Þakka þér fyrir að heimsækja Nature.com. Þú ert að nota vafraútgáfu með takmörkuðum CSS-stuðningi. Til að fá sem bestu upplifun mælum við með að þú notir uppfærðan vafra (eða slökkvir á samhæfingarstillingu í Internet Explorer). Til að tryggja áframhaldandi stuðning sýnum við síðuna án stíla og JavaScript.
Sýnir hringekju með þremur glærum í einu. Notaðu hnappana Fyrri og Næsta til að fletta í gegnum þrjár glærur í einu, eða notaðu rennihnappana í lokin til að fletta í gegnum þrjár glærur í einu.
Ryðfrítt stál, sem er mikið notað, og smíðaðar útgáfur þess eru ónæm fyrir tæringu í umhverfisaðstæðum vegna óvirkjunarlagsins sem samanstendur af krómoxíði. Tæring og rof á stáli tengist venjulega eyðingu þessara laga, en sjaldan við tilkomu óeinsleitni á yfirborði, allt eftir smásjárstigi. Í þessari vinnu er óvænt ríkjandi ójöfnuður á nanóskala í efnafræðilegri yfirborði, sem greindur er með litrófssmásjá og efnafræðilegri greiningu, í sprungum og tæringu á kaltvalsuðu seríumbreyttu ofur-tvíhliða ryðfríu stáli 2507 (SDSS) við heita aflögun þess. Þó að röntgen-ljósafleiðugreining hafi sýnt tiltölulega einsleita þekju náttúrulegs Cr2O3 lagsins, var óvirkjunarárangur kaltvalsaðs SDSS léleg vegna staðbundinnar dreifingar Fe3+ ríkra nanóeyja á Fe/Cr oxíðlaginu. Þessi þekking á frumeindastigi veitir djúpa skilning á tæringu ryðfríu stáli og er búist við að hún hjálpi til við að berjast gegn tæringu á svipuðum háblönduðum málmum.
Frá því að ryðfrítt stál var fundið upp hafa tæringareiginleikar ferrokróms verið eignaðir krómi, sem myndar sterk oxíð/oxýhýdroxíð og sýnir óvirka hegðun í flestum umhverfum. Í samanburði við hefðbundið (austenítískt og ferrítískt) ryðfrítt stál 1, 2, 3, hafa ofur-tvíhliða ryðfrítt stál (SDSS) betri tæringarþol og framúrskarandi vélræna eiginleika. Aukinn vélrænn styrkur gerir kleift að hanna léttari og þéttari. Aftur á móti hefur hagkvæma SDSS mikla mótstöðu gegn gryfju- og sprungutæringu, sem leiðir til lengri endingartíma og eykur þannig notkun þess í mengunarvörnum, efnaílátum og olíu- og gasiðnaði á hafi úti 4. Hins vegar hindrar þröngt hitastigsbil hitameðferðar og léleg mótun víðtæka hagnýta notkun þess. Þess vegna er SDSS breytt til að bæta ofangreinda frammistöðu. Til dæmis var Ce-breytingin kynnt til sögunnar í SDSS 2507 (Ce-2507) með háu köfnunarefnisinnihaldi 6,7,8. Sjaldgæft jarðefni (Ce) í viðeigandi styrk upp á 0,08% þyngd hefur jákvæð áhrif á vélræna eiginleika DSS, þar sem það bætir kornhreinsun og styrk kornamörka. Slitþol og tæringarþol, togstyrkur og sveigjanleiki og heitvinnsluhæfni bætast einnig9. Stórt magn köfnunarefnis getur komið í stað dýrs nikkelinnihalds, sem gerir SDSS hagkvæmara10.
Undanfarið hefur SDSS verið afmyndað plastískt við mismunandi hitastig (lágt hitastig, kalt hitastig og heitt hitastig) til að ná framúrskarandi vélrænum eiginleikum6,7,8. Hins vegar er framúrskarandi tæringarþol SDSS, vegna þunnrar oxíðfilmu á yfirborðinu, undir áhrifum margra þátta, svo sem meðfæddrar ólíkleika vegna ólíkra fasa með mismunandi kornamörkum, óæskilegum útfellingum og mismunandi svörun. Aflögun austenítískra og ferrítískra fasa7. Þess vegna verður rannsókn á smásjáreiginleikum slíkra filma, allt niður í rafeindabyggingu, mikilvæg til að skilja tæringu SDSS og krefst flókinna tilraunatækni. Hingað til hafa yfirborðsnæmar aðferðir eins og Auger rafeindalitrófsgreining11 og röntgenljósrafeindalitrófsgreining12,13,14,15 og hörð röntgenljósgeislunarsmásjárgreining (HAX-PEEM)16 almennt ekki tekist að greina efnafræðilegan mun á yfirborðslögum og efnafræðilegum ástöndum sama frumefnis á mismunandi stöðum í nanóskalarýminu. Nokkrar nýlegar rannsóknir hafa tengt staðbundna oxun króms við tæringarhegðun austenítískra ryðfría stála17, martensítískra stála18 og SDSS19,20. Hins vegar hafa þessar rannsóknir aðallega einbeitt sér að áhrifum Cr-ójöfnuðar (td oxunarástand Cr3+) á tæringarþol. Lárétt ójöfnuður í oxunarástandi frumefna getur stafað af mismunandi efnasamböndum með sömu efnisþætti, svo sem járnoxíðum. Þessi efnasambönd, sem hafa erft litla stærð vegna varmafræðilegrar meðhöndlunar, eru nálægt hvort öðru en eru mismunandi að samsetningu og oxunarástandi16,21. Þess vegna, til að greina sprungur í oxíðfilmum og síðari gryfjumyndun, er nauðsynlegt að skilja yfirborðsójöfnuður á smásjárstigi. Þrátt fyrir þessar kröfur vantar enn megindlega mat eins og lárétta ójöfnuður í oxun, sérstaklega fyrir Fe á nanó- og atómskala, og fylgni þess við tæringarþol er enn órannsökuð. Þangað til nýlega var efnafræðilegt ástand ýmissa frumefna, svo sem Fe og Ca22, á stálsýnum megindlega greint með mjúkri röntgenljósrafeindasmásjá (X-PEEM) í nanóskala samstillingargeislunaraðstöðu. Í samsetningu við efnafræðilega næma röntgengleypnispektroskopíu (XAS) gerir X-PEEM kleift að mæla XAS með mikilli rúmfræðilegri og litrófsfræðilegri upplausn, sem veitir efnafræðilegar upplýsingar um samsetningu frumefna og efnafræðilegt ástand þeirra með rúmfræðilegri upplausn allt niður í tuttugu og þriggja nanómetra skala. Þessi litrófssmásjárskoðun á upphafi auðveldar staðbundnar efnafræðilegar athuganir og getur sýnt fram á efnabreytingar í rúmi járnlagsins sem hafa ekki verið rannsakaðar áður.
