507 SDSS ઇંગોટ્સ તૈયાર કરવા માટે, શુદ્ધ લોખંડની નળીઓથી સીલ કરાયેલ Fe-Ce માસ્ટર એલોય સહિત મિશ્ર ઘટકોને 150 કિલોગ્રામ મધ્યમ આવર્તન ઇન્ડક્શન ભઠ્ઠીમાં પીગળવામાં આવ્યા હતા જેથી પીગળેલા સ્ટીલનું ઉત્પાદન થાય અને કાસ્ટિંગ મોલ્ડમાં રેડવામાં આવે. માપેલ રાસાયણિક રચનાઓ (wt %) પૂરક કોષ્ટક 2 માં સૂચિબદ્ધ છે. ઇંગોટને પહેલા બ્લોક્સમાં ગરમ ​​કરવામાં આવે છે. પછી સ્ટીલને 1050°C પર 60 મિનિટ માટે ઘન દ્રાવણમાં એનિલ કરવામાં આવ્યું હતું, અને પછી ઓરડાના તાપમાને પાણીમાં શાંત કરવામાં આવ્યું હતું. અભ્યાસ કરાયેલા નમૂનાઓનો તબક્કાઓ, અનાજના કદ અને આકારશાસ્ત્રનો અભ્યાસ કરવા માટે TEM અને DOE નો ઉપયોગ કરીને વિગતવાર અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. નમૂનાઓ અને ઉત્પાદન પ્રક્રિયા વિશે વધુ વિગતવાર માહિતી અન્ય સ્ત્રોતો 6,7 માં મળી શકે છે.
બ્લોકની વિકૃતિ દિશાની સમાંતર સિલિન્ડરની ધરી સાથે ગરમ દબાવવા માટે નળાકાર નમૂનાઓ (φ10 mm × 15 mm) ની પ્રક્રિયા કરો. ગ્લીબલ-3800 થર્મલ સિમ્યુલેટરનો ઉપયોગ કરીને 1000-1150°C ની રેન્જમાં વિવિધ તાપમાને 0.01-10 s-1 ની રેન્જમાં સતત તાણ દરે ઉચ્ચ-તાપમાન સંકોચન કરવામાં આવ્યું હતું. વિકૃતિ પહેલાં, તાપમાન ઢાળને દૂર કરવા માટે નમૂનાઓને પસંદ કરેલા તાપમાને 2 મિનિટ માટે 10 °C s-1 ના દરે ગરમ કરવામાં આવ્યા હતા. તાપમાન એકરૂપતા પ્રાપ્ત કર્યા પછી, નમૂનાઓને 0.7 ના સાચા તાણ મૂલ્ય સુધી વિકૃત કરવામાં આવ્યા હતા. વિકૃતિ પછી, વિકૃત માળખું જાળવવા માટે તેને તરત જ પાણીથી શાંત કરવામાં આવે છે. પછી કઠણ નમૂનાઓને સંકોચનની દિશાની સમાંતર કાપવામાં આવ્યા હતા. આ ચોક્કસ અભ્યાસ માટે, અમે 1050°C પર થર્મલી વિકૃત નમૂના પસંદ કર્યો, 10 s-1 અન્ય નમૂનાઓ કરતાં વધુ અવલોકન કરાયેલ માઇક્રોહાર્ડનેસને કારણે.
Ce-2507 સોલિડ સોલ્યુશનના જથ્થાબંધ (80 × 10 × 17 mm3) નમૂનાઓનું પરીક્ષણ ત્રણ-તબક્કાના અસિંક્રોનસ ટુ-રોલ ડિફોર્મેશન મશીન LG-300 પર કરવામાં આવ્યું હતું, જેણે અન્ય તમામ ડિફોર્મેશન વર્ગોમાં શ્રેષ્ઠ યાંત્રિક ગુણધર્મો પ્રદાન કર્યા હતા. દરેક પાથ માટે સ્ટ્રેન રેટ અને જાડાઈ ઘટાડો અનુક્રમે 0.2 m·s-1 અને 5% હતો.
