Terima kasih telah mengunjungi Nature.com. Versi browser yang Anda gunakan memiliki dukungan CSS yang terbatas. Untuk pengalaman terbaik, kami sarankan Anda menggunakan browser yang diperbarui (atau nonaktifkan Mode Kompatibilitas di Internet Explorer). Sementara itu, untuk memastikan dukungan yang berkelanjutan, kami akan menampilkan situs tanpa gaya dan JavaScript.
Baja tahan karat yang banyak digunakan dan versi tempanya tahan terhadap korosi dalam kondisi sekitar karena lapisan pasivasi yang terdiri dari kromium oksida. Korosi dan erosi baja secara tradisional dikaitkan dengan penghancuran lapisan-lapisan ini, tetapi jarang terjadi pada tingkat mikroskopis, tergantung pada asal ketidakhomogenan permukaan. Dalam karya ini, heterogenitas kimia permukaan skala nano yang dideteksi oleh mikroskopi spektroskopi dan analisis kemometrik secara tak terduga mendominasi dekomposisi dan korosi baja tahan karat super dupleks yang dimodifikasi cerium yang digulung dingin 2507 (SDSS) selama perilaku deformasi panasnya. sisi lain. Meskipun mikroskopi fotoelektron sinar-X menunjukkan cakupan yang relatif seragam dari lapisan Cr2O3 alami, SDSS yang digulung dingin menunjukkan hasil pasivasi yang buruk karena distribusi lokal pulau nano kaya Fe3+ pada lapisan oksida Fe/Cr. Pengetahuan ini pada tingkat atom memberikan pemahaman yang mendalam tentang korosi baja tahan karat dan diharapkan dapat membantu memerangi korosi logam paduan tinggi yang serupa.
Sejak penemuan baja tahan karat, ketahanan korosi paduan ferrokromium telah dikaitkan dengan kromium, yang membentuk oksida/oksihidroksida kuat yang menunjukkan perilaku pasif 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 mekanis yang unggul1,2,3. Kekuatan mekanis yang meningkat memungkinkan desain yang lebih ringan dan lebih kompak. Sebaliknya, SDSS yang ekonomis memiliki ketahanan yang tinggi terhadap korosi pitting dan 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, kisaran suhu perlakuan panas yang sempit dan kemampuan bentuk yang buruk menghalangi 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 dalam SDSS 2507 (Ce-2507). Konsentrasi yang sesuai sebesar 0,08 wt.% unsur tanah jarang (Ce) memiliki efek menguntungkan pada sifat mekanis DSS, karena meningkatkan penyempurnaan butiran dan kekuatan batas butiran. Ketahanan terhadap keausan 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 memperoleh sifat mekanik yang sangat baik6,7,8. Namun, ketahanan korosi SDSS yang sangat baik disebabkan oleh adanya lapisan oksida tipis pada permukaannya, yang dipengaruhi oleh banyak faktor, seperti adanya banyak fase dengan batas butir yang berbeda, endapan yang tidak diinginkan, dan reaksi yang berbeda. Struktur mikro 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 memerlukan teknik eksperimen yang kompleks. Hingga saat ini, metode yang peka terhadap permukaan seperti spektroskopi elektron Auger11 dan spektroskopi fotoelektron sinar-X12,13,14,15 serta sistem fotoelektron fotoelektron sinar-X keras membedakan, tetapi sering kali gagal memisahkan, keadaan kimia dari unsur yang sama di berbagai titik dalam ruang pada skala nano. Beberapa studi baru-baru ini telah menghubungkan oksidasi lokal kromium dengan perilaku korosi yang diamati dari 17 baja tahan karat austenitik, 18 baja tahan karat martensit, dan SDSS 19, 20. Namun, studi-studi ini terutama difokuskan pada efek heterogenitas Cr (misalnya, keadaan oksidasi Cr3+) pada ketahanan korosi. Heterogenitas lateral dalam keadaan oksidasi unsur-unsur dapat disebabkan oleh senyawa yang berbeda dengan unsur-unsur penyusun yang sama, seperti oksida besi. Senyawa-senyawa ini mewarisi ukuran kecil yang diproses secara termomekanis yang berdekatan satu sama lain, tetapi berbeda dalam komposisi dan keadaan oksidasi16,21. Oleh karena itu, mengungkap kerusakan film oksida dan kemudian pitting memerlukan pemahaman tentang ketidakhomogenan permukaan pada tingkat mikroskopis. Terlepas dari persyaratan ini, penilaian kuantitatif seperti heterogenitas oksidasi lateral, terutama besi pada skala nano/atom, masih kurang dan signifikansinya untuk ketahanan korosi masih belum dieksplorasi. Sampai saat ini, keadaan kimia berbagai unsur, seperti Fe dan Ca, dijelaskan secara kuantitatif pada sampel baja menggunakan mikroskop fotoelektron sinar-X lunak (X-PEEM) dalam fasilitas radiasi sinkrotron skala nano. Dikombinasikan dengan teknik spektroskopi serapan sinar-X (XAS) yang sensitif terhadap 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 spektroskopi situs inisiasi di bawah mikroskop ini memfasilitasi eksperimen kimia lokal dan secara spasial dapat menunjukkan perubahan kimia yang sebelumnya belum dieksplorasi dalam 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 korosi konvensional yang disebabkan oleh kerusakan lapisan oksida kromium, pasivasi yang buruk saat ini dan ketahanan korosi yang buruk dikaitkan dengan pulau-pulau nano kaya Fe3+ yang terlokalisasi di dekat lapisan oksida Fe/Cr, yang mungkin merupakan serangan oleh oksida pelindung. Ini membentuk lapisan di tempatnya dan menyebabkan korosi.
