Terima kasih telah mengunjungi Nature.com. Versi peramban yang Anda gunakan memiliki dukungan CSS yang terbatas. Untuk pengalaman terbaik, kami sarankan Anda menggunakan peramban yang lebih baru (atau menonaktifkan Mode Kompatibilitas di Internet Explorer). Sementara itu, untuk memastikan dukungan berkelanjutan, kami akan menampilkan situs tanpa gaya dan JavaScript.
Baja tahan karat yang banyak digunakan dan versi tempaannya tahan terhadap korosi dalam kondisi lingkungan karena lapisan pasivasi yang terdiri dari kromium oksida. Korosi dan erosi baja secara tradisional dikaitkan dengan kerusakan lapisan-lapisan ini, tetapi jarang pada tingkat mikroskopis, tergantung pada asal ketidakseragaman permukaan. Dalam penelitian ini, heterogenitas kimia permukaan skala nano yang terdeteksi oleh mikroskopi spektroskopi dan analisis kemometrik secara tak terduga mendominasi dekomposisi dan korosi baja tahan karat super dupleks 2507 (SDSS) yang dimodifikasi serium dan digulung dingin selama perilaku deformasi panasnya. Meskipun mikroskopi fotoelektron sinar-X menunjukkan cakupan lapisan Cr2O3 alami yang relatif seragam, SDSS yang digulung dingin menunjukkan hasil pasivasi yang buruk karena distribusi lokal nanoislands kaya Fe3+ pada lapisan oksida Fe/Cr. Pengetahuan pada tingkat atom ini memberikan pemahaman mendalam tentang korosi baja tahan karat dan diharapkan dapat membantu memerangi korosi logam paduan tinggi serupa.
Sejak penemuan baja tahan karat, ketahanan korosi paduan ferrokromium telah dikaitkan dengan kromium, yang membentuk oksida/oksihidroksida kuat yang menunjukkan perilaku pasivasi di sebagian besar lingkungan. Dibandingkan dengan baja tahan karat konvensional (austenitik dan feritik), baja tahan karat super dupleks (SDSS) dengan ketahanan korosi yang lebih baik memiliki sifat mekanik yang unggul1,2,3. Peningkatan kekuatan mekanik memungkinkan desain yang lebih ringan dan lebih kompak. Sebaliknya, SDSS yang ekonomis memiliki ketahanan tinggi terhadap korosi pitting dan korosi celah, sehingga menghasilkan masa pakai yang lebih lama dan aplikasi yang lebih luas dalam pengendalian polusi, wadah kimia, dan industri minyak dan gas lepas pantai4. Namun, rentang suhu perlakuan panas yang sempit dan kemampuan pembentukan yang buruk menghambat aplikasi praktisnya yang luas. Oleh karena itu, SDSS telah dimodifikasi untuk meningkatkan sifat-sifat di atas. Misalnya, modifikasi Ce dan penambahan N 6, 7, 8 yang tinggi diperkenalkan pada SDSS 2507 (Ce-2507). Konsentrasi unsur tanah jarang (Ce) sebesar 0,08 wt.% yang sesuai memiliki efek menguntungkan pada sifat mekanik DSS, karena meningkatkan penghalusan butir dan kekuatan batas butir. Ketahanan aus dan korosi, kekuatan tarik dan kekuatan luluh, serta kemampuan pengerjaan panas juga telah ditingkatkan9. Sejumlah besar nitrogen dapat menggantikan kandungan nikel yang mahal, sehingga membuat SDSS lebih hemat biaya10.
Baru-baru ini, SDSS telah mengalami deformasi plastis pada berbagai suhu (suhu rendah, dingin, dan panas) untuk mencapai sifat mekanik yang sangat baik6,7,8. Namun, ketahanan korosi SDSS yang sangat baik disebabkan oleh adanya lapisan oksida tipis di permukaan, yang dipengaruhi oleh banyak faktor, seperti keberadaan banyak fase dengan batas butir yang berbeda, endapan yang tidak diinginkan, dan reaksi yang berbeda. Mikrostruktur internal yang tidak homogen dari berbagai fase austenitik dan feritik mengalami deformasi7. Oleh karena itu, studi tentang sifat mikrodomain dari lapisan tersebut pada tingkat struktur elektronik sangat penting untuk memahami korosi SDSS dan membutuhkan teknik eksperimental yang kompleks. Sejauh ini, metode sensitif permukaan seperti spektroskopi elektron Auger11 dan spektroskopi fotoelektron sinar-X12,13,14,15 serta sistem fotoelektron sinar-X keras membedakan, tetapi seringkali gagal memisahkan, keadaan kimia dari unsur yang sama di titik-titik yang berbeda dalam ruang pada skala nano. Beberapa studi terbaru telah mengaitkan oksidasi lokal kromium dengan perilaku korosi yang diamati pada 17 baja tahan karat austenitik, 18 baja tahan karat martensitik, dan SDSS 19, 20. Namun, studi-studi ini sebagian besar berfokus pada pengaruh heterogenitas Cr (misalnya, keadaan oksidasi Cr3+) terhadap ketahanan korosi. Heterogenitas lateral dalam keadaan oksidasi unsur dapat disebabkan oleh senyawa yang berbeda dengan unsur penyusun yang sama, seperti oksida besi. Senyawa-senyawa ini mewarisi ukuran kecil yang diproses secara termomekanis dan berdekatan satu sama lain, tetapi berbeda dalam komposisi dan keadaan oksidasi16,21. Oleh karena itu, mengungkap kerusakan lapisan oksida dan kemudian terjadinya pitting membutuhkan pemahaman tentang ketidakhomogenan permukaan pada tingkat mikroskopis. Terlepas dari persyaratan ini, penilaian kuantitatif seperti heterogenitas oksidasi lateral, terutama besi pada skala nano/atomik, masih kurang dan signifikansinya terhadap ketahanan korosi masih belum dieksplorasi. Sampai baru-baru ini, keadaan kimia berbagai unsur, seperti Fe dan Ca, dijelaskan secara kuantitatif pada sampel baja menggunakan mikroskopi fotoelektron sinar-X lunak (X-PEEM) di fasilitas radiasi sinkrotron skala nano. Dikombinasikan dengan teknik spektroskopi absorpsi sinar-X (XAS) yang sensitif secara kimia, X-PEEM memungkinkan pengukuran XAS dengan resolusi spasial dan spektral yang tinggi, memberikan informasi kimia tentang komposisi unsur dan keadaan kimianya dengan resolusi spasial hingga skala nanometer 23. Pengamatan spektroskopik lokasi inisiasi di bawah mikroskop ini memfasilitasi eksperimen kimia lokal dan dapat secara spasial menunjukkan perubahan kimia yang sebelumnya belum dieksplorasi pada lapisan Fe.
Studi ini memperluas keunggulan PEEM dalam mendeteksi perbedaan kimia pada skala nano dan menyajikan metode analisis permukaan tingkat atom yang mendalam untuk memahami perilaku korosi Ce-2507. Studi ini menggunakan data kemometrik kluster K-means24 untuk memetakan komposisi kimia global (heterogenitas) unsur-unsur yang terlibat, dengan keadaan kimianya disajikan dalam representasi statistik. Tidak seperti kasus korosi tradisional yang disebabkan oleh kerusakan lapisan oksida kromium, pasivasi yang buruk dan ketahanan korosi yang buruk saat ini disebabkan oleh nanoislands kaya Fe3+ yang terlokalisasi di dekat lapisan oksida Fe/Cr, yang mungkin merupakan hasil dari oksida pelindung. Di tempat kerusakan, terbentuk lapisan yang menyebabkan korosi.