1050 oC અને 10 s-1 પર કોલ્ડ રોલિંગ દ્વારા 90% જાડાઈ ઘટાડા (1.0 સમકક્ષ ટ્રુ સ્ટ્રેન) અને 0.7 ટ્રુ સ્ટ્રેન સુધી ગરમ દબાવીને SDSS માપવા માટે ઓટોલેબ PGSTAT128N ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ વર્કસ્ટેશનનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. વર્કસ્ટેશનમાં ત્રણ-ઇલેક્ટ્રોડ સેલ છે જેમાં સંતૃપ્ત કેલોમેલ ઇલેક્ટ્રોડ સંદર્ભ ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે, ગ્રેફાઇટ કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડ અને કાર્યકારી ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે SDSS નમૂના સાથે છે. નમૂનાઓને 11.3 મીમી વ્યાસવાળા સિલિન્ડરોમાં કાપવામાં આવ્યા હતા, જેની બાજુઓ પર કોપર વાયર સોલ્ડર કરવામાં આવ્યા હતા. પછી નમૂનાને ઇપોક્સી રેઝિનથી રેડવામાં આવ્યો હતો, જેમાં કાર્યકારી ઇલેક્ટ્રોડ (નળાકાર નમૂનાની નીચલી સપાટી) તરીકે 1 સેમી 2 નો કાર્યરત ખુલ્લો વિસ્તાર છોડી દેવામાં આવ્યો હતો. ઇપોક્સીના ઉપચાર દરમિયાન અને ત્યારબાદ સેન્ડિંગ અને પોલિશિંગ દરમિયાન ક્રેકીંગ ટાળવા માટે કાળજી રાખો. કાર્યકારી સપાટીને 1 માઇક્રોનના કણ કદવાળા ડાયમંડ પોલિશિંગ સસ્પેન્શનથી લેપ અને પોલિશ કરવામાં આવે છે, નિસ્યંદિત પાણી અને ઇથેનોલથી સાફ કરવામાં આવે છે અને ઠંડી હવામાં સૂકવવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ માપન પહેલાં, પોલિશ્ડ નમૂનાઓને કુદરતી ઓક્સાઇડ ફિલ્મ બનાવવા માટે ઘણા દિવસો સુધી હવામાં ખુલ્લા રાખવામાં આવ્યા હતા. સ્ટેનલેસ સ્ટીલના કાટને વેગ આપવા માટે FeCl3 (6.0 wt.%) ના જલીય દ્રાવણનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે, જે HCl થી pH = 1.0 ± 0.01 સુધી સ્થિર થાય છે, કારણ કે તે આક્રમક વાતાવરણમાં જોવા મળે છે જ્યાં ક્લોરાઇડ આયનો મજબૂત ઓક્સિડાઇઝિંગ શક્તિ અને ASTM દ્વારા નિર્દિષ્ટ pH સાથે હાજર હોય છે. પ્રસ્તાવિત ધોરણો G48 અને A923 છે. સ્થિરની નજીકની સ્થિતિ સુધી પહોંચવા માટે કોઈપણ માપન લેવામાં આવે તે પહેલાં નમૂનાઓને 1 કલાક માટે પરીક્ષણ દ્રાવણમાં ડૂબાડવામાં આવ્યા હતા. ઘન દ્રાવણ, ગરમ-કામ કરેલા અને ઠંડા-રોલ્ડ નમૂનાઓ માટે, અવબાધ માપન આવર્તન શ્રેણી 1 × 105 ~ 0.1 Hz હતી, અને ઓપન-સર્કિટ પોટેન્શિયલ (OPS) 5 mV હતી, જે અનુક્રમે 0.39, 0.33 અને 0.25 VSCE હતી. ડેટા પ્રજનનક્ષમતા સુનિશ્ચિત કરવા માટે કોઈપણ નમૂનાના દરેક ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પરીક્ષણને સમાન પરિસ્થિતિઓ હેઠળ ઓછામાં ઓછા ત્રણ વખત પુનરાવર્તિત કરવામાં આવ્યું હતું.