Perilaku korosif SDSS 2507 yang mengalami deformasi pertama kali dievaluasi menggunakan pengukuran elektrokimia. Pada gbr. Gambar 1 menunjukkan kurva Nyquist dan Bode untuk sampel terpilih dalam larutan berair asam (pH = 1) FeCl3 pada suhu kamar. Elektrolit terpilih bertindak sebagai zat pengoksidasi kuat, yang mengkarakterisasi kecenderungan film pasivasi untuk rusak. Meskipun material tersebut tidak mengalami pitting suhu kamar yang stabil, analisis ini memberikan wawasan tentang potensi kejadian kegagalan dan proses pasca-korosi. Rangkaian ekivalen (Gbr. 1d) digunakan untuk menyesuaikan spektrum spektroskopi impedansi elektrokimia (EIS), dan hasil pemasangan yang sesuai ditunjukkan pada Tabel 1. Setengah lingkaran yang tidak lengkap muncul saat menguji sampel yang diberi perlakuan larutan dan dikerjakan dengan panas, sedangkan setengah lingkaran terkompresi yang sesuai digulung dingin (Gbr. 1b). Dalam spektrum EIS, jari-jari setengah lingkaran dapat dianggap sebagai resistansi polarisasi (Rp)25,26. Rp SDSS yang diolah dengan larutan pada Tabel 1 adalah sekitar 135 kΩ cm-2, namun untuk SDSS yang dikerjakan dengan panas dan digulung dingin, kita dapat melihat nilai yang jauh lebih rendah, masing-masing 34,7 dan 2,1 kΩ cm–2. Penurunan Rp yang signifikan ini menunjukkan efek yang merugikan dari deformasi plastik pada ketahanan pasivasi dan korosi, seperti yang ditunjukkan dalam laporan sebelumnya 27, 28, 29, 30.
a 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 dalam diagram Bode dan dataran tinggi frekuensi tinggi mewakili resistansi elektrolit RS26. Saat frekuensi menurun, impedansi meningkat dan sudut fase negatif ditemukan, yang menunjukkan dominasi kapasitansi. Sudut fase meningkat, mempertahankan nilai maksimumnya dalam rentang frekuensi yang relatif lebar, dan kemudian menurun (Gbr. 1c). Namun, dalam ketiga kasus ini nilai maksimum ini masih kurang dari 90°, yang menunjukkan perilaku kapasitif yang tidak ideal karena dispersi kapasitif. Dengan demikian, elemen fase konstan QCPE (CPE) digunakan untuk mewakili distribusi kapasitansi antarmuka yang berasal dari kekasaran atau ketidakhomogenan permukaan, terutama dalam hal skala atom, geometri fraktal, porositas elektroda, potensial yang 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 bebas frekuensi yang proporsional dengan area terbuka aktif elektrolit. n adalah bilangan daya tak berdimensi yang menggambarkan penyimpangan dari perilaku kapasitif ideal kapasitor, yaitu semakin dekat n ke 1, semakin dekat CPE ke kapasitansi murni, dan jika n mendekati nol, itu adalah resistansi. Deviasi kecil n, mendekati 1, menunjukkan perilaku kapasitif non-ideal dari permukaan setelah pengujian polarisasi. QCPE SDSS canai dingin jauh lebih tinggi daripada produk sejenis, yang berarti kualitas permukaannya kurang seragam.