Perilaku korosif SDSS 2507 yang mengalami deformasi pertama kali dievaluasi menggunakan pengukuran elektrokimia. Gambar 1 menunjukkan kurva Nyquist dan Bode untuk sampel terpilih dalam larutan berair asam (pH = 1) FeCl3 pada suhu kamar. Elektrolit yang dipilih bertindak sebagai agen pengoksidasi kuat, yang mencirikan kecenderungan lapisan pasivasi untuk rusak. Meskipun material tersebut tidak mengalami pitting stabil pada suhu kamar, analisis ini memberikan wawasan tentang potensi kejadian kegagalan dan proses pasca-korosi. Rangkaian ekivalen (Gambar 1d) digunakan untuk mencocokkan spektrum spektroskopi impedansi elektrokimia (EIS), dan hasil pencocokan yang sesuai ditunjukkan pada Tabel 1. Setengah lingkaran yang tidak lengkap muncul saat menguji sampel yang diberi perlakuan larutan dan dikerjakan panas, sedangkan setengah lingkaran terkompresi yang sesuai dihasilkan dari pengerolan dingin (Gambar 1b). Dalam spektrum EIS, jari-jari setengah lingkaran dapat dianggap sebagai resistansi polarisasi (Rp)25,26. Nilai Rp dari SDSS yang diberi perlakuan larutan pada Tabel 1 adalah sekitar 135 kΩ cm-2, namun untuk SDSS yang dikerjakan panas dan digulung dingin kita dapat melihat nilai yang jauh lebih rendah yaitu 34,7 dan 2,1 kΩ cm–2 secara berturut-turut. Penurunan Rp yang signifikan ini menunjukkan efek merugikan dari deformasi plastis terhadap pasivasi dan ketahanan korosi, seperti yang ditunjukkan dalam laporan sebelumnya 27, 28, 29, 30.
a Diagram Nyquist, b, c diagram impedansi dan fase Bode, dan model rangkaian ekivalen untuk d, di mana RS adalah resistansi elektrolit, Rp adalah resistansi polarisasi, dan QCPE adalah oksida elemen fase konstan yang digunakan untuk memodelkan kapasitansi non-ideal (n). Pengukuran EIS dilakukan pada potensial tanpa beban.
Konstanta orde pertama ditunjukkan pada diagram Bode dan plateau frekuensi tinggi mewakili resistansi elektrolit RS26. Saat frekuensi menurun, impedansi meningkat dan ditemukan sudut fase negatif, yang menunjukkan dominasi kapasitansi. Sudut fase meningkat, mempertahankan nilai maksimumnya dalam rentang frekuensi yang relatif lebar, dan kemudian menurun (Gambar 1c). Namun, dalam ketiga kasus tersebut, nilai maksimum ini masih kurang dari 90°, yang menunjukkan perilaku kapasitif non-ideal karena dispersi kapasitif. Dengan demikian, elemen fase konstan QCPE (CPE) digunakan untuk mewakili distribusi kapasitansi antarmuka yang berasal dari kekasaran atau ketidakseragaman permukaan, terutama dalam hal skala atom, geometri fraktal, porositas elektroda, potensial tidak seragam, dan distribusi arus yang bergantung pada permukaan. Geometri elektroda31,32. Impedansi CPE:
di mana j adalah bilangan imajiner dan ω adalah frekuensi sudut. QCPE adalah konstanta yang tidak bergantung pada frekuensi dan sebanding dengan luas area terbuka aktif elektrolit. n adalah bilangan pangkat tak berdimensi yang menggambarkan penyimpangan dari perilaku kapasitif ideal suatu kapasitor, yaitu semakin dekat n ke 1, semakin dekat CPE ke kapasitansi murni, dan jika n mendekati nol, itu adalah resistansi. Penyimpangan kecil n, mendekati 1, menunjukkan perilaku kapasitif permukaan yang tidak ideal setelah pengujian polarisasi. QCPE dari SDSS yang digulung dingin jauh lebih tinggi daripada produk serupa, yang berarti kualitas permukaannya kurang seragam.
Sesuai dengan sebagian besar sifat ketahanan korosi baja tahan karat, kandungan Cr yang relatif tinggi pada SDSS umumnya menghasilkan ketahanan korosi yang lebih unggul pada SDSS karena adanya lapisan oksida pelindung pasif pada permukaannya17. Lapisan pasif ini biasanya kaya akan oksida dan/atau hidroksida Cr3+, terutama mengintegrasikan oksida dan/atau (oksi)hidroksida Fe2+, Fe3+ 33. Meskipun memiliki keseragaman permukaan yang sama, lapisan oksida pasif, dan tidak ada retakan yang terlihat pada permukaan, seperti yang ditentukan oleh gambar mikroskopis,6,7 perilaku korosi SDSS yang dikerjakan panas dan digulung dingin berbeda dan oleh karena itu memerlukan studi mendalam tentang mikrostruktur deformasi dan karakteristik struktural baja.
Mikrostruktur baja tahan karat yang mengalami deformasi diselidiki secara kuantitatif menggunakan sinar-X energi tinggi internal dan sinkrotron (Gambar Tambahan 1, 2). Analisis rinci diberikan dalam Informasi Tambahan. Meskipun sebagian besar sesuai dengan jenis fase utama, perbedaan ditemukan dalam fraksi volume fase, yang tercantum dalam Tabel Tambahan 1. Perbedaan tersebut mungkin disebabkan oleh fraksi fase heterogen di permukaan dan fraksi volume (XRD) yang dipengaruhi oleh kedalaman deteksi yang berbeda dengan menggunakan difraksi sinar-X dengan berbagai sumber energi foton insiden. Proporsi austenit yang relatif lebih tinggi pada spesimen yang digulung dingin, yang ditentukan oleh XRD dari sumber laboratorium, menunjukkan pasivasi yang lebih baik dan selanjutnya ketahanan korosi yang lebih baik35, sementara hasil yang lebih akurat dan statistik menunjukkan tren yang berlawanan dalam proporsi fase. Selain itu, ketahanan korosi baja juga bergantung pada tingkat penghalusan butir, pengurangan ukuran butir, peningkatan mikrodeformasi dan kepadatan dislokasi yang terjadi selama perlakuan termomekanik36,37,38. Spesimen yang dikerjakan panas menunjukkan sifat yang lebih berbutir, yang mengindikasikan butiran berukuran mikron, sedangkan cincin halus yang diamati pada spesimen yang digulung dingin (Gambar Tambahan 3) menunjukkan penyempurnaan butiran yang signifikan hingga skala nano dalam penelitian sebelumnya6, yang seharusnya berkontribusi pada pasivasi film, pembentukan, dan peningkatan ketahanan korosi. Kepadatan dislokasi yang lebih tinggi biasanya dikaitkan dengan ketahanan yang lebih rendah terhadap pitting, yang sesuai dengan pengukuran elektrokimia.
