Merci fir besicht Nature.com.D'Browser Versioun déi Dir benotzt huet limitéiert CSS Ënnerstëtzung.Fir déi bescht Erfahrung empfeelen mir Iech en aktualiséierte Browser ze benotzen (oder de Kompatibilitéitsmodus am Internet Explorer auszeschalten).An der Tëschenzäit, fir weider Ënnerstëtzung ze garantéieren, wäerte mir de Site ouni Stiler a JavaScript maachen.
Déi wäit benotzt Edelstol a seng geschmolten Versioune si resistent géint Korrosioun an Ëmfeldbedéngungen wéinst der Passivatiounsschicht aus Chromoxid.Korrosioun an Erosioun vum Stol ass traditionell mat der Zerstéierung vun dëse Schichten assoziéiert, awer selten um mikroskopesche Niveau, jee no der Hierkonft vun der Uewerflächinhomogenitéit.An dëser Aarbecht dominéiert d'Nanoskala Uewerfläch chemesch Heterogenitéit, déi duerch spektroskopesch Mikroskopie a chemometrischer Analyse festgestallt gouf, onerwaart d'Zersetzung an d'Korrosioun vu kalgewalzte Cerium modifizéierten Super Duplex Edelstol 2507 (SDSS) wärend hirem waarme Verformungsverhalen.Aner säit.Obwuel Röntgenfotoelektronenmikroskopie relativ eenheetlech Ofdeckung vun der natierlecher Cr2O3 Schicht gewisen huet, huet kal gewalzt SDSS schlecht Passivéierungsresultater gewisen wéinst der lokaliséierter Verdeelung vu Fe3+ räichen Nanoiselen op der Fe/Cr Oxidschicht.Dëst Wëssen um atomesche Niveau bitt en déiwe Verständnis vun der Edelstahl-Korrosioun a gëtt erwaart fir d'Korrosioun vun ähnlechen héichlegéierte Metaller ze bekämpfen.
Zënter der Erfindung vum Edelstol ass d'Korrosiounsbeständegkeet vu Ferrochromlegierungen u Chrom zougeschriwwe ginn, wat e staarkt Oxid / Oxyhydroxid bildt, deen passivéierend Verhalen an de meeschten Ëmfeld weist.Am Verglach mat konventionellen (austeniteschen a ferriteschen) Edelstahlen, Super Duplex Edelstahl (SDSS) mat bessere Korrosiounsbeständegkeet hunn super mechanesch Eegeschafte1,2,3.Méi mechanesch Kraaft erlaabt méi hell a méi kompakt Designen.Am Géigesaz, huet de wirtschaftleche SDSS héich Resistenz géint Pitting a Spaltkorrosioun, wat zu enger méi laanger Liewensdauer a méi breeder Uwendungen an der Verschmotzungskontroll, chemesche Container an der Offshore Ueleg- a Gasindustrie resultéiert4.Wéi och ëmmer, déi schmuel Gamme vu Wärmebehandlungstemperaturen a schlecht Formbarkeet behënneren seng breet praktesch Uwendung.Dofir gouf SDSS geännert fir déi uewe genannten Eegeschaften ze verbesseren.Zum Beispill, Ce Modifikatioun an héich Ergänzunge vun N 6, 7, 8 goufen 2507 SDSS (Ce-2507) agefouert.Eng gëeegent Konzentratioun vun 0,08 gew.% selten Äerdelement (Ce) huet e positiven Effekt op d'mechanesch Eegeschafte vun der DSS, well et d'Kornraffinéierung an d'Korngrenzstäerkt verbessert.Verschleiß- a Korrosiounsbeständegkeet, Spannkraaft an Ausbezuelkraaft, a waarme Veraarbechtung sinn och verbessert9.Grouss Quantitéite Stickstoff kënnen deier Néckelgehalt ersetzen, sou datt SDSS méi rentabel mécht10.