Konsisten dengan sebagian besar sifat ketahanan korosi baja tahan karat, kandungan Cr yang relatif tinggi dari SDSS umumnya menghasilkan ketahanan korosi SDSS yang unggul karena adanya lapisan oksida pelindung pasif pada permukaannya17. Lapisan pasif ini biasanya kaya akan oksida Cr3+ dan/atau hidroksida, terutama mengintegrasikan oksida Fe2+, Fe3+ dan/atau (oksi)hidroksida33. Meskipun keseragaman permukaan yang sama, lapisan oksida pasif, dan tidak ada kerusakan 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 struktur mikro deformasi dan karakteristik struktural baja.
Struktur mikro baja tahan karat yang mengalami deformasi diselidiki secara kuantitatif menggunakan sinar-X internal dan sinkrotron berenergi tinggi (Gambar Tambahan 1, 2). Analisis terperinci disediakan dalam Informasi Tambahan. Meskipun sebagian besar sesuai dengan jenis fase utama, perbedaan dalam fraksi volume fase ditemukan, yang tercantum dalam Tabel Tambahan 1. Perbedaan ini dapat dikaitkan dengan fraksi fase yang tidak homogen di permukaan, serta fraksi fase volumetrik yang dilakukan pada kedalaman yang berbeda. deteksi dengan difraksi sinar-X. (XRD) dengan berbagai sumber energi foton insiden. Proporsi austenit yang relatif lebih tinggi dalam spesimen yang digulung dingin, 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 penyempurnaan butiran, pengurangan ukuran butiran, peningkatan mikrodeformasi dan kepadatan dislokasi yang terjadi selama perlakuan termomekanis36,37,38. Spesimen yang dikerjakan dengan panas menunjukkan sifat yang lebih kasar, yang menunjukkan butiran berukuran mikron, sementara cincin halus yang diamati pada spesimen yang digulung dingin (Gambar Tambahan 3) menunjukkan penyempurnaan butiran yang signifikan hingga skala nano dalam pekerjaan 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 korosi, yang sesuai dengan pengukuran elektrokimia.
Perubahan keadaan kimia mikrodomain unsur-unsur elementer telah dipelajari secara sistematis menggunakan X-PEEM. Meskipun unsur paduan berlimpah, Cr, Fe, Ni dan Ce39 dipilih di sini, karena Cr adalah unsur kunci untuk pembentukan film pasivasi, Fe adalah unsur utama dalam baja, dan Ni meningkatkan pasivasi dan 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 sesuai dilakukan dengan menggabungkan kalibrasi energi dengan data yang dipublikasikan (misalnya XAS 40, 41 pada Fe L2, 3 tepi).
Pada gambar. Gambar 2 menunjukkan gambar X-PEEM dari Ce-2507 SDSS yang dikerjakan dengan panas (Gambar 2a) dan digulung dingin (Gambar 2d) dan sisi XAS yang sesuai dari Cr dan Fe L2,3 pada lokasi yang ditandai secara individual. Sisi L2,3 dari XAS menyelidiki keadaan 3d yang tidak terisi setelah fotoeksitasi elektron pada tingkat pemisahan spin-orbit 2p3/2 (sisi L3) dan 2p1/2 (sisi L2). Informasi tentang keadaan valensi Cr diperoleh dari XAS pada sisi L2,3 pada Gambar. 2b, e. Perbandingan dengan juri. 42,43 menunjukkan bahwa empat puncak diamati di dekat sisi L3, 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 eksperimen sesuai dengan perhitungan teoritis 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 dengan panas dan digulung dingin dilapisi dengan lapisan Cr2O3 yang relatif seragam.
Gambar termal X-PEEM dari SDSS yang mengalami deformasi termal yang sesuai dengan tepi b Cr L2,3 dan tepi c Fe L2,3, gambar termal X-PEEM d dari SDSS yang digulung dingin yang sesuai dengan tepi e Cr L2,3 dan sisi tepi f Fe L2,3 (f). Spektrum XAS diplot pada posisi spasial yang berbeda yang ditandai pada gambar termal (a, d), garis putus-putus oranye pada (b) dan (e) mewakili spektrum XAS yang disimulasikan dari 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 dari unsur-unsur logam ini, keadaan kimia dari penambahan unsur paduan Ni dan Ce untuk kedua sampel tetap tidak berubah. Gambar tambahan. Gambar 5-9 menunjukkan gambar X-PEEM dan spektrum XAS yang sesuai untuk Ni dan Ce pada berbagai posisi pada permukaan spesimen yang dikerjakan dengan panas dan digulung dingin. Ni XAS menunjukkan keadaan oksidasi Ni2+ di seluruh permukaan spesimen yang dikerjakan dengan panas dan digulung dingin yang diukur (Pembahasan Tambahan). Perlu dicatat bahwa, dalam kasus sampel yang dikerjakan dengan panas, sinyal XAS Ce tidak diamati, sedangkan dalam kasus sampel yang digulung dingin, spektrum Ce3+ diamati. Pengamatan bintik-bintik Ce dalam sampel yang digulung dingin menunjukkan bahwa Ce terutama muncul dalam bentuk endapan.