Perubahan keadaan kimia mikrodomain unsur-unsur elementer telah dipelajari secara sistematis menggunakan X-PEEM. Meskipun terdapat banyak unsur paduan, Cr, Fe, Ni, dan Ce39 dipilih di sini karena Cr merupakan unsur kunci untuk pembentukan lapisan pasivasi, Fe merupakan unsur utama dalam baja, dan Ni meningkatkan pasivasi serta menyeimbangkan struktur fase ferit-austenitik dan tujuan modifikasi Ce. Dengan menyesuaikan energi radiasi sinkrotron, RAS dilapisi dari permukaan dengan fitur utama Cr (tepi L2.3), Fe (tepi L2.3), Ni (tepi L2.3) dan Ce (tepi M4.5). Pembentukan panas dan penggulungan dingin Ce-2507 SDSS. Analisis data yang tepat dilakukan dengan menggabungkan kalibrasi energi dengan data yang dipublikasikan (misalnya XAS 40, 41 pada tepi Fe L2, 3).
Gambar 2 menunjukkan citra X-PEEM dari Ce-2507 SDSS yang dikerjakan panas (Gambar 2a) dan digulung dingin (Gambar 2d) serta tepi XAS yang sesuai dari Cr dan Fe L2,3 pada lokasi yang ditandai secara individual. Tepi L2,3 dari XAS menyelidiki keadaan 3d yang tidak terisi setelah fotoeksitasi elektron pada tingkat pemisahan spin-orbit 2p3/2 (tepi L3) dan 2p1/2 (tepi L2). Informasi tentang keadaan valensi Cr diperoleh dari XAS pada tepi L2,3 pada Gambar 2b, e. Perbandingan dengan penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa empat puncak diamati di dekat tepi L3, yang diberi nama A (578,3 eV), B (579,5 eV), C (580,4 eV) dan D (582,2 eV), yang mencerminkan Cr3+ oktahedral, yang sesuai dengan ion Cr2O3. Spektrum eksperimental sesuai dengan perhitungan teoretis yang ditunjukkan pada panel b dan e, yang diperoleh dari beberapa perhitungan medan kristal pada antarmuka Cr L2.3 menggunakan medan kristal 2,0 eV44. Kedua permukaan SDSS yang dikerjakan panas dan digulung dingin dilapisi dengan lapisan Cr2O3 yang relatif seragam.
a Gambar termal X-PEEM dari SDSS yang mengalami deformasi termal yang sesuai dengan b tepi Cr L2.3 dan c tepi Fe L2.3, d Gambar termal X-PEEM dari SDSS yang digulir dingin yang sesuai dengan e tepi Cr L2.3 dan f sisi tepi Fe L2.3 (f). Spektrum XAS diplot pada posisi spasial berbeda yang ditandai pada gambar termal (a, d), garis putus-putus oranye pada (b) dan (e) mewakili spektrum XAS simulasi Cr3+ dengan nilai medan kristal 2,0 eV. Untuk gambar X-PEEM, gunakan palet termal untuk meningkatkan keterbacaan gambar, di mana warna dari biru ke merah sebanding dengan intensitas penyerapan sinar-X (dari rendah ke tinggi).
Terlepas dari lingkungan kimia unsur-unsur logam ini, keadaan kimia penambahan unsur paduan Ni dan Ce untuk kedua sampel tetap tidak berubah. Gambar tambahan. Gambar 5-9 menunjukkan citra X-PEEM dan spektrum XAS yang sesuai untuk Ni dan Ce pada berbagai posisi di permukaan spesimen yang dikerjakan panas dan digulung dingin. XAS Ni menunjukkan keadaan oksidasi Ni2+ di seluruh permukaan spesimen yang dikerjakan panas dan digulung dingin yang diukur (Diskusi Tambahan). Perlu dicatat bahwa, dalam kasus sampel yang dikerjakan panas, sinyal XAS Ce tidak teramati, sedangkan dalam kasus sampel yang digulung dingin, spektrum Ce3+ teramati. Pengamatan bintik-bintik Ce pada sampel yang digulung dingin menunjukkan bahwa Ce terutama muncul dalam bentuk endapan.
Pada SDSS yang mengalami deformasi termal, tidak ada perubahan struktur lokal pada XAS di tepi Fe L2,3 yang diamati (Gambar 2c). Namun, matriks Fe secara mikro-regional mengubah keadaan kimianya pada tujuh titik yang dipilih secara acak pada SDSS yang digulung dingin, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2f. Selain itu, untuk mendapatkan gambaran yang akurat tentang perubahan keadaan Fe pada lokasi yang dipilih pada Gambar 2f, studi permukaan lokal dilakukan (Gambar 3 dan Gambar Tambahan 10) di mana wilayah melingkar yang lebih kecil dipilih. Spektrum XAS dari tepi Fe L2,3 dari sistem α-Fe2O3 dan oksida oktahedral Fe2+ dimodelkan dengan perhitungan medan kristal ganda menggunakan medan kristal 1,0 (Fe2+) dan 1,0 (Fe3+)44. Kami mencatat bahwa α-Fe2O3 dan γ-Fe2O3 memiliki simetri lokal yang berbeda45,46, Fe3O4 memiliki kombinasi Fe2+ & Fe3+,47, dan FeO45 sebagai oksida Fe2+ yang secara formal divalen (3d6). Kami mencatat bahwa α-Fe2O3 dan γ-Fe2O3 memiliki simetri lokal yang berbeda45,46, Fe3O4 memiliki kombinasi Fe2+ & Fe3+,47, dan FeO45 sebagai oksida Fe2+ yang secara formal divalen (3d6).Perlu dicatat bahwa α-Fe2O3 dan γ-Fe2O3 memiliki simetri lokal yang berbeda45,46, Fe3O4 menggabungkan Fe2+ dan Fe3+,47 dan FeO45 dalam bentuk oksida divalen Fe2+ (3d6).Perlu dicatat bahwa α-Fe2O3 dan γ-Fe2O3 memiliki simetri lokal yang berbeda45,46, Fe3O4 memiliki kombinasi Fe2+ dan Fe3+,47 dan FeO45 bertindak sebagai oksida Fe2+ divalen formal (3d6). Semua ion Fe3+ dalam α-Fe2O3 hanya memiliki posisi Oh, sedangkan γ-Fe2O3 biasanya direpresentasikan oleh spinel Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 dengan kekosongan pada posisi eg. Oleh karena itu, ion Fe3+ dalam γ-Fe2O3 memiliki posisi Td dan Oh. Seperti yang disebutkan dalam makalah sebelumnya,45 meskipun rasio intensitas keduanya berbeda, rasio intensitas eg/t2g mereka ≈1, sedangkan dalam kasus ini rasio intensitas eg/t2g yang diamati sekitar 1. Ini menyingkirkan kemungkinan bahwa dalam situasi saat ini hanya Fe3+ yang hadir. Dengan mempertimbangkan kasus Fe3O4 dengan Fe2+ dan Fe3+, fitur pertama, yang diketahui memiliki tepi L3 yang lebih lemah (lebih kuat) untuk Fe, menunjukkan jumlah keadaan t2g yang tidak terisi lebih kecil (lebih besar). Hal ini berlaku untuk Fe2+ (Fe3+), yang menunjukkan bahwa fitur pertama dari peningkatan tersebut menunjukkan peningkatan kandungan Fe2+47. Hasil ini menunjukkan bahwa koeksistensi Fe2+ dan γ-Fe2O3, α-Fe2O3 dan/atau Fe3O4 mendominasi pada permukaan komposit yang digulung dingin.