HE-SXRD માપન માટે, CLS, કેનેડા ખાતે ઉચ્ચ-ઊર્જા બ્રોકહાઉસ વિગલર લાઇન પર 1 × 1 × 1.5 mm3 લંબચોરસ ડુપ્લેક્સ સ્ટીલ બ્લોક્સ માપવામાં આવ્યા હતા જેથી ફેઝ કમ્પોઝિશનનું પ્રમાણ નક્કી કરી શકાય. ડેબી-શેરર ભૂમિતિ અથવા પરિવહન ભૂમિતિમાં ઓરડાના તાપમાને ડેટા સંગ્રહ હાથ ધરવામાં આવ્યો હતો. LaB6 કેલિબ્રન્ટમાં માપાંકિત એક્સ-રેની તરંગલંબાઇ 0.212561 Å છે, જે 58 keV ને અનુરૂપ છે, જે સામાન્ય રીતે પ્રયોગશાળા એક્સ-રે સ્ત્રોત તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતા Cu Kα (8 keV) કરતા ઘણી વધારે છે. નમૂના ડિટેક્ટરથી 740 mm ના અંતરે મૂકવામાં આવે છે. દરેક નમૂનાનું શોધ વોલ્યુમ 0.2 × 0.3 × 1.5 mm3 છે, જે બીમના કદ અને નમૂનાની જાડાઈ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. આ દરેક ડેટા પર્કિન એલ્મર એરિયા ડિટેક્ટર, ફ્લેટ પેનલ એક્સ-રે ડિટેક્ટર, 200 µm પિક્સેલ્સ, 40 × 40 cm2 નો ઉપયોગ કરીને 0.3 સેકન્ડ અને 120 ફ્રેમના એક્સપોઝર સમયનો ઉપયોગ કરીને એકત્રિત કરવામાં આવ્યો હતો.
MAX IV પ્રયોગશાળા (લંડ, સ્વીડન) માં બીમલાઇન MAXPEEM લાઇનના PEEM એન્ડ સ્ટેશન પર બે પસંદ કરેલા મોડેલ સિસ્ટમ્સના X-PEEM માપન હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા. ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ માપનની જેમ જ નમૂનાઓ તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા. તૈયાર કરેલા નમૂનાઓને ઘણા દિવસો સુધી હવામાં રાખવામાં આવ્યા હતા અને સિંક્રોટ્રોન ફોટોનથી ઇરેડિયેટ કરવામાં આવતા પહેલા અલ્ટ્રાહાઇ વેક્યુમ ચેમ્બરમાં ગેસ દૂર કરવામાં આવ્યા હતા. ઉત્તેજના ક્ષેત્રના N 1 s થી 1\(\pi _g^ \ast\) સુધીના આયન આઉટપુટ સ્પેક્ટ્રમને N2 માં hv = 401 eV અને ફોટોન ઊર્જાની E3/2.57 પર અવલંબન સાથે માપીને બીમનું ઉર્જા રીઝોલ્યુશન મેળવવામાં આવે છે. સ્પેક્ટ્રલ ફિટે માપેલ ઉર્જા શ્રેણી કરતાં ΔE (સ્પેક્ટ્રલ લાઇનવિડ્થ) ~0.3 eV આપ્યું. તેથી, Fe 2p L2,3 એજ, Cr 2p L2,3 એજ, Ni 2p L2,3 એજ અને Ce M4,5 એજ માટે Si 1200-લાઇન mm−1 ગ્રેટિંગ સાથે સંશોધિત SX-700 મોનોક્રોમેટરનો ઉપયોગ કરીને બીમલાઇન ઊર્જા રીઝોલ્યુશન E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 અને ફ્લક્સ ≈1012 ph/s હોવાનો અંદાજ લગાવવામાં આવ્યો હતો. તેથી, Fe 2p L2.3 ધાર, Cr 2p L2.3 ધાર, Ni 2p L2.3 ધાર અને Ce M4.5 ધાર માટે Si 1200-લાઇન mm−1 ગ્રેટિંગ સાથે સંશોધિત SX-700 મોનોક્રોમેટરનો ઉપયોગ કરીને બીમલાઇન ઊર્જા રીઝોલ્યુશન E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 અને ફ્લક્સ ≈1012 ph/s હોવાનો અંદાજ લગાવવામાં આવ્યો હતો. Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка было оценено как E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ > 2000 и поток ≈101012 модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 штрихов/мм для Fe кромка 2p L2,3, кромка Cr 2p L2,3, кромка, L2,32,32 આમ, Fe એજ 2p L2,3, Cr એજ 2p L2.3, Ni એજ 2p L2.3, અને Ce એજ M4.5 માટે 1200 લાઇન/mm ની Si ગ્રેટિંગ સાથે સંશોધિત SX-700 મોનોક્રોમેટરનો ઉપયોગ કરીને બીમ ચેનલના ઉર્જા રીઝોલ્યુશનનો અંદાજ E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 અને ફ્લક્સ ≈1012 f/s તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો.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 通过佔能量分辨率估计为E单色器和Si 1200 线mm−1 光栅用于Fe 2p L2,3 边缘、Cr 2p L2,3 边缘、Ni 2p L2,3 边缘咘弘弘弘光栅用于因此, 光束线 能量 分辨率 为 为 为 δe = 700 EV/0.3 EV> 2000 和 ≈1012 PH/S 通辨率 通过单色器 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 边缘、Ni 2p L2.3 边缘 光栅 于આમ, જ્યારે સંશોધિત SX-700 મોનોક્રોમેટર અને 1200 લાઇન Si ગ્રેટિંગ. 3, Cr એજ 2p L2.3, Ni એજ 2p L2.3 અને Ce એજ M4.5 નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.ફોટોન ઉર્જાને 0.2 eV પગલાંમાં વિસ્તૃત કરો. દરેક ઉર્જા પર, PEEM છબીઓ TVIPS F-216 CMOS ડિટેક્ટરનો ઉપયોગ કરીને રેકોર્ડ કરવામાં આવી હતી જેમાં 2 x 2 બિનિંગ ફાઇબર ઓપ્ટિક કનેક્શન 20 µm ફીલ્ડ ઓફ વ્યૂમાં 1024 × 1024 પિક્સેલ્સ પ્રદાન કરે છે. છબીઓનો એક્સપોઝર સમય 0.2 સેકન્ડ છે, જે સરેરાશ 16 ફ્રેમ્સ છે. ફોટોઇલેક્ટ્રોન છબી ઊર્જા એવી રીતે પસંદ કરવામાં આવે છે કે મહત્તમ ગૌણ ઇલેક્ટ્રોન સિગ્નલ પ્રદાન કરે. બધા માપન રેખીય ધ્રુવીકૃત ફોટોન બીમની સામાન્ય ઘટના પર કરવામાં આવે છે. માપન વિશે વધુ માહિતી માટે, અગાઉનો અભ્યાસ જુઓ58. કુલ ઇલેક્ટ્રોન ઉપજ (TEY)59 શોધ મોડ અને X-PEEM માં તેના ઉપયોગનો અભ્યાસ કર્યા પછી, આ પદ્ધતિની શોધ ઊંડાઈ Cr સિગ્નલ માટે ~4–5 nm અને Fe સિગ્નલ માટે ~6 nm અંદાજવામાં આવી છે. Cr ઊંડાઈ ઓક્સાઇડ ફિલ્મ જાડાઈ (~4 nm)60,61 ની ખૂબ નજીક છે જ્યારે Fe ઊંડાઈ ઓક્સાઇડ ફિલ્મ જાડાઈ કરતા મોટી છે. Fe L ધારની નજીક એકત્રિત થયેલ XAS મેટ્રિક્સમાંથી આયર્ન ઓક્સાઇડ XAS અને FeO નું મિશ્રણ છે. પ્રથમ કિસ્સામાં, ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોનની તીવ્રતા TEY માં ફાળો આપતા તમામ સંભવિત પ્રકારના ઇલેક્ટ્રોનને કારણે છે. જો કે, શુદ્ધ આયર્ન સિગ્નલને ઇલેક્ટ્રોનને ઓક્સાઇડ સ્તરમાંથી પસાર થવા, સપાટી પર પહોંચવા અને વિશ્લેષક દ્વારા એકત્રિત કરવા માટે ઉચ્ચ ગતિ ઊર્જાની જરૂર પડે છે. આ કિસ્સામાં, Fe0 સિગ્નલ મુખ્યત્વે LVV Auger ઇલેક્ટ્રોન અને તેમના દ્વારા ઉત્સર્જિત ગૌણ ઇલેક્ટ્રોનને કારણે છે. વધુમાં, આ ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા ફાળો આપેલ TEY તીવ્રતા ઇલેક્ટ્રોન એસ્કેપ પાથ49 દરમિયાન ક્ષીણ થાય છે જે આયર્ન XAS નકશામાં Fe0 ના વર્ણપટીય હસ્તાક્ષરને વધુ ઘટાડે છે.