Dalam SDSS yang mengalami deformasi termal, tidak ada perubahan struktural lokal pada XAS di tepi Fe L2,3 yang diamati (Gbr. 2c). Namun, matriks Fe mengubah keadaan kimianya secara mikroregional di tujuh titik yang dipilih secara acak dari SDSS yang digulung dingin, seperti yang ditunjukkan pada Gbr. 2f. Selain itu, untuk mendapatkan gambaran yang akurat tentang perubahan keadaan Fe di lokasi yang dipilih pada Gbr. 2f, studi permukaan lokal dilakukan (Gbr. 3 dan Gbr. Tambahan 10) di mana daerah melingkar yang lebih kecil dipilih. Spektrum XAS dari tepi Fe L2,3 sistem α-Fe2O3 dan oksida oktahedral Fe2+ dimodelkan dengan beberapa perhitungan medan kristal 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+ divalen formal (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+ divalen formal (3d6).Perhatikan bahwa α-Fe2O3 dan γ-Fe2O3 memiliki simetri lokal yang berbeda45,46, Fe3O4 menggabungkan Fe2+ dan Fe3+,47 dan FeO45 dalam bentuk oksida divalen formal Fe2+ (3d6).Perhatikan 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 Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 spinel 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 adalah ≈1, sedangkan dalam kasus ini rasio intensitas eg/t2g yang diamati adalah sekitar 1. Ini mengecualikan kemungkinan bahwa dalam situasi saat ini hanya Fe3+ yang ada. Jika mempertimbangkan kasus Fe3O4 dengan Fe2+ dan Fe3+, fitur pertama yang diketahui memiliki tepi L3 yang lebih lemah (lebih kuat) untuk Fe menunjukkan keadaan tak terisi yang lebih kecil (lebih besar) t2g. Hal ini berlaku untuk Fe2+ (Fe3+), yang menunjukkan bahwa fitur pertama peningkatan 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 eksperimen yang diperoleh (Gambar 4a dan Gambar Tambahan 11) diplot dan dibandingkan dengan data untuk senyawa murni 40, 41, 48. Tiga jenis spektrum XAS Fe L-edge yang diamati secara eksperimen (XAS-1, XAS-2 dan XAS-3: Gambar 4a). Secara khusus, spektrum 2-a (dilambangkan sebagai XAS-1) pada Gambar 3b diikuti oleh spektrum 2-b (berlabel XAS-2) diamati di seluruh area deteksi, sementara spektrum seperti E-3 diamati pada gambar 3d (berlabel XAS-3) diamati di lokasi tertentu. Sebagai aturan, empat parameter digunakan untuk mengidentifikasi keadaan valensi yang ada dalam sampel yang diteliti: (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 diteliti. Rasio intensitas yang dihitung L2/L3 juga menunjukkan keberadaan ketiga komponen tersebut.
Spektrum XAS simulasi Fe dengan teramati tiga data eksperimen berbeda (garis solid XAS-1, XAS-2 dan XAS-3 bersesuaian 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 eksperimen terukur dengan bd (XAS-1, XAS-2, XAS-3) dan data LCF teroptimasi yang bersesuaian (garis hitam solid), dan juga dalam bentuk spektrum XAS-3 dengan standar Fe3O4 (keadaan campuran Fe) dan Fe2O3 (Fe3+ murni).
Kombinasi linear (LCF) dari tiga standar 40, 41, 48 digunakan untuk mengukur komposisi oksida besi. LCF diterapkan untuk tiga spektrum XAS Fe L-edge terpilih yang menunjukkan kontras tertinggi, yaitu XAS-1, XAS-2, dan XAS-3, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4b–d. Untuk pemasangan LCF, 10% Fe0 diperhitungkan dalam semua kasus karena kami mengamati sedikit perbedaan dalam semua data, dan juga karena besi metalik merupakan komponen utama baja. Memang, kedalaman percobaan X-PEEM untuk Fe (~6 nm)49 lebih besar dari perkiraan ketebalan lapisan oksidasi (sedikit > 4 nm), yang memungkinkan deteksi sinyal dari matriks besi (Fe0) di bawah lapisan pasivasi. Memang, kedalaman percobaan X-PEEM untuk Fe (~6 nm)49 lebih besar dari perkiraan ketebalan lapisan oksidasi (sedikit > 4 nm), yang 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 dari 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 mendapatkan solusi terbaik yang mungkin untuk data eksperimen yang diamati. Pada gambar 4b menunjukkan spektrum XAS-1 untuk kombinasi Fe2+ dan Fe3+, di mana proporsi Fe2+ dan Fe3+ serupa sekitar 45%, yang menunjukkan keadaan oksidasi campuran Fe. Sementara 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 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 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, yang menunjukkan kesamaan dengan kedua standar ketika mempertimbangkan puncak B. Namun, intensitas puncak bahu (A: dari Fe2+) dan rasio intensitas B/A menunjukkan bahwa spektrum XAS-3 dekat, 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 (Gbr. 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 sepanjang tepi L2,3 atau rasio intensitas L2/L3 masih menjadi subjek penelitian yang sedang berlangsung. diskusi karena kompleksitas berbagai faktor yang mempengaruhi spektrum akhir41.