Gambar pencitraan termal fotoelektron yang diperbesar dari spektrum XAS (a, c) dan (b, d) yang melintasi tepi Fe L2,3 pada berbagai posisi spasial dalam wilayah terpilih 2 dan E pada Gambar 2d.
Data eksperimental yang diperoleh (Gambar 4a dan Gambar Tambahan 11) diplot dan dibandingkan dengan data untuk senyawa murni 40, 41, 48. Tiga jenis spektrum XAS tepi L Fe yang diamati secara eksperimental (XAS-1, XAS-2 dan XAS-3: Gambar 4a). Secara khusus, spektrum 2-a (disebut sebagai XAS-1) pada Gambar 3b diikuti oleh spektrum 2-b (dilabeli XAS-2) diamati di seluruh area deteksi, sedangkan spektrum seperti E-3 yang diamati pada gambar 3d (dilabeli XAS-3) diamati di lokasi tertentu. Pada umumnya, empat parameter digunakan untuk mengidentifikasi keadaan valensi yang ada dalam sampel yang sedang dipelajari: (1) karakteristik spektral L3 dan L2, (2) posisi energi karakteristik L3 dan L2, (3) perbedaan energi L3-L2, (4) rasio intensitas L2/L3. Berdasarkan pengamatan visual (Gambar 4a), ketiga komponen Fe, yaitu Fe0, Fe2+, dan Fe3+, hadir pada permukaan SDSS yang sedang diteliti. Rasio intensitas yang dihitung L2/L3 juga menunjukkan keberadaan ketiga komponen tersebut.
a. Spektrum XAS simulasi Fe dengan tiga data eksperimental berbeda yang diamati (garis padat XAS-1, XAS-2 dan XAS-3 sesuai dengan 2-a, 2-b dan E-3 pada Gambar 2 dan 3). Perbandingan, Oktahedron Fe2+, Fe3+ dengan nilai medan kristal masing-masing 1,0 eV dan 1,5 eV, data eksperimental yang diukur dengan bd (XAS-1, XAS-2, XAS-3) dan data LCF yang dioptimalkan (garis hitam padat), dan juga dalam bentuk spektrum XAS-3 dengan standar Fe3O4 (keadaan campuran Fe) dan Fe2O3 (Fe3+ murni).
Pencocokan kombinasi linier (LCF) dari tiga standar 40, 41, 48 digunakan untuk mengukur komposisi oksida besi. LCF diimplementasikan untuk tiga spektrum XAS tepi L Fe terpilih yang menunjukkan kontras tertinggi, yaitu XAS-1, XAS-2, dan XAS-3, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4b–d. Untuk pencocokan LCF, 10% Fe0 diperhitungkan dalam semua kasus karena kami mengamati adanya sedikit peningkatan pada semua data, dan juga karena besi metalik merupakan komponen utama baja. Memang, kedalaman pengamatan X-PEEM untuk Fe (~6 nm)49 lebih besar daripada ketebalan lapisan oksidasi yang diperkirakan (sedikit > 4 nm), sehingga memungkinkan deteksi sinyal dari matriks besi (Fe0) di bawah lapisan pasivasi. Memang, kedalaman pengamatan X-PEEM untuk Fe (~6 nm)49 lebih besar daripada ketebalan lapisan oksidasi yang diperkirakan (sedikit > 4 nm), sehingga memungkinkan deteksi sinyal dari matriks besi (Fe0) di bawah lapisan pasivasi. Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 nm)49 больше, чем предполагаемая толщина слоя окисления (немного > 4 nm), что позволяет обнаружить сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. Memang, kedalaman probe X-PEEM untuk Fe (~6 nm)49 lebih besar daripada ketebalan lapisan oksidasi yang diasumsikan (sedikit >4 nm), yang memungkinkan untuk mendeteksi sinyal dari matriks besi (Fe0) di bawah lapisan pasivasi.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 厚度 略 略> 4 nm） 允许 检测 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itu ituFaktanya, глубина обнаружения Fe (~ 6 nm) 49 с помощью X-PEEM больше, чем предполагаемая толщина оксидного слоя (немного > 4 нм), что позволяет обнаруживать сигнал от железной матрицы (Fe0) ниже пассивирующего слоя. Faktanya, kedalaman deteksi Fe (~6 nm) 49 oleh X-PEEM lebih besar daripada ketebalan lapisan oksida yang diharapkan (sedikit > 4 nm), yang memungkinkan deteksi sinyal dari matriks besi (Fe0) di bawah lapisan pasivasi. .Berbagai kombinasi Fe2+ dan Fe3+ dilakukan untuk menemukan solusi terbaik yang mungkin untuk data eksperimental yang diamati. Pada Gambar 4b menunjukkan spektrum XAS-1 untuk kombinasi Fe2+ dan Fe3+, di mana proporsi Fe2+ dan Fe3+ serupa sekitar 45%, menunjukkan keadaan oksidasi campuran Fe. Sedangkan untuk spektrum XAS-2, persentase Fe2+ dan Fe3+ masing-masing menjadi ~30% dan 60%. Fe2+ lebih sedikit daripada Fe3+. Rasio Fe2+ terhadap Fe3, sama dengan 1:2, berarti bahwa Fe3O4 dapat terbentuk pada rasio yang sama antara ion Fe. Selain itu, untuk spektrum XAS-3, persentase Fe2+ dan Fe3+ menjadi ~10% dan 80%, yang menunjukkan konversi Fe2+ menjadi Fe3+ yang lebih tinggi. Seperti yang disebutkan di atas, Fe3+ dapat berasal dari α-Fe2O3, γ-Fe2O3 atau Fe3O4. Untuk memahami sumber Fe3+ yang paling mungkin, spektrum XAS-3 diplot dengan standar Fe3+ yang berbeda pada Gambar 4e, menunjukkan kemiripan dengan kedua standar tersebut jika mempertimbangkan puncak B. Namun, intensitas puncak bahu (A: dari Fe2+) dan rasio intensitas B/A menunjukkan bahwa spektrum XAS-3 mendekati, tetapi tidak bertepatan dengan spektrum γ-Fe2O3. Dibandingkan dengan γ-Fe2O3 massal, puncak XAS Fe 2p dari A SDSS memiliki intensitas yang sedikit lebih tinggi (Gambar 4e), yang menunjukkan intensitas Fe2+ yang lebih tinggi. Meskipun spektrum XAS-3 mirip dengan γ-Fe2O3, di mana Fe3+ hadir pada posisi Oh dan Td, identifikasi keadaan valensi yang berbeda dan koordinasi hanya di sepanjang tepi L2,3 atau rasio intensitas L2/L3 tetap menjadi masalah, sebuah topik diskusi yang sedang berlangsung karena kompleksitas berbagai faktor yang memengaruhi spektrum akhir41.