Þessi rannsókn víkkar út kosti PEEM við að greina efnafræðilegan mun á nanóskala og kynnir innsæi í yfirborðsgreiningaraðferð á frumeindastigi til að skilja tæringarhegðun Ce-2507. Hún notar klasaða K-meðaltöl24 efnafræðilega nálgun til að kortleggja alþjóðlega efnafræðilega (ójafna) einsleitni frumefnanna sem um ræðir, og efnafræðileg ástand þeirra er kynnt í tölfræðilegri framsetningu. Ólíkt tæringu sem hefst við eyðingu krómoxíðfilmunnar í hefðbundnu tilviki, er minni óvirkjun og lægri tæringarþol nú rakin til staðbundinna Fe3+ ríkra nanóeyja nálægt Fe/Cr oxíðlaginu, sem gætu verið verndandi eiginleikar. Oxíðið eyðileggur punktamyndina og veldur tæringu.
Tæringarhegðun aflögaðs SDSS 2507 var fyrst metin með rafefnafræðilegum mælingum. Á mynd 1 eru Nyquist og Bode ferlar fyrir valin sýni í súrri (pH = 1) vatnslausn af FeCl3 við stofuhita. Valin raflausn virkar sem sterkt oxunarefni, sem einkennir tilhneigingu óvirkjunarfilmunnar til að brotna niður. Þó að efnið hafi ekki gengist undir stöðuga gryfjumyndun við stofuhita, gaf greiningin innsýn í möguleg bilunartilvik og síðari tæringu. Jafngildisrásin (mynd 1d) var notuð til að aðlaga rafefnafræðilega impedansrófsgreiningarrófið (EIS) og samsvarandi aðlögunarniðurstöður eru sýndar í töflu 1. Ófullkomnir hálfhringir birtast í lausnarmeðhöndluðum og heitunnum sýnum, en þjappaðir hálfhringir birtast í kaldvalsuðum sýnum (mynd 1b). Í EIS litrófsgreiningu má líta á radíus hálfhringsins sem pólunarviðnámið (Rp)25,26. Rp-gildið fyrir lausnarmeðhöndlaða flugbraut í töflu 1 er um 135 kΩ cm–2, en gildin fyrir heitunna og kaldvalsaða flugbraut eru mun lægri, 34,7 og 2,1 kΩ cm–2, talið í sömu röð. Þessi marktæka lækkun á Rp sýnir skaðleg áhrif plastaflögunar á óvirkjun og tæringarþol, eins og sýnt er í fyrri skýrslum27,28,29,30.
a Nyquist-, b, c Bode-impedans- og fasarit, og d samsvarandi jafngildisrásarlíkön, þar sem RS er raflausnarviðnámið, Rp er pólunarviðnámið og QCPE er oxíð fastafasaþáttarins sem notaður er til að líkja eftir óhugsjónarrýmdinni (n). EIS-mælingar eru gerðar við opna rásarspennu.
Samtímisfastarnir eru sýndir í Bode-ritinu, þar sem jafnvægisstuðull í háa tíðnisviðinu táknar rafvökvaviðnámið RS26. Þegar tíðnin lækkar eykst viðnámið og neikvætt fasahorn finnst, sem bendir til yfirráða rafrýmdar. Fasahornið eykst, heldur hámarki yfir tiltölulega breitt tíðnisvið og minnkar síðan (Mynd 1c). Hins vegar, í öllum þremur tilvikum, er þetta hámark enn minna en 90°, sem bendir til óhugsjónar rafrýmdarhegðun vegna rafrýmdardreifingar. Því er QCPE fasti fasaþátturinn (CPE) notaður til að tákna dreifingu á millifletisrýmd sem stafar af yfirborðsgrófum eða óeinsleitni, sérstaklega á atómskala, brotafræðilegri rúmfræði, gegndræpi rafskautsins, óeinsleitri spennu og rúmfræði með lögun rafskautanna31,32. CPE viðnám:
þar sem j er ímyndaða talan og ω er horntíðnin. QCPE er tíðnióháður fasti sem er í réttu hlutfalli við virkt opið svæði rafvökvans. n er víddarlaus aflstala sem lýsir fráviki þéttis frá kjörrýmd, þ.e. því nær sem n er 1, því nær er CPE hreinni rafrýmd, en ef n er nálægt núlli virðist hann vera viðnámsríkur. Lítil frávik frá n, nálægt 1, benda til ókjörs rafrýmdarhegðun yfirborðsins eftir pólunarprófanir. QCPE kaltvalsaðs SDSS er marktækt hærri en sambærilegra hluta þess, sem þýðir að yfirborðsgæðin eru minna einsleit.
Í samræmi við flesta tæringarþolseiginleika ryðfrítt stáls, leiðir tiltölulega hátt Cr-innihald SDSS almennt til framúrskarandi tæringarþols SDSS vegna nærveru óvirkrar verndandi oxíðfilmu á yfirborðinu17. Slíkar óvirkjandi filmur eru venjulega ríkar af Cr3+ oxíðum og/eða hýdroxíðum, aðallega í samsetningu við Fe2+, Fe3+ oxíð og/eða (oxý)hýdroxíð33. Þrátt fyrir sömu yfirborðseinsleitni, óvirkjandi oxíðlag og engar sprungur á yfirborði sést samkvæmt smásjármælingum6,7, er tæringarhegðun heitvalsaðs og kaltvalsaðs SDSS ólík, þannig að ítarleg rannsókn á örbyggingareiginleikum er nauðsynleg fyrir aflögun stáls.
Örbygging afmyndaðs ryðfrís stáls var megindlega rannsökuð með því að nota innri og samstillta háorku röntgengeisla (viðbótarmyndir 1, 2). Ítarleg greining er að finna í viðbótarupplýsingunum. Þó að almenn samstaða sé um gerð meginfasa, fannst munur á meginfasahlutföllum, sem eru taldir upp í viðbótartöflu 1. Þessi munur gæti stafað af óeinsleitum fasahlutföllum á yfirborði og í rúmmáli, sem eru fyrir áhrifum af mismunandi röntgengeislunardýpt (XRD) með mismunandi orkugjöfum innfallandi ljóseinda34. Tiltölulega hátt austeníthlutfall í köldvölsuðum sýnum, ákvarðað með XRD úr rannsóknarstofu, bendir til betri óvirkjunar og síðan betri tæringarþols35, en nákvæmari og tölfræðilegri niðurstöður benda til andstæðrar þróunar í fasahlutföllum. Að auki er tæringarþol stáls einnig háð því hversu mikið korn eru fínpússuð, kornstærðarminnkun, aukningu á öraflögunum og tilfærsluþéttleika sem á sér stað við varmafræðilega meðhöndlun36,37,38. Heitunnin sýni sýndu kornóttari eðli, sem benti til míkrómetrastærðar korna, en sléttu hringirnir sem sáust í kaltvalsuðu sýninu (viðbótarmynd 3) bentu til verulegrar kornhreinsunar niður í nanóstærð í fyrri rannsóknum. Þetta ætti að stuðla að myndun óvirkrar filmu og aukinni tæringarþol. Hærri tilfærsluþéttleiki er venjulega tengdur minni mótstöðu gegn dæld, sem samræmist vel rafefnafræðilegum mælingum.