ડેટા માઇનિંગને ડેટા ક્યુબ્સ (X-PEEM ડેટા) માં એકીકૃત કરવું એ બહુપરીમાણીય રીતે સંબંધિત માહિતી (રાસાયણિક અથવા ભૌતિક ગુણધર્મો) કાઢવા માટે એક મુખ્ય પગલું છે. K-મીન્સ ક્લસ્ટરિંગનો ઉપયોગ મશીન વિઝન, ઇમેજ પ્રોસેસિંગ, અનસપ્રવાઇઝ્ડ પેટર્ન ઓળખ, કૃત્રિમ બુદ્ધિ અને વર્ગીકરણ વિશ્લેષણ સહિત અનેક ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, K-મીન્સ ક્લસ્ટરિંગ હાઇપરસ્પેક્ટ્રલ ઇમેજ ડેટા ક્લસ્ટરિંગ પર સારી રીતે લાગુ પડે છે62. સૈદ્ધાંતિક રીતે, મલ્ટી-ઓબ્જેક્ટ ડેટા માટે, K-મીન્સ અલ્ગોરિધમ તેમના ગુણધર્મો (ફોટોન ઉર્જા લાક્ષણિકતાઓ) વિશેની માહિતી અનુસાર તેમને સરળતાથી જૂથબદ્ધ કરી શકે છે. K-મીન્સ ક્લસ્ટરિંગ એ ડેટાને K નોન-ઓવરલેપિંગ જૂથો (ક્લસ્ટર્સ) માં વિભાજીત કરવા માટે એક પુનરાવર્તિત અલ્ગોરિધમ છે, જ્યાં દરેક પિક્સેલ સ્ટીલ માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરલ રચનામાં રાસાયણિક અસંગતતાના અવકાશી વિતરણના આધારે ચોક્કસ ક્લસ્ટરનો છે. K-મીન્સ અલ્ગોરિધમમાં બે પગલાં હોય છે: પ્રથમ પગલું K સેન્ટ્રોઇડ્સની ગણતરી કરે છે, અને બીજું પગલું દરેક બિંદુને પડોશી સેન્ટ્રોઇડ્સવાળા ક્લસ્ટરને સોંપે છે. ક્લસ્ટરના ગુરુત્વાકર્ષણ કેન્દ્રને તે ક્લસ્ટરના ડેટા પોઈન્ટ (XAS સ્પેક્ટ્રા) ના અંકગણિત સરેરાશ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. પડોશી સેન્ટ્રોઇડ્સને યુક્લિડિયન અંતર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવા માટે વિવિધ અંતર છે. px,y (x અને y પિક્સેલ્સમાં રિઝોલ્યુશન છે) ની ઇનપુટ છબી માટે, CK એ ક્લસ્ટરનું ગુરુત્વાકર્ષણ કેન્દ્ર છે; આ છબીને પછી K-means63 નો ઉપયોગ કરીને K ક્લસ્ટરોમાં વિભાજિત (ક્લસ્ટર) કરી શકાય છે. K-means ક્લસ્ટરિંગ અલ્ગોરિધમના અંતિમ પગલાં છે:
પગલું 2. વર્તમાન સેન્ટ્રોઇડ અનુસાર બધા પિક્સેલ્સની સભ્યપદની ડિગ્રીની ગણતરી કરો. ઉદાહરણ તરીકે, તે કેન્દ્ર અને દરેક પિક્સેલ વચ્ચેના યુક્લિડિયન અંતર d થી ગણવામાં આવે છે:
પગલું 3 દરેક પિક્સેલને નજીકના સેન્ટ્રોઇડ પર સોંપો. પછી નીચે મુજબ K સેન્ટ્રોઇડ સ્થિતિઓની પુનઃગણતરી કરો:
પગલું 4. સેન્ટ્રોઇડ્સ ભેગા થાય ત્યાં સુધી પ્રક્રિયા (સમીકરણો (7) અને (8)) ને પુનરાવર્તિત કરો. અંતિમ ક્લસ્ટર ગુણવત્તા પરિણામો પ્રારંભિક સેન્ટ્રોઇડ્સની શ્રેષ્ઠ પસંદગી સાથે ખૂબ જ સંબંધિત છે63. સ્ટીલ છબીઓના PEEM ડેટા માળખા માટે, સામાન્ય રીતે X (x × y × λ) એ 3D એરે ડેટાનો ઘન છે, જ્યારે x અને y અક્ષો અવકાશી માહિતી (પિક્સેલ રિઝોલ્યુશન) રજૂ કરે છે અને λ અક્ષ ફોટોનના ઊર્જા સ્પેક્ટ્રલ મોડને અનુરૂપ છે. K-મીન્સ અલ્ગોરિધમનો ઉપયોગ X-PEEM ડેટામાં રસ ધરાવતા પ્રદેશોને તેમની સ્પેક્ટ્રલ લાક્ષણિકતાઓ અનુસાર અલગ કરીને અને દરેક વિશ્લેષક (ક્લસ્ટર) માટે શ્રેષ્ઠ સેન્ટ્રોઇડ (XAS સ્પેક્ટ્રલ કર્વ) કાઢીને શોધવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. તેનો ઉપયોગ અવકાશી વિતરણ, સ્થાનિક સ્પેક્ટ્રલ ફેરફારો, ઓક્સિડેશન વર્તણૂક અને રાસાયણિક સ્થિતિનો અભ્યાસ કરવા માટે થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, ગરમ-વર્ક્ડ અને કોલ્ડ-રોલ્ડ X-PEEM માં Fe L-એજ અને Cr L-એજ પ્રદેશો માટે K-મીન્સ ક્લસ્ટરિંગ અલ્ગોરિધમનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. શ્રેષ્ઠ ક્લસ્ટર અને સેન્ટ્રોઇડ શોધવા માટે વિવિધ સંખ્યામાં K-ક્લસ્ટર (માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરલ પ્રદેશો) નું પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું. જ્યારે ગ્રાફ પ્રદર્શિત થાય છે, ત્યારે પિક્સેલ્સને યોગ્ય ક્લસ્ટર સેન્ટ્રોઇડ્સ સાથે ફરીથી સોંપવામાં આવે છે. દરેક રંગ વિતરણ ક્લસ્ટરના કેન્દ્રને અનુરૂપ છે, જે રાસાયણિક અથવા ભૌતિક પદાર્થોની અવકાશી ગોઠવણી દર્શાવે છે. કાઢેલા સેન્ટ્રોઇડ્સ શુદ્ધ સ્પેક્ટ્રાના રેખીય સંયોજનો છે.
આ અભ્યાસના પરિણામોને સમર્થન આપતો ડેટા વાજબી વિનંતી પર સંબંધિત WC લેખક પાસેથી ઉપલબ્ધ છે.
સિયુરિન, એચ. અને સેન્ડસ્ટ્રોમ, આર. વેલ્ડેડ ડુપ્લેક્સ સ્ટેનલેસ સ્ટીલની ફ્રેક્ચર કઠિનતા. સિયુરિન, એચ. અને સેન્ડસ્ટ્રોમ, આર. વેલ્ડેડ ડુપ્લેક્સ સ્ટેનલેસ સ્ટીલની ફ્રેક્ચર કઠિનતા. સિયુરિન, એચ. અને સેન્ડસ્ટ્રોમ, આર. સિયુરિન, એચ. અને સેન્ડસ્ટ્રોમ, આર. વેલ્ડેડ ડુપ્લેક્સ સ્ટેનલેસ સ્ટીલની ફ્રેક્ચર કઠિનતા. સિયુરિન, એચ. અને સેન્ડસ્ટ્રોમ, આર. 焊接双相不锈钢的断裂韧性. સિયુરિન, એચ. એન્ડ સેન્ડસ્ટ્રોમ, આર. 焊接双相不锈钢的断裂韧性. સિયુરિન, એચ. અને સેન્ડસ્ટ્રોમ, આર. સિયુરિન, એચ. અને સેન્ડસ્ટ્રોમ, આર. વેલ્ડેડ ડુપ્લેક્સ સ્ટેનલેસ સ્ટીલ્સની ફ્રેક્ચર કઠિનતા.પ્રોજેક્ટ. ફ્રેક્ટલ. ફર. 73, 377–390 (2006).