Selain perbedaan spektral dalam keadaan kimia dari wilayah yang dipilih yang dijelaskan di atas, heterogenitas kimia global dari unsur-unsur kunci Cr dan Fe juga dinilai dengan mengklasifikasikan semua spektrum XAS yang diperoleh pada permukaan sampel menggunakan metode pengelompokan K-means. Profil tepi Cr L diatur untuk membentuk dua kelompok optimal yang terdistribusi secara spasial pada spesimen yang dikerjakan panas dan digulung dingin yang ditunjukkan pada Gambar 5. Jelas bahwa tidak ada perubahan struktural lokal yang dianggap serupa, karena kedua pusat spektrum XAS Cr sebanding. Bentuk spektral dari kedua kelompok ini hampir identik dengan yang sesuai dengan Cr2O342, yang berarti bahwa lapisan Cr2O3 relatif berjarak merata pada SDSS.
Cr L adalah klaster wilayah tepi K-means, dan b adalah centroid XAS yang sesuai. Hasil perbandingan K-means X-PEEM dari SDSS canai dingin: c adalah wilayah tepi Cr L2.3 dari klaster K-means dan d adalah centroid XAS yang sesuai.
Untuk mengilustrasikan peta tepi FeL yang lebih kompleks, empat dan lima kluster yang dioptimalkan dan centroid terkaitnya (profil spektral) digunakan untuk spesimen yang dikerjakan panas dan digulung dingin, masing-masing. Oleh karena itu, persentase (%) Fe2+ dan Fe3+ dapat diperoleh dengan menyesuaikan LCF yang ditunjukkan pada Gambar 4. Potensial pseudoelektroda Epseudo sebagai fungsi Fe0 digunakan untuk mengungkapkan ketidakhomogenan mikrokimia dari lapisan oksida permukaan. Epseudo diperkirakan secara kasar dengan aturan pencampuran,
di mana \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) sama dengan \(\rm{Fe} + 2e^ – \ to \rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), masing-masing 0,440 dan 0,036 V. Daerah dengan potensial yang lebih rendah memiliki kandungan senyawa Fe3+ yang lebih tinggi. Distribusi potensial pada sampel yang mengalami deformasi termal memiliki karakter berlapis dengan perubahan maksimum sekitar 0,119 V (Gambar 6a, b). Distribusi potensial ini terkait erat dengan topografi permukaan (Gambar 6a). Tidak ada perubahan lain yang bergantung pada posisi di bagian dalam lapisan yang mendasarinya yang diamati (Gambar 6b). Sebaliknya, untuk koneksi oksida yang berbeda dengan kandungan Fe2+ dan Fe3+ yang berbeda dalam SDSS yang digulung dingin, dapat diamati sifat pseudopotensial yang tidak seragam (Gambar 6c, d). Oksida dan/atau (oksi)hidroksida Fe3+ merupakan konstituen utama karat pada baja dan permeabel terhadap oksigen dan air50. Dalam hal ini, pulau-pulau yang kaya Fe3+ dianggap terdistribusi secara lokal dan dapat dianggap sebagai area yang terkorosi. Pada saat yang sama, gradien dalam medan potensial, bukan nilai absolut potensial, dapat digunakan sebagai indikator lokalisasi situs korosi aktif. Distribusi Fe2+ dan Fe3+ yang tidak merata pada permukaan SDSS yang digulung dingin dapat mengubah kimia lokal dan menyediakan area permukaan aktif yang lebih praktis dalam pemecahan lapisan oksida dan reaksi korosi, sehingga memungkinkan korosi berkelanjutan pada matriks logam di bawahnya, yang mengakibatkan korosi internal, heterogenitas sifat, dan penurunan sifat protektif lapisan pasivasi.
Klaster K-means dan centroid XAS yang sesuai di wilayah tepi Fe L2.3 dari X-PEEM yang mengalami deformasi panas ac dan df dari SDSS yang digulung dingin. a, d Plot klaster K-means yang ditumpangkan pada gambar X-PEEM. Potensial pseudoelektroda (Epseudo) yang dihitung disebutkan bersama dengan plot klaster K-means. Kecerahan gambar X-PEEM, seperti warna pada Gambar 2, sebanding dengan intensitas penyerapan sinar-X.
Cr yang relatif seragam tetapi keadaan kimia Fe yang berbeda menyebabkan kerusakan lapisan oksida dan pola korosi yang berbeda pada Ce-2507 yang dikerjakan panas dan digulung dingin. Sifat Ce-2507 yang digulung dingin ini telah dipelajari dengan baik. Mengenai pembentukan oksida dan hidroksida Fe di udara sekitar dalam kondisi pengerjaan yang hampir netral ini, reaksinya adalah sebagai berikut:
Reaksi-reaksi di atas terjadi dalam skenario berikut berdasarkan analisis X-PEEM. Bahu kecil yang sesuai dengan Fe0 dikaitkan dengan besi logam di bawahnya. Reaksi Fe logam dengan lingkungan menghasilkan pembentukan lapisan Fe(OH)2 (persamaan (5)), yang meningkatkan sinyal Fe2+ dalam XAS tepi L Fe. Paparan udara yang berkepanjangan dapat mengakibatkan pembentukan oksida Fe3O4 dan/atau Fe2O3 setelah Fe(OH)252,53. Dua bentuk Fe yang stabil, Fe3O4 dan Fe2O3, juga dapat terbentuk dalam lapisan pelindung yang kaya Cr3+, di mana Fe3O4 lebih menyukai struktur yang seragam dan lengket. Kehadiran keduanya menghasilkan keadaan oksidasi campuran (spektrum XAS-1). Spektrum XAS-2 terutama sesuai dengan Fe3O4. Sementara pengamatan spektrum XAS-3 di beberapa tempat menunjukkan konversi lengkap menjadi γ-Fe2O3. Karena kedalaman penetrasi sinar-X yang terurai sekitar 50 nm, sinyal dari lapisan bawah menghasilkan intensitas puncak A yang lebih tinggi.
Spektrum XPA menunjukkan bahwa komponen Fe dalam lapisan oksida memiliki struktur berlapis yang dikombinasikan dengan lapisan oksida Cr. Berbeda dengan tanda-tanda pasivasi akibat inhomogenitas lokal Cr2O3 selama korosi, meskipun lapisan Cr2O3 seragam dalam penelitian ini, ketahanan korosi yang rendah diamati dalam kasus ini, terutama untuk spesimen yang digulung dingin. Perilaku yang diamati dapat dipahami sebagai heterogenitas keadaan oksidasi kimia pada lapisan atas (Fe), yang memengaruhi kinerja korosi. Karena stoikiometri yang sama antara lapisan atas (oksida besi) dan lapisan bawah (oksida kromium)52,53 interaksi (adhesi) yang lebih baik di antara keduanya menyebabkan transportasi ion logam atau oksigen yang lambat dalam kisi, yang pada gilirannya menyebabkan peningkatan ketahanan korosi. Oleh karena itu, rasio stoikiometri kontinu, yaitu satu keadaan oksidasi Fe, lebih disukai daripada perubahan stoikiometri yang tiba-tiba. SDSS yang mengalami deformasi panas memiliki permukaan yang lebih seragam, lapisan pelindung yang lebih padat, dan ketahanan korosi yang lebih baik. Sedangkan untuk SDSS canai dingin, keberadaan pulau-pulau kaya Fe3+ di bawah lapisan pelindung melanggar integritas permukaan dan menyebabkan korosi galvanik dengan substrat di dekatnya, yang menyebabkan penurunan tajam pada Rp (Tabel 1). Spektrum EIS dan ketahanan korosinya berkurang. Dapat dilihat bahwa distribusi lokal pulau-pulau kaya Fe3+ akibat deformasi plastis terutama memengaruhi ketahanan korosi, yang merupakan terobosan dalam penelitian ini. Dengan demikian, penelitian ini menyajikan citra mikroskopis spektroskopik dari penurunan ketahanan korosi sampel SDSS yang dipelajari dengan metode deformasi plastis.