Breytingar á efnafræðilegu ástandi örléna aðalþáttanna voru kerfisbundið rannsakaðar með X-PEEM. Þó að fleiri álfelgur séu til staðar eru Cr, Fe, Ni og Ce39 valin hér, þar sem Cr er lykilþátturinn í myndun óvirkrar filmu, Fe er aðalþátturinn í stáli og Ni eykur óvirkjun og jafnar ferrít-austenít fasann. Uppbygging og breyting er tilgangur Ce. Með því að stilla orku samstillingargeislans náði XAS helstu einkennum Cr (L2.3 brún), Fe (L2.3 brún), Ni (L2.3 brún) og Ce (M4.5 brún) af yfirborðinu. -2507 SDSS. Viðeigandi gagnagreining var framkvæmd með því að fella orkukvarðun inn með birtum gögnum (t.d. XAS á Fe L2, 3 rifjum40,41).
Á mynd 2 eru sýndar X-PEEM myndir af heitunnu (mynd 2a) og kaldvalsuðu (mynd 2d) Ce-2507 SDSS og samsvarandi XAS Cr og Fe L2,3 brúnum á einstökum merktum stöðum. L2,3 XAS brúnin kannar óupptekin 3d ástand rafeinda eftir ljósörvun við klofningsstig 2p3/2 (L3 brún) og 2p1/2 (L2 brún) í snúningsbraut. Upplýsingar um gildisástand Cr fengust úr röntgengeislunargreiningu á L2,3 brúninni á mynd 2b,d. Tengjasamanburður. 42, 43 sýndi að fjórir toppar A (578,3 eV), B (579,5 eV), C (580,4 eV) og D (582,2 eV) sáust nálægt L3 brúninni, sem endurspegluðu áttahyrningslaga Cr3+ jónir, samsvarandi Cr2O3. Tilraunalitrófin eru í samræmi við fræðilegar útreikninga, eins og sýndir eru í töflum b og e, sem fengust með mörgum kristalsviðsútreikningum við Cr L2.3 tengiflötinn með því að nota kristalsvið upp á 2,0 eV44. Báðar yfirborðsfletir heitvalsaðs og kaltvalsaðs SDSS eru húðaðar með tiltölulega einsleitu lagi af Cr2O3.
a Hitamynd af X-PEEM heitvalsaðri SDSS sem samsvarar brún b Cr L2.3 og brún c Fe L2.3, d Hitamynd X-PEEM af kaltvalsaðri SDSS sem samsvarar brún e Cr L2.3 og f Fe L2.3 á hlið (e). XAS litrófin, sem eru teiknuð á ýmsum stöðum sem merktir eru á hitamyndunum (a, d) með appelsínugulum punktalínum í (b) og (e), tákna hermd XAS litróf af Cr3+ með kristalsviðsgildi 2,0 eV. Fyrir X-PEEM myndir er hitapalletta notuð til að bæta lesanleika myndarinnar, þar sem litir frá bláum til rauðum eru í réttu hlutfalli við styrk röntgengeislunar (frá lágum til mikillar).
Óháð efnafræðilegu umhverfi þessara málmþátta var efnafræðilegt ástand viðbótanna af Ni og Ce álfelgurum óbreytt fyrir bæði sýnin. Viðbótarteikningar. Á mynd 5-9 eru sýndar X-PEEM myndir og samsvarandi XAS litróf fyrir Ni og Ce á ýmsum stöðum á yfirborði heitunninna og kaltvalsaðra sýna. Ni XAS sýnir oxunarástand Ni2+ yfir allt mælda yfirborð heitunninna og kaltvalsaðra sýna (viðbótarumræða). Það er athyglisvert að í tilviki heitunninna sýna sést XAS merki Ce ekki, en litróf Ce3+ í kaltvölsuðum sýnum sést á einum stað. Athugun á Ce-blettum í kaltvölsuðum sýnum sýndi að Ce er aðallega til staðar í formi útfellinga.
Í hitauppstreymdu SDSS sáust engar staðbundnar byggingarbreytingar í XAS við Fe L2,3 brúnina (mynd 2c). Hins vegar, eins og sést á mynd 2f, breytir Fe-fylkið smásjárlega efnafræðilegu ástandi sínu á sjö handahófskennt völdum stöðum í kaltvalsaða SDSS. Að auki, til að fá nákvæma hugmynd um breytingar á ástandi Fe á völdum stöðum á mynd 2f, voru gerðar staðbundnar yfirborðsrannsóknir (mynd 3 og viðbótarmynd 10) þar sem minni hringlaga svæði voru valin. XAS litrófin fyrir Fe L2,3 brún α-Fe2O3 kerfa og Fe2+ áttahyrningsoxíða voru líkönuð með því að nota margfeldis kristalsviðsútreikninga með kristalsviðum 1,0 (Fe2+) og 1,0 (Fe3+)44. Við tökum eftir að α-Fe2O3 og γ-Fe2O3 hafa mismunandi staðbundnar samhverfur45,46, Fe3O4 hefur blöndu af bæði Fe2+ og Fe3+,47 og FeO45 sem formlega tvígilt Fe2+ oxíð (3d6). Við tökum eftir að α-Fe2O3 og γ-Fe2O3 hafa mismunandi staðbundnar samhverfur45,46, Fe3O4 hefur blöndu af bæði Fe2+ og Fe3+,47 og FeO45 sem formlega tvígilt Fe2+ oxíð (3d6).Athugið að α-Fe2O3 og γ-Fe2O3 hafa mismunandi staðbundnar samhverfur45,46, Fe3O4 sameinar bæði Fe2+ og Fe3+,47 og FeO45 í formi tvígilds oxíðs Fe2+ (3d6).Athugið að α-Fe2O3 og γ-Fe2O3 hafa mismunandi staðbundnar samhverfur45,46, Fe3O4 hefur samsetningar af Fe2+ og Fe3+,47 og FeO45 virkar sem formlegt tvígilt Fe2+ oxíð (3d6). Allar Fe3+ jónir í α-Fe2O3 hafa aðeins Oh stöður, en γ-Fe2O3 er venjulega táknað sem Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 spínell með lausum stöðum í eg stöðum. Þess vegna hafa Fe3+ jónirnar í γ-Fe2O3 bæði Td og Oh stöður. Eins og fram kemur í fyrri vinnu, þó að styrkleikahlutföll þeirra tveggja séu mismunandi, er styrkleikahlutfall þeirra eg/t2g ≈1, en í þessu tilfelli er mælda styrkleikahlutfallið eg/t2g um það bil 1. Þetta útilokar þann möguleika að aðeins Fe3+ sé til staðar í þessu tilfelli. Ef litið er til tilviks Fe3O4 með samsetningum af Fe2+ og Fe3+, þá er vitað að veikari (sterkari) fyrsti eiginleiki í L3 brún Fe gefur til kynna minni (meiri) tómleika í t2g ástandi. Þetta á við um Fe2+ (Fe3+), sem gefur til kynna aukningu á fyrsta formerkinu sem gefur til kynna aukningu á innihaldi Fe2+47. Þessar niðurstöður sýna að Fe2+ og γ-Fe2O3, α-Fe2O3 og/eða Fe3O4 eru ríkjandi á kaltvalsuðum yfirborðum samsettra efna.