Selain perbedaan spektral dalam keadaan kimia dari daerah minat terpilih 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 membentuk dua klaster optimal yang terdistribusi secara spasial dalam spesimen yang dikerjakan dengan panas dan digulung dingin yang ditunjukkan pada Gambar 5. Jelas bahwa tidak ada perubahan struktural lokal yang dianggap serupa, karena dua sentroid spektrum XAS Cr sebanding. Bentuk spektral dari dua klaster ini hampir identik dengan yang sesuai dengan Cr2O342, yang berarti bahwa lapisan Cr2O3 berjarak relatif sama pada SDSS.
Cr L K-means edge region clusters, dan b adalah centroid XAS yang sesuai. Hasil perbandingan K-means X-PEEM dari SDSS cold-rolled: c Cr L2.3 edge region dari cluster K-means dan d 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 dengan panas dan digulung dingin. Oleh karena itu, persentase (%) Fe2+ dan Fe3+ dapat diperoleh dengan menyesuaikan LCF yang ditunjukkan pada Gambar 4. Potensi pseudoelektroda Epseudo sebagai fungsi Fe0 digunakan untuk mengungkap 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 \(\rm{Fe} + 2e^ – \ hingga \rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), masing-masing 0,440 dan 0,036 V. Daerah dengan potensial yang lebih rendah memiliki kandungan senyawa Fe3+ yang lebih tinggi. Distribusi potensial dalam sampel yang mengalami deformasi termal memiliki karakter berlapis dengan perubahan maksimum sekitar 0,119 V (Gbr. 6a, b). Distribusi potensial ini terkait erat dengan topografi permukaan (Gbr. 6a). Tidak ada perubahan lain yang bergantung pada posisi di bagian dalam laminar yang mendasarinya yang diamati (Gbr. 6b). Sebaliknya, untuk sambungan oksida yang tidak sama dengan kandungan Fe2+ dan Fe3+ yang berbeda dalam SDSS yang digulung dingin, seseorang dapat mengamati sifat pseudopotensial yang tidak seragam (Gbr. 6c, d). Oksida Fe3+ dan/atau (oksi)hidroksida merupakan unsur utama karat pada baja dan dapat ditembus oleh oksigen dan air50. Dalam kasus ini, pulau-pulau yang kaya akan 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 untuk lokalisasi lokasi korosi aktif. Distribusi Fe2+ dan Fe3+ yang tidak merata ini pada permukaan SDSS yang digulung dingin dapat mengubah kimia lokal dan menyediakan area permukaan aktif yang lebih praktis selama kerusakan lapisan oksida dan reaksi korosi, yang memungkinkan matriks logam di bawahnya terus terkorosi, yang mengakibatkan heterogenitas internal. sifat dan mengurangi sifat pelindung lapisan pasif.
K-means cluster 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 cluster K-means dihamparkan pada gambar X-PEEM. Potensi pseudoelektroda yang dihitung (Epseudo) disebutkan bersama dengan plot cluster 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 dengan 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 pekerjaan yang hampir netral ini, reaksinya adalah sebagai berikut:
Reaksi di atas terjadi dalam skenario berikut berdasarkan analisis X-PEEM. Bahu kecil yang sesuai dengan Fe0 dikaitkan dengan besi metalik di bawahnya. Reaksi Fe metalik dengan lingkungan menghasilkan pembentukan lapisan Fe(OH)2 (persamaan (5)), yang meningkatkan sinyal Fe2+ dalam Fe L-edge XAS. Paparan udara yang lama 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+, yang 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 tidak terlipat 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 karena ketidakhomogenan lokal Cr2O3 selama korosi, meskipun lapisan Cr2O3 seragam dalam pekerjaan 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 di lapisan atas (Fe), yang memengaruhi kinerja korosi. Karena stoikiometri yang sama dari lapisan atas (oksida besi) dan lapisan bawah (kromium oksida)52,53 interaksi yang lebih baik (adhesi) di antara keduanya mengarah pada pengangkutan ion logam atau oksigen yang lambat dalam kisi, yang pada gilirannya, mengarah pada 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 yang digulung 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 plastik terutama memengaruhi ketahanan korosi, yang merupakan terobosan dalam pekerjaan ini. Dengan demikian, penelitian ini menyajikan gambar mikroskopis spektroskopik dari penurunan ketahanan korosi sampel SDSS yang dipelajari dengan metode deformasi plastik.