Selain itu, meskipun paduan dengan unsur tanah jarang pada baja dua fasa menunjukkan kinerja yang lebih baik, interaksi unsur tambahan ini dengan matriks baja individual dalam hal perilaku korosi menurut data mikroskopi spektroskopi masih belum jelas. Munculnya sinyal Ce (melalui tepi M XAS) hanya muncul di beberapa tempat selama penggulungan dingin, tetapi menghilang selama deformasi panas SDSS, menunjukkan pengendapan lokal Ce dalam matriks baja, bukan paduan homogen. Meskipun tidak secara signifikan meningkatkan sifat mekanik SDSS6,7, kehadiran unsur tanah jarang mengurangi ukuran inklusi dan dianggap menghambat pitting di daerah awal54.
Kesimpulannya, penelitian ini mengungkap pengaruh heterogenitas permukaan terhadap korosi baja tahan karat 2507 SDSS yang dimodifikasi dengan serium dengan mengkuantifikasi kandungan kimia komponen skala nano. Kami menjawab pertanyaan mengapa baja tahan karat mengalami korosi bahkan di bawah lapisan oksida pelindung dengan mengkuantifikasi mikrostruktur, kimia permukaan, dan pemrosesan sinyal menggunakan pengelompokan K-means. Telah ditetapkan bahwa pulau-pulau yang kaya akan Fe3+, termasuk koordinasi oktahedral dan tetrahedralnya di sepanjang keseluruhan fitur campuran Fe2+/Fe3+, merupakan sumber kerusakan dan korosi pada lapisan oksida SDSS yang digulung dingin. Pulau-pulau nano yang didominasi oleh Fe3+ menyebabkan ketahanan korosi yang buruk bahkan dengan adanya lapisan pasivasi Cr2O3 stoikiometrik yang cukup. Selain kemajuan metodologis dalam menentukan pengaruh heterogenitas kimia skala nano terhadap korosi, penelitian yang sedang berlangsung diharapkan dapat menginspirasi proses rekayasa untuk meningkatkan ketahanan korosi baja tahan karat selama pembuatan baja.
Untuk menyiapkan ingot Ce-2507 SDSS yang digunakan dalam penelitian ini, komposisi campuran termasuk paduan induk Fe-Ce yang disegel dengan tabung besi murni dilebur dalam tungku induksi frekuensi menengah 150 kg untuk menghasilkan baja cair dan dituangkan ke dalam cetakan. Komposisi kimia yang diukur (wt%) tercantum dalam Tabel Tambahan 2. Ingot pertama-tama ditempa panas menjadi balok. Kemudian dianil pada suhu 1050°C selama 60 menit untuk mendapatkan baja dalam keadaan larutan padat, dan kemudian didinginkan dalam air hingga suhu kamar. Sampel yang diteliti dipelajari secara detail menggunakan TEM dan DOE untuk mempelajari fase, ukuran butir, dan morfologi. Informasi lebih rinci tentang sampel dan proses produksi dapat ditemukan di sumber lain6,7.
Sampel silinder (φ10 mm×15 mm) untuk kompresi panas diproses sedemikian rupa sehingga sumbu silinder sejajar dengan arah deformasi blok. Kompresi suhu tinggi dilakukan pada berbagai suhu dalam rentang 1000-1150°C menggunakan simulator termal Gleeble-3800 pada laju regangan konstan dalam rentang 0,01-10 s⁻¹. Sebelum deformasi, sampel dipanaskan dengan laju 10 °C s⁻¹ selama 2 menit pada suhu yang dipilih untuk menghilangkan gradien suhu. Setelah mencapai keseragaman suhu, sampel dideformasi hingga nilai regangan sebenarnya sebesar 0,7. Setelah deformasi, sampel segera didinginkan dengan air untuk mempertahankan struktur yang telah dideformasi. Spesimen yang telah mengeras kemudian dipotong sejajar dengan arah kompresi. Untuk penelitian khusus ini, kami memilih spesimen dengan kondisi regangan panas 1050°C, 10 s⁻¹ karena kekerasan mikro yang diamati lebih tinggi daripada spesimen lainnya⁷.
Sampel larutan padat Ce-2507 berukuran besar (80 × 10 × 17 mm3) digunakan dalam mesin penggiling dua rol asinkron tiga fase LG-300 dengan sifat mekanik terbaik di antara semua tingkat deformasi lainnya6. Laju regangan dan pengurangan ketebalan untuk setiap jalur masing-masing adalah 0,2 m·s-1 dan 5%.
Stasiun kerja elektrokimia Autolab PGSTAT128N digunakan untuk pengukuran elektrokimia SDSS setelah penggulungan dingin hingga pengurangan ketebalan 90% (regangan sebenarnya setara 1,0) dan setelah pengepresan panas pada 1050°C selama 10 s-1 hingga regangan sebenarnya 0,7. Stasiun kerja ini memiliki sel tiga elektroda dengan elektroda kalomel jenuh sebagai elektroda referensi, elektroda lawan grafit, dan sampel SDSS sebagai elektroda kerja. Sampel dipotong menjadi silinder dengan diameter 11,3 mm, yang sisi-sisinya disolder dengan kawat tembaga. Sampel kemudian direkatkan dengan epoksi, menyisakan area kerja terbuka seluas 1 cm2 sebagai elektroda kerja (sisi bawah sampel silinder). Berhati-hatilah selama pengeringan epoksi dan pengamplasan serta pemolesan selanjutnya untuk menghindari keretakan. Permukaan kerja digiling dan dipoles dengan suspensi pemoles intan dengan ukuran partikel 1 μm, dicuci dengan air suling dan etanol, dan dikeringkan dengan udara dingin. Sebelum pengukuran elektrokimia, sampel yang dipoles terpapar udara selama beberapa hari untuk membentuk lapisan oksida alami. Larutan berair FeCl3 (6,0 wt%), distabilkan hingga pH = 1,0 ± 0,01 dengan HCl sesuai rekomendasi ASTM, digunakan untuk mempercepat korosi baja tahan karat55 karena bersifat korosif dengan adanya ion klorida yang memiliki kapasitas oksidasi kuat dan pH rendah. Standar lingkungan G48 dan A923. Sampel direndam dalam larutan uji selama 1 jam untuk mencapai kondisi mendekati stabil sebelum melakukan pengukuran apa pun. Untuk sampel larutan padat, yang dibentuk panas, dan yang digulung dingin, pengukuran impedansi dilakukan pada potensial rangkaian terbuka (OPC) masing-masing 0,39, 0,33, dan 0,25 V, dalam rentang frekuensi dari 1 x 10⁵ hingga 0,1 Hz dengan amplitudo 5 mV. Semua uji kimia diulangi setidaknya 3 kali dalam kondisi yang sama untuk memastikan reproduksibilitas data.