Stækkaðar hitamyndir af ljósgeislunarrafeindum af (a, c) og (b, d) XAS litrófunum yfir Fe L2,3 brúnina á ýmsum stöðum innan valinna svæða 2 og E á mynd 2d.
Tilraunagögnin sem fengust (mynd 4a og viðbótarmynd 11) voru teiknuð upp og borin saman við gögn hreinna efnasambanda 40, 41, 48. Í grundvallaratriðum voru þrjár mismunandi gerðir af tilraunamældum Fe L-brún XAS litrófum (XAS-1, XAS-2 og XAS-3: mynd 4a) sjáanlegar á mismunandi stöðum. Einkum var litróf svipað og 2-a (táknað sem XAS-1) á mynd 3b sjáanlegt yfir allt svæðið sem um ræðir, fylgt eftir af 2-b litrófi (merkt XAS-2), en litróf svipað og E-3 sést á mynd 3d (vísað til sem XAS-3) hefur sést á ákveðnum staðbundnum stöðum. Venjulega eru fjórir breytur notaðir til að bera kennsl á gildisástand sem er til staðar í sýni úr könnun: (1) L3 og L2 litrófseinkenni, (2) orkustöður L3 og L2 eiginleika, (3) L3-L2 orkumunur, (4) L2 styrkleikahlutfall /L3. Samkvæmt sjónrænum athugunum (mynd 4a) eru allir þrír Fe-þættirnir, þ.e. Fe0, Fe2+ og Fe3+, til staðar á yfirborði rannsakaðs SDSS. Útreiknað styrkleikahlutfall L2/L3 benti einnig til nærveru allra þriggja þátta.
a Mæld voru þrjú mismunandi tilraunagögn (heildar línurnar XAS-1, XAS-2 og XAS-3 samsvara 2-a, 2-b og E-3 á mynd 2 og mynd 3) borin saman við hermd XAS samanburðarróf, áttflötungar Fe2+, Fe3+, kristalsviðsgildi 1,0 eV og 1,5 eV, talið í sömu röð, b–d Mæld tilraunagögn (XAS-1, XAS-2, XAS-3) og samsvarandi fínstillt LCF gögn (heildar svört lína), og samanburðar XAS-3 róf við Fe3O4 (blandað ástand Fe) og Fe2O3 (hreint Fe3+) staðla.
Línuleg samsetning (LCF) aðlögun þriggja staðlanna40,41,48 var notuð til að magngreina samsetningu járnoxíðs. LCF var útfært fyrir þrjú valin Fe L-brún XAS litróf sem sýndu mesta birtuskil, þ.e. XAS-1, XAS-2 og XAS-3, eins og sýnt er á mynd 4b–d. Fyrir LCF tengibúnað var 10% Fe0 notað í öllum tilvikum vegna þess hve lítið skekkjan var í öllum gögnum og vegna þess að járnmálmur er aðalþáttur stáls. Reyndar er reynsludýpt X-PEEM fyrir Fe (~6 nm)49 meiri en áætluð þykkt oxunarlagsins (örlítið > 4 nm), sem gerir kleift að greina merki frá járngrunnefninu (Fe0) undir óvirkjunarlaginu. Reyndar er reynsludýpt X-PEEM fyrir Fe (~6 nm)49 meiri en áætluð þykkt oxunarlagsins (örlítið > 4 nm), sem gerir kleift að greina merki frá járngrunnefninu (Fe0) undir óvirkjunarlaginu. Действительно, пробная глубина X-PEEM fyrir Fe (~ 6 нм)49 больше, чем предполагаемая толщина слоя окисления (неч окисления (>) позволяет обнаружить сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. Reyndar er X-PEEM dýpt könnunarinnar fyrir Fe (~6 nm)49 meiri en áætluð þykkt oxunarlagsins (örlítið >4 nm), sem gerir það mögulegt að greina merki frá járngrunnefninu (Fe0) undir óvirkjunarlaginu.Reyndar greinir X-PEEM Fe (~6 nm)49 dýpra en búist var við þykkt oxíðlagsins (rétt rúmlega 4 nm), sem gerir kleift að greina merki frá járngrunnefninu (Fe0) fyrir neðan óvirkjunarlagið. Ýmsar samsetningar af Fe2+ og Fe3+ voru framkvæmdar til að finna bestu mögulegu lausnina fyrir tilraunagögnin sem mæld voru. Á mynd 4b sýnir mynd 4b samsetningu Fe2+ og Fe3+ í XAS-1 litrófinu, þar sem hlutföll Fe2+ og Fe3+ eru nálægt, um 45%, sem bendir til blandaðs oxunarástands Fe. En fyrir XAS-2 litrófið verður hlutfall Fe2+ og Fe3+ ~30% og 60%, talið í sömu röð. Innihald Fe2+ er lægra en Fe3+. Fe2+ og Fe3 hlutfallið 1:2 þýðir að Fe3O4 getur myndast við sama hlutfall Fe3-jóna. Að auki, fyrir XAS-3 litrófið, breyttust prósentur Fe2+ og Fe3+ í ~10% og 80%, sem bendir til hærri umbreytingar Fe2+ í Fe3+. Eins og áður hefur komið fram getur Fe3+ komið frá α-Fe2O3, γ-Fe2O3 eða Fe3O4. Til að skilja líklegasta uppsprettu Fe3+ eru XAS-3 litróf teiknuð ásamt ýmsum Fe3+ stöðlum á mynd 4e sem sýna líkindi við alla tvo staðlana þegar tindur B er skoðaður. Hins vegar benda styrkleiki öxlarinnar (A: frá Fe2+) og styrkleikahlutfallið B/A til þess að litróf XAS-3 sé nálægt en ekki það sama og litróf γ-Fe2O3. Í samanburði við γ-Fe2O3 í lausu er Fe2p XAS styrkleiki A SDSS tindsins örlítið hærri (mynd 4e), sem bendir til hærri Fe2+ styrkleika. Þó að litróf XAS-3 sé svipað og litróf γ-Fe2O3, þar sem Fe3+ er til staðar bæði í Oh og Td stöðum, er það enn vandamál að bera kennsl á mismunandi gildisástand og samhæfingu eingöngu með L2,3 brúninni eða L2/L3 styrkleikahlutfallinu, sem er endurtekið umræðuefni vegna flækjustigs hinna ýmsu þátta sem koma að loka litrófinu41.