Selain itu, meskipun paduan tanah jarang dalam baja dua fase menunjukkan kinerja yang lebih baik, interaksi elemen aditif ini dengan matriks baja individual dalam hal perilaku korosi menurut mikroskopi spektroskopi masih sulit dipahami. Munculnya sinyal Ce (melalui XAS M-edges) hanya muncul di beberapa tempat selama penggulungan dingin, tetapi menghilang selama deformasi panas SDSS, yang menunjukkan presipitasi lokal Ce dalam matriks baja, bukan paduan homogen. Meskipun tidak secara signifikan meningkatkan sifat mekanis SDSS6,7, keberadaan elemen tanah jarang mengurangi ukuran inklusi dan dianggap menghambat pembentukan lubang di wilayah awal54.
Sebagai kesimpulan, karya ini mengungkap efek heterogenitas permukaan pada korosi 2507 SDSS yang dimodifikasi dengan cerium dengan mengukur kandungan kimia komponen skala nano. Kami menjawab pertanyaan mengapa baja tahan karat terkorosi bahkan di bawah lapisan oksida pelindung dengan mengukur struktur mikro, 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 seluruh fitur campuran Fe2+/Fe3+, adalah sumber kerusakan dan korosi pada film oksida canai dingin SDSS. Pulau-pulau nano yang didominasi oleh Fe3+ menyebabkan ketahanan korosi yang buruk bahkan dengan adanya lapisan pasif Cr2O3 stoikiometris yang cukup. Selain kemajuan metodologis dalam menentukan efek heterogenitas kimia skala nano pada korosi, pekerjaan 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 yang meliputi paduan induk Fe-Ce yang disegel dengan tabung besi murni dicairkan 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 memperoleh baja dalam keadaan larutan padat, dan kemudian didinginkan dalam air hingga suhu ruangan. Sampel yang diteliti dipelajari secara rinci menggunakan TEM dan DOE untuk mempelajari fase, ukuran butir, dan morfologi. Informasi yang lebih rinci tentang sampel dan proses produksi dapat ditemukan di sumber lain6,7.
Sampel silinder (φ10 mm×15 mm) untuk kompresi panas diproses sehingga sumbu silinder sejajar dengan arah deformasi balok. Kompresi suhu tinggi dilakukan pada berbagai suhu dalam kisaran 1000-1150°C menggunakan simulator termal Gleeble-3800 pada laju regangan konstan dalam kisaran 0,01-10 s-1. Sebelum deformasi, sampel dipanaskan pada laju 10 °C s-1 selama 2 menit pada suhu yang dipilih untuk menghilangkan gradien suhu. Setelah mencapai keseragaman suhu, sampel dideformasi ke nilai regangan sebenarnya sebesar 0,7. Setelah deformasi, sampel segera didinginkan dengan air untuk mempertahankan struktur yang dideformasi. Spesimen yang mengeras kemudian dipotong sejajar dengan arah kompresi. Untuk studi 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 masif (80 × 10 × 17 mm3) larutan padat Ce-2507 digunakan dalam mesin penggilingan dua rol asinkron tiga fase LG-300 dengan sifat mekanis 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 sejati ekuivalen 1,0) dan setelah pengepresan panas pada 1050°C selama 10 s-1 hingga regangan sejati 0,7. Stasiun kerja tersebut 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, di sisi-sisinya disolder kawat tembaga. Sampel kemudian difiksasi dengan epoksi, meninggalkan area terbuka kerja seluas 1 cm2 sebagai elektroda kerja (sisi bawah sampel silinder). Berhati-hatilah selama pengawetan epoksi dan pengamplasan dan pemolesan berikutnya untuk menghindari retak. Permukaan kerja digiling dan dipoles dengan suspensi pemoles berlian dengan ukuran partikel 1 μm, dicuci dengan air suling dan etanol, dan dikeringkan di udara dingin. Sebelum pengukuran elektrokimia, sampel yang dipoles terkena udara selama beberapa hari untuk membentuk film oksida alami. Larutan berair FeCl3 (6,0 wt%), distabilkan ke pH = 1,0 ± 0,01 dengan HCl menurut rekomendasi ASTM, digunakan untuk mempercepat korosi baja tahan karat55 karena bersifat korosif di hadapan ion klorida dengan kapasitas pengoksidasi yang kuat dan pH rendah Standar lingkungan G48 dan A923. Celupkan sampel dalam larutan uji selama 1 jam untuk mencapai keadaan hampir 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 sebesar 0,39, 0,33, dan 0,25 V, dalam rentang frekuensi dari 1 105 hingga 0,1 Hz dengan amplitudo 5 mV. Semua uji kimia diulang setidaknya 3 kali dalam kondisi yang sama untuk memastikan reproduktifitas data.