Untuk pengukuran HE-SXRD, blok baja dupleks persegi panjang berukuran 1 × 1 × 1,5 mm³ diukur untuk mengkuantifikasi komposisi fase berkas dari wiggler energi tinggi Brockhouse di CLS, Kanada⁵⁶. Pengumpulan data dilakukan dalam geometri Debye-Scherrer atau geometri transmisi pada suhu ruang. Panjang gelombang sinar-X yang dikalibrasi dengan kalibrator LaB₆ adalah 0,212561 Å, yang sesuai dengan 58 keV, yang jauh lebih tinggi daripada Cu Kα (8 keV) yang umumnya digunakan sebagai sumber sinar-X laboratorium. Sampel ditempatkan pada jarak 740 mm dari detektor. Volume deteksi setiap sampel adalah 0,2 × 0,3 × 1,5 mm³, yang ditentukan oleh ukuran berkas dan ketebalan sampel. Semua data dikumpulkan menggunakan detektor area Perkin Elmer, detektor sinar-X panel datar, piksel 200 µm, 40×40 cm2 menggunakan waktu pemaparan 0,3 s dan 120 frame.
Pengukuran X-PEEM dari dua sistem model terpilih dilakukan di stasiun akhir Beamline MAXPEEM di laboratorium MAX IV (Lund, Swedia). Sampel disiapkan dengan cara yang sama seperti untuk pengukuran elektrokimia. Sampel yang telah disiapkan disimpan di udara selama beberapa hari dan dihilangkan gasnya dalam ruang vakum ultra tinggi sebelum diiradiasi dengan foton sinkrotron. Resolusi energi beamline diperoleh dengan mengukur spektrum hasil ion di wilayah eksitasi dari N 1 s hingga 1\(\pi _g^ \ast\) di dekat hv = 401 eV di N2 dengan ketergantungan energi foton pada E3/2 , 57. Spektrum aproksimasi memberikan ΔE (lebar garis spektral) sekitar 0,3 eV dalam rentang energi yang diukur. Oleh karena itu, resolusi energi beamline diperkirakan sebesar E/∆E = 700 eV/0,3 eV > 2000 dan fluks ≈1012 ph/s dengan menggunakan monokromator SX-700 yang dimodifikasi dengan kisi Si 1200-garis mm−1 untuk tepi Fe 2p L2,3, tepi Cr 2p L2,3, tepi Ni 2p L2,3, dan tepi Ce M4,5. Oleh karena itu, resolusi energi beamline diperkirakan sebesar E/∆E = 700 eV/0,3 eV > 2000 dan fluks ≈1012 ph/s dengan menggunakan monokromator SX-700 yang dimodifikasi dengan kisi Si 1200-garis mm−1 untuk tepi Fe 2p L2.3, tepi Cr 2p L2.3, tepi Ni 2p L2.3, dan tepi Ce M4.5. Jadi, jumlah yang dapat dihitung adalah E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ > 2000 и kuota ≈1012 ф/с при использовании speaker SX-700 dengan Si 1200 штрихов/мм для Fe кромка 2p L2,3, кромка Cr 2p L2,3, кромка Ni 2p L2,3 dan кромка Ce M4,5. Dengan demikian, resolusi energi saluran berkas diperkirakan sebagai E/∆E = 700 eV/0,3 eV > 2000 dan fluks ≈1012 f/s menggunakan monokromator SX-700 yang dimodifikasi dengan kisi Si 1200 garis/mm untuk tepi Fe 2p L2,3, tepi Cr 2p L2.3, tepi Ni 2p L2.3, dan tepi Ce 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,通过使用带有Si 1200 线mm-1光栅的改进的SX-700 单色器用于Fe 2p L2,3 边缘、Cr 2p L2,3 边缘、Ni 2p L2,3 边缘和Ce M4,5 边缘。, 光束线 能量 分辨率 为 为 为 为 δe = 700 EV/0.3 EV> 2000 和 ≈1012 PH/S , 使用 带有 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、Cr 2p L2.3 边缘、Ni 2p L2.3 边缘和Ce M4.5 边缘。Jadi, ketika menggunakan monokromator SX-700 yang dimodifikasi dengan kisi Si 1200 garis. 3, tepi Cr 2p L2.3, tepi Ni 2p L2.3 dan tepi Ce M4.5.Energi foton dipindai dalam langkah 0,2 eV. Pada setiap energi, citra PEEM direkam menggunakan detektor CMOS TVIPS F-216 yang terhubung dengan serat optik dengan bin 2 x 2, yang memberikan resolusi 1024 x 1024 piksel dalam bidang pandang 20 µm. Waktu pemaparan citra adalah 0,2 s, dengan rata-rata 16 frame. Energi citra fotoelektron dipilih sedemikian rupa untuk memberikan sinyal elektron sekunder maksimum. Semua pengukuran dilakukan pada insiden normal menggunakan berkas foton terpolarisasi linier. Informasi lebih lanjut tentang pengukuran dapat ditemukan dalam penelitian sebelumnya. Setelah mempelajari mode deteksi hasil elektron total (TEY) dan aplikasinya dalam X-PEEM49, kedalaman percobaan metode ini diperkirakan sekitar 4-5 nm untuk sinyal Cr dan sekitar 6 nm untuk Fe. Kedalaman Cr sangat dekat dengan ketebalan lapisan oksida (~4 nm)60,61 sedangkan kedalaman Fe lebih besar dari ketebalannya. XRD yang dikumpulkan di tepi Fe L merupakan campuran XRD oksida besi dan Fe0 dari matriks. Pada kasus pertama, intensitas elektron yang dipancarkan berasal dari semua jenis elektron yang mungkin berkontribusi pada TEY. Namun, sinyal besi murni membutuhkan energi kinetik yang lebih tinggi agar elektron dapat melewati lapisan oksida ke permukaan dan dikumpulkan oleh penganalisis. Dalam kasus ini, sinyal Fe0 terutama disebabkan oleh elektron Auger LVV, serta elektron sekunder yang dipancarkan olehnya. Selain itu, intensitas TEY yang disumbangkan oleh elektron-elektron ini menurun selama jalur keluar elektron, yang selanjutnya mengurangi respons spektral Fe0 dalam peta XAS besi.