Auk litrófsgreiningar á efnaástandi valinna áhugaverðra svæða sem lýst er hér að ofan, var alþjóðleg efnafræðileg ólíkleiki lykilþáttanna Cr og Fe metinn með því að flokka öll XAS litróf sem fengust á yfirborði sýnisins með því að nota K-meðaltals klasaaðferðina. Kantsniðin Cr L voru stillt þannig að þau mynduðu tvo bestu klasa sem voru dreifðir rúmfræðilega í heitunnu og kaltvalsuðu sýnin sem sýnd eru á mynd 5. Það er ljóst að engar staðbundnar byggingarbreytingar sáust, þar sem tveir miðjur XAS Cr litrófsins eru mjög svipaðar. Þessar litrófsform klasanna tveggja eru næstum eins og þau sem samsvara Cr2O342, sem þýðir að Cr2O3 lögin eru tiltölulega jafnt dreifð yfir SDSS.
klasa af K-meðaltals L-brún Cr-svæðum, b samsvarandi XAS-miðpunkta. Niðurstöður úr K-meðaltals X-PEEM samanburði á kaltvalsuðu SDSS: c klasa af K-meðaltals brúnarsvæðum Cr L2,3 og d samsvarandi XAS-miðpunkta.
Til að lýsa flóknari FeL brúnakorti eru fjórir og fimm fínstilltir klasar og tengdir miðpunktar þeirra (litrófsdreifingar) notaðir fyrir heitunnið og kaltvalsað sýni, talið í sömu röð. Þess vegna er hægt að fá prósentu (%) Fe2+ og Fe3+ með því að stilla LCF sem sýnt er á mynd 4. Gervi-rafskautsspennan Epseudo sem fall af Fe0 var notuð til að sýna örefnafræðilega óeinsleitni yfirborðsoxíðfilmunnar. Epseudo er gróflega áætlað með blöndunarreglunni,
þar sem \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) jafngildir \(\rm{Fe} + 2e^ – \to\rm {Fe}^{2 + (3 + )}\), sem er 0,440 og 0,036 V, talið í sömu röð. Svæði með lægri spennu hafa hærra innihald af Fe3+ efnasamböndum. Spennudreifingin í hitauppstreymdu sýni hefur lagskipt einkenni með hámarksbreytingu upp á um 0,119 V (Mynd 6a, b). Þessi spennudreifing er nátengd yfirborðslögun (Mynd 6a). Engar aðrar staðsetningartengdar breytingar sáust í undirliggjandi lamellúrlaga innra lagi (Mynd 6b). Þvert á móti, fyrir samsetningu mismunandi oxíða með mismunandi innihaldi af Fe2+ og Fe3+ í kaltvalsaðri SDSS, má sjá ójafna eðli gervispennunnar (Mynd 6c, d). Fe3+ oxíð og/eða (oxý)hýdroxíð eru helstu þættir tæringar í stáli og eru gegndræp fyrir súrefni og vatni50. Í þessu tilviki má sjá að eyjarnar sem eru ríkar af Fe3+ eru dreifðar staðbundið og má líta á sem tæringarsvæði. Í þessu tilviki má líta á halla í spennusviðinu, frekar en algildi spennunnar, sem vísbendingu um staðsetningu virkra tæringarsvæða51. Þessi ójöfnu dreifing Fe2+ og Fe3+ á yfirborði kaltvalsaðs SDSS getur breytt staðbundnum efnafræðilegum eiginleikum og veitt skilvirkara yfirborðsflatarmál í sprungum og tæringarviðbrögðum oxíðfilmu, sem gerir undirliggjandi málmgrind kleift að tærast stöðugt, sem leiðir til innri ójöfnuðar og dregur úr verndandi eiginleikum óvirkjunarlagsins.
K-meðaltals klasa af Fe L2,3 brúnarsvæðum og samsvarandi XAS-miðpunktum fyrir a–c heitunnið X-PEEM og d–f kaltvalsað SDSS. a, d K-meðaltals klasamynd lögð yfir X-PEEM myndina. Áætlaðar gervirafskautsspennur (epseudo) eru nefndar ásamt K-meðaltals klasamyndum. Birtustig X-PEEM myndar eins og liturinn á mynd 2 er í beinu hlutfalli við röntgengeislunarstyrkinn.
Tiltölulega einsleitt Cr en mismunandi efnafræðilegt ástand Fe leiðir til mismunandi uppruna sprungna í oxíðfilmu og tæringarmynstra í heitvalsuðu og kaltvalsuðu Ce-2507. Þessi eiginleiki kaltvalsaðs Ce-2507 er vel þekktur. Hvað varðar myndun oxíða og hýdroxíða af Fe í andrúmslofti eru eftirfarandi efnahvörf lokuð í þessari vinnu sem hlutlaus efnahvörf:
Byggt á mælingum á X-PEEM, átti sér stað ofangreind viðbrögð í eftirfarandi tilfellum. Lítil öxl sem samsvarar Fe0 tengist undirliggjandi málmjárni. Viðbrögð málmjárns við umhverfið leiða til myndunar Fe(OH)2 lags (jafna (5)), sem magnar Fe2+ merkið í XAS á L brún Fe. Langvarandi útsetning fyrir lofti mun leiða til myndunar Fe3O4 og/eða Fe2O3 oxíða á eftir Fe(OH)252,53. Tvær gerðir af stöðugu Fe, Fe3O4 og Fe2O3, geta einnig myndast í Cr3+ ríku verndarlagi, þar sem Fe3O4 kýs einsleita og samheldna uppbyggingu. Tilvist beggja leiðir til blandaðra oxunarástanda (XAS-1 litróf). XAS-2 litrófið samsvarar aðallega Fe3O4. En XAS-3 litrófin sem sjást á nokkrum stöðum bentu til fullkominnar umbreytingar í γ-Fe2O3. Þar sem óumbúðir röntgengeislar hafa um það bil 50 nm skarpskyggni, veldur merkið frá undirliggjandi laginu meiri styrkleika A-toppsins.
XRD litrófið sýnir að Fe þátturinn í oxíðfilmunni hefur lagskipta uppbyggingu, sem er sameinuð Cr oxíðlaginu. Ólíkt óvirkjunareiginleikum tæringar vegna staðbundinnar óeinsleitni Cr2O317, þrátt fyrir einsleitt lag af Cr2O3 í þessari rannsókn, sást lágt tæringarþol í þessu tilfelli, sérstaklega fyrir kaltvalsað sýni. Hegðunina sem sést má skilja sem ósamræmi í efnaoxunarástandi efsta lagsins (Fe) sem hefur áhrif á tæringareiginleikana. Hægur flutningur málm- eða súrefnisjóna í grindinni vegna sömu steikíómetríu efra (Fe oxíð) og neðra laganna (Cr oxíð)52,53 leiðir til betri víxlverkunar (viðloðunar) á milli þeirra. Þetta bætir aftur á móti tæringarþol. Þess vegna er samfelld steikíómetra, þ.e. eitt oxunarástand Fe, æskilegra en skyndilegar steikíómetrískar breytingar. Hitauppleyst SDSS hefur einsleitara yfirborð og þéttara verndarlag, sem veitir betri tæringarþol. Hins vegar, fyrir kaltvalsað SDSS, eyðileggur nærvera Fe3+-ríkra eyja undir verndarlaginu heilleika yfirborðsins og veldur galvanískri tæringu á nærliggjandi undirlagi, sem leiðir til lækkunar á Rp (Tafla 1) í EIS litrófinu og tæringarþoli þess. Þess vegna hafa staðbundnar eyjar, sem eru ríkar af Fe3+ vegna plastaflögunar, aðallega áhrif á tæringarþol, sem er bylting í þessari rannsókn. Þess vegna kynnir þessi rannsókn litrófsmyndir af minnkun á tæringarþoli vegna plastaflögunar í rannsökuðum SDSS sýnum.