એડમ્સ, એફવી, ઓલુબામ્બી, પીએ, પોટગીટર, જેએચ અને વેન ડેર મેરવે, જે. પસંદગીના કાર્બનિક એસિડ અને કાર્બનિક એસિડ/ક્લોરાઇડ વાતાવરણમાં ડુપ્લેક્સ સ્ટેનલેસ સ્ટીલનો કાટ પ્રતિકાર. એડમ્સ, એફવી, ઓલુબામ્બી, પીએ, પોટગીટર, જેએચ અને વેન ડેર મેરવે, જે. પસંદગીના કાર્બનિક એસિડ અને કાર્બનિક એસિડ/ક્લોરાઇડ વાતાવરણમાં ડુપ્લેક્સ સ્ટેનલેસ સ્ટીલનો કાટ પ્રતિકાર.એડમ્સ, એફડબ્લ્યુ, ઓલુબામ્બી, પીએ, પોટગીટર, જે. કેએચ. અને વેન ડેર મેરવે, જે. કેટલાક કાર્બનિક એસિડ અને કાર્બનિક એસિડ/ક્લોરાઇડવાળા વાતાવરણમાં ડુપ્લેક્સ સ્ટેનલેસ સ્ટીલનો કાટ પ્રતિકાર. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相 સ્ટેનલેસ સ્ટીલ在特定ઓર્ગેનિક酸和ઓર્ગેનિક 酸/ક્લોરિનેટેડ પર્યાવરણ 耐而性性.એડમ્સ, એફડબ્લ્યુ, ઓલુબામ્બી, પીએ, પોટગીટર, જે. કેએચ. અને વેન ડેર મેરવે, જે. કેટલાક કાર્બનિક એસિડ અને કાર્બનિક એસિડ/ક્લોરાઇડવાળા વાતાવરણમાં ડુપ્લેક્સ સ્ટેનલેસ સ્ટીલનો કાટ પ્રતિકાર.કાટ વિરોધી. પદ્ધતિ મેટર 57, 107–117 (2010).
બેરેલા એસ. એટ અલ. ફે-અલ-એમએન-સી ડુપ્લેક્સ એલોયના કાટ-ઓક્સિડાઇઝિંગ ગુણધર્મો. સામગ્રી 12, 2572 (2019).
લેવકોવ, એલ., શુરીગિન, ડી., ડબ, વી., કોસીરેવ, કે. અને બાલિકોવ, એ. ગેસ અને તેલ ઉત્પાદન સાધનો માટે સુપર ડુપ્લેક્સ સ્ટીલ્સની નવી પેઢી. લેવકોવ, એલ., શુરીગિન, ડી., ડબ, વી., કોસીરેવ, કે. અને બાલિકોવ, એ. ગેસ અને તેલ ઉત્પાદન સાધનો માટે સુપર ડુપ્લેક્સ સ્ટીલ્સની નવી પેઢી.લેવકોવ એલ., શુરીગિન ડી., ડબ વી., કોસીરેવ કે., બાલિકોવ એ. તેલ અને ગેસ ઉત્પાદન સાધનો માટે સુપર ડુપ્લેક્સ સ્ટીલ્સની નવી પેઢી.લેવકોવ એલ., શુરીગિન ડી., ડબ વી., કોસીરેવ કે., બાલિકોવ એ. ગેસ અને તેલ ઉત્પાદન સાધનો માટે સુપર ડુપ્લેક્સ સ્ટીલ્સની નવી પેઢી. E3S વેબિનાર. 121, 04007 (2019).