Mengintegrasikan penambangan data ke dalam kubus data (data X-PEEM) merupakan langkah kunci dalam mengekstrak informasi yang relevan (sifat kimia atau fisik) dalam pendekatan multidimensi. Pengelompokan K-means banyak digunakan di berbagai bidang, termasuk visi mesin, pengolahan citra, pengenalan pola tanpa pengawasan, kecerdasan buatan, dan analisis klasifikasi. Misalnya, pengelompokan K-means telah menunjukkan kinerja yang baik dalam pengelompokan data citra hiperspektral. Pada prinsipnya, untuk data multi-fitur, algoritma K-means dapat dengan mudah mengelompokkannya berdasarkan informasi tentang atributnya (sifat energi foton). Pengelompokan K-means adalah algoritma iteratif untuk membagi data menjadi K kelompok (cluster) yang tidak tumpang tindih, di mana setiap piksel termasuk dalam cluster tertentu tergantung pada distribusi spasial ketidakseragaman kimia dalam komposisi mikrostruktur baja. Algoritma K-means mencakup dua tahap: pada tahap pertama, K centroid dihitung, dan pada tahap kedua, setiap titik diberi cluster dengan centroid tetangga. Pusat gravitasi suatu klaster didefinisikan sebagai rata-rata aritmatika dari titik data (spektrum XAS) untuk klaster tersebut. Terdapat berbagai jarak untuk mendefinisikan centroid tetangga sebagai jarak Euclidean. Untuk gambar masukan px,y (di mana x dan y adalah resolusi dalam piksel), CK adalah pusat gravitasi klaster; gambar ini kemudian dapat disegmentasi (diklusterkan) menjadi K klaster menggunakan K-means63. Langkah-langkah akhir dari algoritma pengelompokan K-means adalah:
Langkah 2. Hitung keanggotaan semua piksel berdasarkan centroid saat ini. Misalnya, dihitung dari jarak Euclidean d antara pusat dan setiap piksel:
Langkah 3 Tetapkan setiap piksel ke centroid terdekat. Kemudian hitung ulang K posisi centroid sebagai berikut:
Langkah 4. Ulangi proses (persamaan (7) dan (8)) hingga centroid konvergen. Hasil kualitas pengelompokan akhir sangat berkorelasi dengan pilihan centroid awal terbaik. Untuk struktur data PEEM dari citra baja, biasanya X (x × y × λ) adalah kubus data array 3D, sedangkan sumbu x dan y mewakili informasi spasial (resolusi piksel) dan sumbu λ sesuai dengan gambar spektral energi foton. Algoritma K-means digunakan untuk mengeksplorasi wilayah yang diminati dalam data X-PEEM dengan memisahkan piksel (cluster atau sub-blok) sesuai dengan fitur spektralnya dan mengekstrak centroid terbaik (profil spektral XAS) untuk setiap analit. Algoritma ini digunakan untuk mempelajari distribusi spasial, perubahan spektral lokal, perilaku oksidasi, dan keadaan kimia. Misalnya, algoritma pengelompokan K-means digunakan untuk wilayah tepi L Fe dan tepi L Cr pada X-PEEM yang dikerjakan panas dan digulung dingin. Berbagai jumlah gugus K (wilayah mikrostruktur) diuji untuk menemukan gugus dan pusat massa yang optimal. Ketika angka-angka ini ditampilkan, piksel-piksel tersebut ditetapkan kembali ke pusat massa gugus yang sesuai. Setiap distribusi warna sesuai dengan pusat gugus, menunjukkan susunan spasial objek kimia atau fisik. Pusat massa yang diekstrak merupakan kombinasi linier dari spektrum murni.
Data yang mendukung hasil penelitian ini tersedia atas permintaan yang wajar dari penulis WC yang bersangkutan.
Sieurin, H. & Sandström, R. Ketangguhan retak baja tahan karat dupleks yang dilas. Sieurin, H. & Sandström, R. Ketangguhan retak baja tahan karat dupleks yang dilas. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Ketangguhan retak baja tahan karat dupleks yang dilas. 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. Ketangguhan retak baja tahan karat dupleks yang dilas.Britannia. Fractional part. fur. 73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Ketahanan korosi baja tahan karat dupleks dalam asam organik terpilih dan lingkungan asam organik/klorida. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Ketahanan korosi baja tahan karat dupleks dalam asam organik terpilih dan lingkungan asam organik/klorida.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. dan Van Der Merwe, J. Ketahanan korosi baja tahan karat dupleks dalam lingkungan dengan beberapa asam organik dan asam organik/klorida. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相不锈钢在选定的有机酸和有机酸/氯化物环境中的耐腐蚀性。 Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相 baja tahan karat在选定的organik酸和organik酸/lingkungan terklorinasi的耐而性性。Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. dan Van Der Merwe, J. Ketahanan korosi baja tahan karat dupleks dalam lingkungan asam organik dan asam organik/klorida tertentu.pengawet. Metode Material 57, 107–117 (2010).
Barrera, S. dkk. Perilaku korosi-oksidatif paduan dupleks Fe-Al-Mn-C. Materials 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Generasi baru baja super dupleks untuk peralatan produksi gas dan minyak. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Generasi baru baja super dupleks untuk peralatan produksi gas dan minyak.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Generasi baru baja super dupleks untuk peralatan produksi minyak dan gas.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Generasi baru baja super dupleks untuk peralatan produksi gas dan minyak. Webinar E3S 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Investigasi perilaku deformasi panas baja tahan karat dupleks kelas 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Investigasi perilaku deformasi panas baja tahan karat dupleks kelas 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 2507. Logam. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Studi tentang Perilaku Deformasi Panas Baja Tahan Karat Dupleks Tipe 2507. Metall. 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. dan Utaisansuk, V. Investigasi Perilaku Deformasi Panas Baja Tahan Karat Dupleks Tipe 2507. Metal.alma mater. trance. 48, 95–108 (2017).
Zhou, T. dkk. Pengaruh penggulungan dingin terkontrol terhadap mikrostruktur dan sifat mekanik baja tahan karat super-dupleks SAF 2507 yang dimodifikasi serium. alma mater. ilmu pengetahuan. Britannia. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. dkk. Sifat struktural dan mekanik yang diinduksi oleh deformasi termal baja tahan karat super-dupleks SAF 2507 yang dimodifikasi serium. J. Alma mater. storage tank. technology. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Pengaruh unsur tanah jarang terhadap perilaku oksidasi suhu tinggi baja austenitik. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Pengaruh unsur tanah jarang terhadap perilaku oksidasi suhu tinggi baja austenitik.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. dan Zheng K. Pengaruh unsur tanah jarang terhadap perilaku baja austenitik di bawah oksidasi suhu tinggi. 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. dan Zheng K. Pengaruh unsur tanah jarang terhadap perilaku baja austenitik pada oksidasi suhu tinggi.Koros. Ilmu pengetahuan. 164, 108359 (2020).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Pengaruh Ce terhadap mikrostruktur dan sifat baja tahan karat super-feritik 27Cr-3.8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Pengaruh Ce terhadap mikrostruktur dan sifat baja tahan karat super-feritik 27Cr-3.8Mo-2Ni.Li Y., Yang G., Jiang Z., Chen K. dan Sun S. Pengaruh Se terhadap mikrostruktur dan sifat baja tahan karat superferitik 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的影响。 Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Pengaruh Ce terhadap mikrostruktur dan sifat baja tahan karat super 27Cr-3.8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Влияние Ce на микроструктуру и свойства суперферрритной нержавеющей стали 27Cr-3,8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Pengaruh Ce terhadap mikrostruktur dan sifat baja tahan karat superferitik 27Cr-3,8Mo-2Ni.Tanda besi. Steelmak 47, 67–76 (2020).