Ennfremur, þó að málmblöndur með sjaldgæfum jarðmálmum í tvíþættum stáli virki betur, þá er samspil þessa viðbótarefnis við einstaka stálgrunninn hvað varðar tæringarhegðun enn óljóst miðað við litrófssmásjárathuganir. Ce-merkið (meðfram XAS M-brúninni) birtist aðeins á fáeinum stöðum við kalda valsun, en hverfur við heita aflögun SDSS, sem bendir til staðbundinnar útfellingar Ce í stálgrunninum í stað einsleitrar málmblöndunar. Þó að vélrænir eiginleikar SDSS batni ekki6,7, þá dregur nærvera sjaldgæfra jarðmálma úr stærð innfellinganna og er talið að það bæli niður dældir við upprunann54.
Að lokum lýsir þessi vinna áhrifum ójöfnuðar á yfirborði á tæringu 2507 SDSS sem breytt er með seríum með því að magngreina efnainnihald nanóskala íhluta. Við svöruðum spurningunni um hvers vegna ryðfrítt stál tærist jafnvel þegar það er húðað með verndandi oxíðlagi með því að rannsaka megindlega örbyggingu, efnafræðilegt ástand yfirborðseiginleika og merkjavinnslu með því að nota K-meðaltals þyrpingu. Það hefur verið staðfest að Fe3+-ríkar eyjar, þar á meðal áttahyrningslaga og fjórhyrningslaga samhæfing þeirra í allri uppbyggingu blönduðu Fe2+/Fe3+, eru uppspretta eyðileggingar oxíðfilmu og uppspretta tæringar í kaltvalsuðu SDSS. Nanóeyjar sem eru ráðandi af Fe3+ leiða til lélegrar tæringarþols jafnvel í viðurvist nægilegs steikíómetrísks Cr2O3 óvirkjunarlags. Auk þeirra aðferðafræðilegu framfara sem gerðar hafa verið við að ákvarða áhrif efnaójöfnuðar á nanóskala á tæringu, er búist við að þessi vinna muni hvetja til verkfræðilegra ferla til að bæta tæringarþol ryðfrítt stáls við stálframleiðslu.
Til að útbúa Ce-2507 SDSS stálstöngina sem notaðar voru í þessari rannsókn voru blönduðu íhlutirnir, þar á meðal Fe-Ce aðalmálmblandan sem var innsigluð með hreinum járnrörum, bræddir í 150 kg meðaltíðni spanofni til að framleiða brætt stál og helltir í steypumót. Mæld efnasamsetning (þyngdar%) er tilgreind í viðbótartöflu 2. Stöngin er fyrst heitmótuð í blokkir. Síðan var stálið glóðað við 1050°C í 60 mínútur þar til það varð fast og síðan kælt í vatni við stofuhita. Sýnin sem rannsökuð voru voru rannsökuð ítarlega með TEM og DOE til að rannsaka fasa, kornastærð og formgerð. Nánari upplýsingar um sýni og framleiðsluferli er að finna í öðrum heimildum6,7.
Vinnið úr sívalningslaga sýnum (φ10 mm × 15 mm) fyrir heitpressun með ás sívalningsins samsíða aflögunarstefnu blokkarinnar. Háhitaþjöppun var framkvæmd við stöðugan álagshraða á bilinu 0,01-10 s-1 við mismunandi hitastig á bilinu 1000-1150°C með því að nota Gleeble-3800 hitahermi. Fyrir aflögun voru sýnin hituð við valið hitastig á hraða 10 °C s-1 í 2 mínútur til að útrýma hitahalla. Eftir að hitastigsjöfnu var náð voru sýnin aflöguð að raunverulegu álagsgildi 0,7. Eftir aflögunina er það strax kælt með vatni til að viðhalda aflöguðu uppbyggingunni. Síðan voru hörðuðu sýnin skorin samsíða þjöppunarstefnunni. Fyrir þessa rannsókn völdum við sýni sem var hitaaflöguð við 1050°C, 10 s-1 vegna meiri örhörku en önnur sýni7.
Magnsýni (80 × 10 × 17 mm3) af Ce-2507 föstu lausninni voru prófuð á þriggja fasa ósamstilltri tveggja rúllu aflögunarvél LG-300, sem hafði bestu vélrænu eiginleikana af öllum öðrum aflögunarflokkum6. Álagshraðinn og þykktarminnkunin voru 0,2 m·s-1 og 5% fyrir hvora leið, talið í sömu röð.
Rafefnafræðileg vinnustöð frá Autolab PGSTAT128N var notuð til að mæla SDSS rafefnafræðilega eftir kaldvalsun þar til 90% þykktarminnkun (1,0 jafngildi raunverulegrar álags) og heitpressun þar til 0,7 raunverulegrar álags við 1050°C og 10 s-1. Vinnustöðin er með þriggja rafskautafrumu með mettaðri kalómel rafskaut sem viðmiðunarrafskaut, grafítmótrafskaut og SDSS sýni sem vinnurafskaut. Sýnin voru skorin í sívalninga með 11,3 mm þvermál, og koparvírar voru lóðaðir á hliðar þeirra. Síðan var sýninu hellt með epoxy plastefni, þannig að eftir var 1 cm2 opið vinnusvæði sem vinnurafskaut (neðri yfirborð sívalningslaga sýnisins). Gætið varúðar við herðingu epoxysins og við síðari slípun og fægingu til að forðast sprungur. Vinnuyfirborðið er yfirborið og fægt með demantsfægingarlausn með agnastærð 1 míkron, hreinsað með eimuðu vatni og etanóli og þurrkað í köldu lofti. Fyrir rafefnafræðilegar mælingar voru fægðu sýnin útsett fyrir lofti í nokkra daga til að mynda náttúrulega oxíðfilmu. Vatnslausn af FeCl3 (6,0% þyngdar%), sem hefur verið stöðuguð með HCl við pH = 1,0 ± 0,01, hefur verið notuð til að flýta fyrir tæringu á ryðfríu stáli55, þar sem það finnst í ágengu umhverfi þar sem klóríðjónir eru til staðar með sterka oxunargetu og lágt pH eins og tilgreint er af ASTM. Tillögur að stöðlum eru G48 og A923. Sýnin voru sökkt í prófunarlausnina í 1 klukkustund áður en mælingar voru gerðar til að ná ástandi sem var nálægt kyrrstöðu. Fyrir sýni í föstu formi, heitunnin og kaltvalsuð, var tíðnisvið impedansmælinga 1 × 105 ~ 0,1 Hz, og opið hringrásarspennan (OPS) var 5 mV, sem var 0,39, 0,33 og 0,25 VSCE, talið í sömu röð. Hver rafefnafræðileg prófun á hvaða sýni sem er var endurtekin að minnsta kosti þrisvar sinnum við sömu aðstæður til að tryggja endurtekningarhæfni gagna.