Untuk pengukuran HE-SXRD, blok baja dupleks persegi panjang berukuran 1 × 1 × 1,5 mm3 diukur untuk mengukur komposisi fase berkas dari wiggler berenergi tinggi Brockhouse di CLS, Kanada56. Pengumpulan data dilakukan dalam geometri Debye-Scherrer atau geometri transmisi pada suhu ruangan. Panjang gelombang sinar-X yang dikalibrasi dengan kalibrator LaB6 adalah 0,212561 Å, yang setara dengan 58 keV, yang jauh lebih tinggi daripada Cu Kα (8 keV) yang umum 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 pencahayaan 0,3 detik dan 120 bingkai.
Pengukuran X-PEEM dari dua sistem model terpilih dilakukan di stasiun akhir PEEM Beamline MAXPEEM di laboratorium MAX IV (Lund, Swedia). Sampel disiapkan dengan cara yang sama seperti untuk pengukuran elektrokimia. Sampel yang disiapkan disimpan di udara selama beberapa hari dan didegaskan dalam ruang vakum ultratinggi sebelum diiradiasi dengan foton sinkrotron. Resolusi energi garis berkas diperoleh dengan mengukur spektrum hasil ion di wilayah eksitasi dari N 1 s hingga 1\(\pi _g^ \ast\) dekat hv = 401 eV di N2 dengan ketergantungan energi foton pada E3/2 , 57. Spektrum perkiraan memberikan ΔE (lebar garis spektral) sekitar 0,3 eV dalam rentang energi yang diukur. Oleh karena itu, resolusi energi garis sinar diperkirakan sebesar E/∆E = 700 eV/0,3 eV > 2000 dan fluks ≈1012 ph/s dengan memanfaatkan 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 garis sinar diperkirakan sebesar E/∆E = 700 eV/0,3 eV > 2000 dan fluks ≈1012 ph/s dengan memanfaatkan 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。Dengan demikian, bila menggunakan monokromator SX-700 yang dimodifikasi dengan kisi Si 1200 garis, diperoleh tepian Cr 2p L2.3, tepian Ni 2p L2.3 dan tepian Ce M4.5.Energi foton pemindaian dalam langkah 0,2 eV. Pada setiap energi, gambar PEEM direkam menggunakan detektor CMOS TVIPS F-216 fiber-coupled dengan 2 x 2 bin, yang menyediakan resolusi 1024 × 1024 piksel dalam bidang pandang 20 µm. Waktu pencahayaan gambar adalah 0,2 detik, dengan rata-rata 16 bingkai. Energi gambar fotoelektron dipilih sedemikian rupa untuk menyediakan sinyal elektron sekunder maksimum. Semua pengukuran dilakukan pada insiden normal menggunakan berkas foton terpolarisasi linier. Informasi lebih lanjut tentang pengukuran dapat ditemukan dalam studi sebelumnya. Setelah mempelajari mode deteksi total electron yield (TEY) dan aplikasinya dalam X-PEEM49, kedalaman uji metode ini diperkirakan sekitar 4-5 nm untuk sinyal Cr dan sekitar 6 nm untuk Fe. Kedalaman Cr sangat dekat dengan ketebalan film 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. Dalam kasus pertama, intensitas elektron yang dipancarkan berasal dari semua jenis elektron yang mungkin berkontribusi terhadap TEY. Namun, sinyal besi murni memerlukan 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 ini meluruh selama jalur lepas 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 mengekstraksi informasi yang relevan (sifat kimia atau fisik) dalam pendekatan multidimensi. Pengelompokan K-means digunakan secara luas di beberapa bidang, termasuk visi mesin, pemrosesan gambar, pengenalan pola tanpa pengawasan, kecerdasan buatan, dan analisis klasifikasi. Misalnya, pengelompokan K-means telah bekerja dengan baik dalam pengelompokan data gambar hiperspektral. Pada prinsipnya, untuk data multifitur, 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 yang tidak tumpang tindih (klaster), di mana setiap piksel termasuk dalam klaster tertentu tergantung pada distribusi spasial ketidakhomogenan kimia dalam komposisi mikrostruktur baja. Algoritma K-means mencakup dua tahap: pada tahap pertama, K centroid dihitung, dan pada tahap kedua, setiap titik diberi klaster dengan centroid tetangga. Titik berat klaster didefinisikan sebagai rata-rata aritmatika titik data (spektrum XAS) untuk klaster tersebut. Ada berbagai jarak untuk mendefinisikan centroid tetangga sebagai jarak Euclidean. Untuk citra masukan px,y (di mana x dan y adalah resolusi dalam piksel), CK adalah titik berat klaster; citra ini kemudian dapat disegmentasi (diklaster) menjadi K klaster menggunakan K-means63. Langkah terakhir 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 posisi centroid K sebagai berikut:
Langkah 4. Ulangi proses (persamaan (7) dan (8)) hingga titik pusat konvergen. Hasil kualitas pengelompokan akhir berkorelasi kuat dengan pilihan titik pusat awal terbaik. Untuk struktur data PEEM citra baja, biasanya X (x × y × λ) adalah kubus data larik 3D, sedangkan sumbu x dan y merepresentasikan informasi spasial (resolusi piksel) dan sumbu λ sesuai dengan foton. gambar spektral energi. Algoritma K-means digunakan untuk mengeksplorasi wilayah minat dalam data X-PEEM dengan memisahkan piksel (kluster atau subblok) menurut fitur spektralnya dan mengekstraksi titik pusat terbaik (profil spektral XAS) untuk setiap analit. kluster). 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 dalam X-PEEM yang dikerjakan panas dan digulung dingin. Berbagai jumlah kluster K (wilayah mikrostruktur) diuji untuk menemukan kluster dan centroid yang optimal. Saat angka-angka ini ditampilkan, piksel-piksel tersebut ditetapkan kembali ke centroid kluster yang sesuai. Setiap distribusi warna sesuai dengan pusat kluster, yang menunjukkan susunan spasial objek kimia atau fisik. Centroid yang diekstraksi adalah kombinasi linear dari spektrum murni.
Data yang mendukung hasil studi ini tersedia atas permintaan wajar dari penulis WC masing-masing.
Sieurin, H. & Sandström, R. Ketangguhan patah pada baja tahan karat dupleks yang dilas. Sieurin, H. & Sandström, R. Ketangguhan patah pada baja tahan karat dupleks yang dilas. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Ketangguhan patah pada 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 patah pada baja tahan karat dupleks yang dilas.Britannia. Bagian pecahan. bulu. 73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Ketahanan korosi baja tahan karat dupleks dalam lingkungan asam organik tertentu dan lingkungan asam organik/klorida. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Ketahanan korosi baja tahan karat dupleks dalam lingkungan asam organik tertentu dan lingkungan asam organik/klorida.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. dan Van Der Merwe, J. Ketahanan korosi baja tahan karat dupleks di 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在特定的organik酸和organik酸/lingkungan terklorinasi的耐过性性。Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. dan Van Der Merwe, J. Ketahanan korosi baja tahan karat dupleks di lingkungan asam organik dan asam organik/klorida tertentu.pengawet. Bahan Metode 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 duplex untuk peralatan produksi gas dan minyak. Webinar E3S 121, 04007 (2019).
Bahasa Indonesia: Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Investigasi perilaku deformasi panas baja tahan karat dupleks kelas 2507. Metall. Bahasa Indonesia: 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 Perilaku Deformasi Panas pada 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 pada Baja Tahan Karat Dupleks Tipe 2507. Logam.almamater. trans. 48, 95–108 (2017).
Zhou, T. dkk. Efek penggulungan dingin terkendali pada struktur mikro dan sifat mekanis baja tahan karat super-dupleks SAF 2507 yang dimodifikasi cerium. Almamater. Sains. Britannia. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. dkk. Sifat struktural dan mekanis yang disebabkan oleh deformasi termal baja tahan karat super-dupleks SAF 2507 yang dimodifikasi cerium. J. Alma mater. tangki penyimpanan. teknologi. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Efek unsur tanah jarang pada perilaku oksidasi suhu tinggi baja austenitik. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Efek unsur tanah jarang pada perilaku oksidasi suhu tinggi baja austenitik.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. dan Zheng K. Pengaruh unsur tanah jarang pada 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 pada perilaku baja austenitik pada oksidasi suhu tinggi.koros. ilmu pengetahuan. 164, 108359 (2020).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Efek Ce pada mikrostruktur dan sifat baja tahan karat super-feritik 27Cr-3.8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Efek Ce pada 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 pada 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 pada 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 pada mikrostruktur dan sifat baja tahan karat superferitik 27Cr-3,8Mo-2Ni.Tanda besi. Steelmak 47, 67–76 (2020).