કિંગક્લાંગ, એસ. અને ઉથૈસાંગસુક, વી. ડુપ્લેક્સ સ્ટેનલેસ સ્ટીલ ગ્રેડ 2507 ના ગરમ વિકૃતિ વર્તનની તપાસ. મેટલ. કિંગક્લાંગ, એસ. અને ઉથૈસાંગસુક, વી. ડુપ્લેક્સ સ્ટેનલેસ સ્ટીલ ગ્રેડ 2507 ના ગરમ વિકૃતિ વર્તનની તપાસ. મેટલ. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 2507. મેટલ. કિંગક્લાંગ, એસ. અને ઉથૈસાંગસુક, વી. પ્રકાર 2507 ડુપ્લેક્સ સ્ટેનલેસ સ્ટીલના ગરમ વિકૃતિ વર્તણૂકનો અભ્યાસ. મેટલ. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 级双相不锈钢的热变形行为研究. કિંગક્લાંગ, એસ. અને ઉથાઈસાંગસુક, વી. 2507કિંગક્લાંગ, એસ. અને ઉટૈસાન્સુક, વી. પ્રકાર 2507 ડુપ્લેક્સ સ્ટેનલેસ સ્ટીલના ગરમ વિકૃતિ વર્તનની તપાસ. ધાતુ.અલ્મા મેટર. ટ્રાન્સ. એ 48, 95–108 (2017).
ઝોઉ, ટી. એટ અલ. સેરિયમ-મોડિફાઇડ સુપર-ડુપ્લેક્સ SAF 2507 સ્ટેનલેસ સ્ટીલના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને યાંત્રિક ગુણધર્મો પર નિયંત્રિત કોલ્ડ રોલિંગની અસર. અલ્મા મેટર. ધ સાયન્સ. પ્રોજેક્ટ. એ 766, 138352 (2019).
ઝોઉ, ટી. એટ અલ. સેરિયમ-મોડિફાઇડ સુપર-ડુપ્લેક્સ SAF 2507 સ્ટેનલેસ સ્ટીલનું ગરમ-વિકૃતિ-પ્રેરિત માળખું અને યાંત્રિક ગુણધર્મો. જે. અલ્મા મેટર. સ્ટોરેજ ટાંકી. ટેકનોલોજી. 9, 8379–8390 (2020).
ઝેંગ, ઝેડ., વાંગ, એસ., લોંગ, જે., વાંગ, જે. અને ઝેંગ, કે. ઓસ્ટેનિટિક સ્ટીલના ઉચ્ચ તાપમાનના ઓક્સિડેશન વર્તન પર દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોની અસર. ઝેંગ, ઝેડ., વાંગ, એસ., લોંગ, જે., વાંગ, જે. અને ઝેંગ, કે. ઓસ્ટેનિટિક સ્ટીલના ઉચ્ચ તાપમાનના ઓક્સિડેશન વર્તન પર દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોની અસર.ઝેંગ ઝેડ., વાંગ એસ., લોંગ જે., વાંગ જે. અને ઝેંગ કે. ઉચ્ચ તાપમાન ઓક્સિડેશન હેઠળ ઓસ્ટેનિટિક સ્ટીલના વર્તન પર દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોનો પ્રભાવ. ઝેંગ, ઝેડ., વાંગ, એસ., લોંગ, જે., વાંગ, જે. અને ઝેંગ, કે. 稀土元素对奥氏体钢高温氧化行为的影响. ઝેંગ, ઝેડ., વાંગ, એસ., લોંગ, જે., વાંગ, જે. અને ઝેંગ, કે.ઝેંગ ઝેડ., વાંગ એસ., લોંગ જે., વાંગ જે. અને ઝેંગ કે. ઉચ્ચ તાપમાન ઓક્સિડેશન પર ઓસ્ટેનિટિક સ્ટીલ્સના વર્તન પર દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોનો પ્રભાવ.કાટ. વિજ્ઞાન. ૧૬૪, ૧૦૮૩૫૯ (૨૦૨૦).