Fyrir HE-SXRD mælingar voru 1 × 1 × 1,5 mm3 rétthyrndir tvíhliða stálblokkir mældir á háorku Brockhouse wiggler línu hjá CLS í Kanada til að magngreina fasasamsetninguna56. Gagnasöfnun fór fram við stofuhita í Debye-Scherrer rúmfræði eða flutningsrúmfræði. Bylgjulengd röntgengeisla sem eru kvarðaðir með LaB6 kvörðunarefninu er 0,212561 Å, sem samsvarar 58 keV, sem er mun hærri en bylgjulengd Cu Kα (8 keV) sem almennt er notað sem röntgengeislun í rannsóknarstofum. Sýnið er staðsett í 740 mm fjarlægð frá skynjaranum. Skynjunarrúmmál hvers sýnis er 0,2 × 0,3 × 1,5 mm3, sem er ákvarðað af geislastærð og þykkt sýnisins. Hvert þessara gagna var safnað með Perkin Elmer flatarmálsskynjara, flatskjárröntgenskynjara, 200 µm pixlar, 40 × 40 cm2, með lýsingartíma upp á 0,3 sekúndur og 120 ramma.
X-PEEM mælingar á tveimur völdum líkankerfum voru framkvæmdar á PEEM endastöð Beamline MAXPEEM línunnar í MAX IV rannsóknarstofunni (Lund, Svíþjóð). Sýnin voru útbúin á sama hátt og fyrir rafefnafræðilegar mælingar. Útbúin sýni voru geymd í lofti í nokkra daga og afgasuð í ultraháu lofttæmisklefa áður en þau voru geisluð með synchrotron ljóseindum. Orkuupplausn geislans er fengin með því að mæla jónútgangsrófið frá N1s til 1\(τ_g^ \ast\) örvunarsvæðisins með hv = 401 eV í N2 og háð ljóseindaorkunni á E3/2.57. Litrófsaðlögun gaf ΔE (litrófslínubreidd) ~0,3 eV yfir mælda orkubilið. Þess vegna var orkuupplausn geislalínunnar áætluð sem E/∆E = 700 eV/0,3 eV > 2000 og flæði ≈1012 ph/s með því að nota breyttan SX-700 einlitningsmæli með Si 1200-línu mm−1 grind fyrir Fe 2p L2,3 brúnina, Cr 2p L2,3 brúnina, Ni 2p L2,3 brúnina og Ce M4,5 brúnina. Þess vegna var orkuupplausn geislalínunnar áætluð sem E/∆E = 700 eV/0,3 eV > 2000 og flæði ≈1012 ph/s með því að nota breyttan SX-700 einlitningstæki með Si 1200-línu mm−1 grind fyrir Fe 2p L2.3 brúnina, Cr 2p L2.3 brúnina, Ni 2p L2.3 brúnina og Ce M4.5 brúnina. Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка было оценено как E/∆E = 700 эВ/0,3 эВоВи 2000/0ки > 2000/0ки при использовании модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 штрихов/мм для Fe кромка 2p L2,2, Cr 2p L2,2, Cr кромка Ni 2p L2,3 og кромка Ce M4,5. Þannig var orkuupplausn geislarásarinnar áætluð sem E/∆E = 700 eV/0,3 eV > 2000 og flæði ≈1012 f/s með því að nota breyttan SX-700 einlitningstæki með Si-rist upp á 1200 línur/mm fyrir Fe-brún 2p L2,3, Cr-brún 2p L2,3, Ni-brún 2p L2,3 og Ce-brún M4,5.因此，光束线能量分辨率估计为E/ΔE = 700 eV/0.3 eV > 2000 和通量≈1012 ph/s通过使用改进的SX-700 单色器和Si 1200 线mm−1 光栅用于Fe 2p L2,3 边缘、Cr 2p L2,32 边缘、Cr 2p L2,32边缘和Ce M4,5 边缘。因此 ， 光束线 能量 分辨率 为 为 为 为 δe = 700 EV/0.3 EV> 2000 和 ≈1012 PH/S 的 过 逿 逿 逿 逿 逿 逿单色器 和 SI 1200 线 mm-1 光栅 于 Fe 2P 2P 2P L2.3 边缘、Cr 2p L2.3 边缘、Ni 2p L2.3 边缌 羹缌eÞannig, þegar notaður er breyttur SX-700 einlitunarbúnaður og 1200 lína Si-rist. 3, Cr-brún 2p L2.3, Ni-brún 2p L2.3 og Ce-brún M4.5.Þenjið út ljóseindaorkuna í 0,2 eV skrefum. Við hverja orku voru PEEM myndir teknar upp með TVIPS F-216 CMOS skynjara með 2 x 2 binning ljósleiðaratengingu sem gefur 1024 × 1024 pixla í 20 µm sjónsviði. Lýsingartími myndanna er 0,2 sekúndur, að meðaltali 16 rammar. Orka ljósrafeindamyndarinnar er valin þannig að hún gefi hámarks auka rafeindamerki. Allar mælingar eru framkvæmdar við eðlilega innkomu línulega skautaðs ljóseindageisla. Fyrir frekari upplýsingar um mælingar, sjá fyrri rannsókn58. Eftir að hafa rannsakað heildaraflsnýtingu (TEY)59 greiningaraðferðina og notkun hennar í X-PEEM, er greiningardýpt þessarar aðferðar áætluð ~4–5 nm fyrir Cr merkið og ~6 nm fyrir Fe merkið. Cr dýptin er mjög nálægt þykkt oxíðfilmunnar (~4 nm)60,61 en Fe dýptin er meiri en þykkt oxíðfilmunnar. XAS sem safnast nálægt FeL brúninni er blanda af járnoxíð XAS og FeO úr fylkinu. Í fyrra tilvikinu er styrkur losaðra rafeindanna vegna allra mögulegra gerða rafeinda sem leggja sitt af mörkum til TEY. Hins vegar krefst hreint járnmerki meiri hreyfiorku til þess að rafeindirnar fari í gegnum oxíðlagið, nái yfirborðinu og greiningartækið safni þeim. Í þessu tilviki er Fe0 merkið aðallega vegna LVV Auger rafeinda og annars stigs rafeinda sem þær senda frá sér. Að auki minnkar TEY styrkleiki þessara rafeinda á flóttaleið rafeindanna49 sem dregur enn frekar úr litrófsáhrifum Fe0 á járn XAS kortinu.
Að samþætta gagnanám í gagnateninga (X-PEEM gögn) er lykilatriði í að vinna úr viðeigandi upplýsingum (efna- eða eðliseiginleikum) á fjölvíddar hátt. K-means þyrping er mikið notuð á ýmsum sviðum, þar á meðal vélasjón, myndvinnslu, óstýrðri mynsturgreiningu, gervigreind og flokkunargreiningu24. Til dæmis er K-means þyrping vel notuð til að þyrpa ofurrófsmyndgögn62. Í meginatriðum, fyrir gögn með mörgum hlutum, getur K-means reiknirit auðveldlega flokkað þau eftir upplýsingum um eiginleika þeirra (eiginleika ljóseindaorku). K-means þyrping er endurtekin reiknirit til að skipta gögnum í K hópa sem skarast ekki (þyrpingar), þar sem hver pixla tilheyrir tilteknum þyrpingu eftir rúmfræðilegri dreifingu efnaóeinsleitni í örbyggingarsamsetningu stálsins. K-means reikniritið samanstendur af tveimur skrefum: fyrsta skrefið reiknar út K þungamiðjur og annað skrefið úthlutar hverjum punkti þyrpingu með nálægum þungamiðjum. Þyngdarpunktur klasa er skilgreindur sem meðaltal gagnapunktanna (XAS litróf) þess klasa. Það eru mismunandi fjarlægðir til að skilgreina nágrannamiðjur sem evklíðskar fjarlægðir. Fyrir inntaksmynd af px,y (x og y eru upplausn í pixlum), er CK þyngdarpunktur klasans; þessa mynd er síðan hægt að skipta (klasa) í K klasa með því að nota K-meðaltöl63. Síðustu skrefin í K-meðaltöl klasaaðferðinni eru:
Skref 2. Reiknið út aðildarstig allra pixla samkvæmt núverandi miðjupunkti. Til dæmis er það reiknað út frá evklíðsku fjarlægðinni d milli miðjunnar og hverrar pixlu:
Skref 3 Úthlutaðu hverjum pixli næsta þungamiðju. Reiknaðu síðan K þungamiðjustöðurnar upp á nýtt á eftirfarandi hátt:
Skref 4. Endurtakið ferlið (jöfnur (7) og (8)) þar til þungamiðjurnar stefna saman. Lokaniðurstöður klasagæða eru mjög í samræmi við bestu val á upphafsþungamiðjum63. Fyrir PEEM gagnauppbyggingu stálmynda er X (x × y × λ) venjulega teningur af 3D fylkisgögnum, en x og y ásarnir tákna rúmfræðilegar upplýsingar (pixlaupplausn) og λ ásinn samsvarar orkurófsham ljóseinda. K-meðaltals reikniritið var notað til að kanna áhugaverð svæði í X-PEEM gögnum með því að aðgreina pixla (klasa eða undirblokkir) eftir litrófseiginleikum þeirra og draga út besta þungamiðjuna (XAS litrófskúrfu) fyrir hvert greiningarefni (klasa). Það er notað til að rannsaka rúmfræðilega dreifingu, staðbundnar litrófsbreytingar, oxunarhegðun og efnafræðilegt ástand. Til dæmis var K-meðaltals klasagreiningarreikniritið notað fyrir Fe L-brún og Cr L-brún svæði í heitunnu og kaldvalsuðu X-PEEM. Prófaðir voru ýmsar K-klasar (smábyggingarsvæði) til að finna bestu klasana og þungamiðjurnar. Þegar grafið er birt eru pixlarnir endurúthlutaðir réttum þungamiðjum klasans. Hver litadreifing samsvarar miðju klasans og sýnir rúmfræðilega uppröðun efna- eða eðlisfræðilegra hluta. Útdregnu þungamiðjurnar eru línulegar samsetningar af hreinum litrófum.
Gögn sem styðja niðurstöður þessarar rannsóknar eru tiltæk frá viðkomandi höfundi WC ef óskað er eftir því á sanngjarnan hátt.
Sieurin, H. & Sandström, R. Brotþol sveigðs tvíþætts ryðfrís stáls. Sieurin, H. & Sandström, R. Brotþol sveigðs tvíþætts ryðfrís stáls. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Brotþol sveigðs tvíhliða ryðfrís stáls. 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. Brotþol sveigðs tvíþætts ryðfrís stáls.verkefni. fraktal. fur. 73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Tæringarþol tvíhliða ryðfría stáls í völdum lífrænum sýrum og lífrænum sýru/klóríð umhverfi. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Tæringarþol tvíhliða ryðfría stáls í völdum lífrænum sýrum og lífrænum sýru/klóríð umhverfi.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. og Van Der Merwe, J. Tæringarþol tvíhliða ryðfría stáls í umhverfi með sumum lífrænum sýrum og lífrænum sýrum/klóríðum. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相不锈钢在选定有机酸和有机酸/氯化物环境一觀肐。 Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. og Van Der Merwe, J. Tæringarþol tvíhliða ryðfría stáls í umhverfi með sumum lífrænum sýrum og lífrænum sýrum/klóríðum.tæringarvarnarefni. Method Mater 57, 107–117 (2010).
Barella S. o.fl. Tæringaroxunareiginleikar Fe-Al-Mn-C tvíþættra málmblöndu. Materials 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Ný kynslóð af ofur-tvíhliða stáli fyrir gas- og olíuframleiðslu með búnaði. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Ný kynslóð af ofur-tvíhliða stáli fyrir gas- og olíuframleiðslu með búnaði.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Ný kynslóð af ofur-tvíhliða stáli fyrir olíu- og gasframleiðslubúnað.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Ný kynslóð af ofur-tvíhliða stáli fyrir gas- og olíuframleiðslutæki. E3S veffundur. 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Rannsókn á heitaaflögunarhegðun tvíhliða ryðfríu stáli af gerð 2507. Málm. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Rannsókn á heitaaflögunarhegðun tvíhliða ryðfríu stáli af gerð 2507. Málm. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 2507. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Rannsókn á heita aflögunarhegðun tvíhliða ryðfríu stáli af gerðinni 2507. Málm. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 级双相不锈钢的热变形行为研究。 Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507Kingklang, S. og Utaisansuk, V. Rannsókn á heitu aflögunarhegðun tvíhliða ryðfríu stáli af gerðinni 2507. Málmur.Alma Mater. Trance. A 48, 95–108 (2017).
Zhou, T. o.fl. Áhrif stýrðrar kaldvalsunar á örbyggingu og vélræna eiginleika seríumbreytts ofur-tvíhliða SAF 2507 ryðfríu stáli. alma mater. vísindaverkefnið. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. o.fl. Uppbygging og vélrænir eiginleikar ceríumbreytts ofur-tvíhliða SAF 2507 ryðfríu stáli vegna heitrar aflögunar. J. Alma mater. geymingartankur. tækni. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Áhrif sjaldgæfra jarðefna á oxunarhegðun austenítísks stáls við háan hita. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Áhrif sjaldgæfra jarðefna á oxunarhegðun austenítísks stáls við háan hita.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. og Zheng K. Áhrif sjaldgæfra jarðefna á hegðun austenítísks stáls við oxun við háan hita. 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. og Zheng K. Áhrif sjaldgæfra jarðefna á hegðun austenítískra stáltegunda við oxun við háan hita.tæring. vísindin. 164, 108359 (2020).