Viru kuerzem ass SDSS plastesch deforméiert bei verschiddenen Temperaturen (niddereg Temperatur, kal a waarm) fir exzellent mechanesch Eegeschafte6,7,8 z'erreechen.Wéi och ëmmer, déi exzellent Korrosiounsbeständegkeet vu SDSS ass wéinst der Präsenz vun engem dënnen Oxidfilm op der Uewerfläch, déi vu ville Faktoren beaflosst gëtt, sou wéi d'Präsenz vu ville Phasen mat verschiddene Kärgrenzen, ongewollten Ausfäll a verschidde Reaktiounen.déi intern inhomogene Mikrostruktur vu verschiddenen austeniteschen a ferriteschen Phasen ass deforméiert 7.Dofir ass d'Studie vun de Mikrodomain Eegeschafte vun esou Filmer um Niveau vun der elektronescher Struktur vun entscheedender Bedeitung fir d'SDSS Korrosioun ze verstoen an erfuerdert komplex experimentell Techniken.Bis elo hunn Uewerflächempfindlech Methoden wéi Auger-Elektronenspektroskopie11 an Röntgenfotoelektronspektroskopie12,13,14,15 souwéi den haarde Röntgenfotoelektronen-Fotoelektronsystem déi chemesch Zoustänn vum selwechten Element a verschiddene Punkten am Weltraum op der Nanoskala ënnerscheeden, awer dacks net trennen.Verschidde rezent Studien hunn lokal Oxidatioun vu Chrom zu der observéiert corrosion Verhalen vun 17 austenitic STAINLESS Stol verbonnen, 18 martensitic STAINLESS Stol, an SDSS 19, 20. Allerdéngs hunn dës Studien haaptsächlech op den Effet vun Cr heterogeneity konzentréiert (zB Cr3 + Oxidatioun Staat) op corrosion Resistenz.Lateral Heterogenitéit an den Oxidatiounszoustand vun Elementer kann duerch verschidde Verbindunge mat de selwechte Bestanddeeler verursaacht ginn, sou wéi Eisenoxiden.Dës Verbindungen ierwen eng thermomechanesch veraarbecht kleng Gréisst no beieneen, awer ënnerscheede sech an der Zesummesetzung an der Oxidatiounszoustand16,21.Dofir erfuerdert d'Zerstéierung vun Oxidfilmer z'entdecken an duerno Pitting e Verständnis vun der Uewerflächinhomogenitéit um mikroskopesche Niveau.Trotz dësen Ufuerderunge fehlen quantitativ Bewäertungen wéi lateral Oxidatiounsheterogenitéit, besonnesch vun Eisen op der Nano / Atom Skala, nach ëmmer an hir Bedeitung fir d'Korrosiounsbeständegkeet bleift onerfuerscht.Bis viru kuerzem gouf de chemeschen Zoustand vu verschiddenen Elementer, wéi Fe a Ca, quantitativ op Stahlproben beschriwwen mat Hëllef vu mëller Röntgenfotoelektronenmikroskopie (X-PEEM) an nanoskala Synchrotronestralungsanlagen.Kombinéiert mat chemesch sensiblen Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAS) Techniken, X-PEEM erméiglecht XAS Messung mat héijer raimlecher a spektraler Opléisung, déi chemesch Informatioun iwwer d'Elemental Zesummesetzung a säi chemesche Staat mat raimlecher Opléisung bis op d'Nanometer Skala 23 ubitt.Dës spektroskopesch Observatioun vun der Initiatiounsplaz ënner engem Mikroskop erliichtert lokal chemesch Experimenter a ka raimlech virdru onerfuerscht chemesch Verännerungen an der Fe Schicht weisen.
Dës Etude erweidert d'Virdeeler vum PEEM fir chemesch Differenzen op der Nanoskala z'entdecken a stellt eng Asiicht Atom-Niveau Uewerfläch Analyse Methode fir d'Korrosiounsverhalen vum Ce-2507 ze verstoen.Et benotzt K-heescht Cluster chemometresch Daten24 fir d'global chemesch Zesummesetzung (Heterogenitéit) vun den involvéierten Elementer ze kartéieren, mat hire chemesche Staaten an enger statistescher Representatioun presentéiert.Am Géigesaz zu der konventioneller Korrosioun, déi duerch Chromoxid-Filmofbroch verursaacht gëtt, ginn déi aktuell schlecht Passivatioun a schlecht Korrosiounsbeständegkeet u lokaliséierte Fe3+ räiche Nano-Inselen no bei der Fe/Cr-Oxidschicht zougeschriwwen, wat en Attack vum Schutzoxid kann sinn.Et bildt e Film op der Plaz a verursaacht Korrosioun.
Dat korrosivt Verhalen vum deforméierten SDSS 2507 gouf fir d'éischt mat elektrochemesche Miessunge bewäert.Op Fig.Figur 1 weist d'Nyquist- a Bode-Kéiren fir ausgewielte Proben a sauer (pH = 1) wässerlech Léisunge vu FeCl3 bei Raumtemperatur.De gewielten Elektrolyt wierkt als e staarken Oxidatiounsmëttel, charakteriséiert d'Tendenz vum Passivatiounsfilm ze zerbriechen.Och wann d'Material keng stabile Raumtemperatur-Pittung erliewt huet, hunn dës Analysen Abléck an potenziell Ausfallevenementer a Post-Korrosiounsprozesser geliwwert.D'gläichwäerteg Circuit (Figebam. 1d) war benotzt electrochemical impedance Spectroscopy ze fit (EIS) Spektrum, an déi entspriechend passende Resultater sinn an Table gewisen 1. Onkomplett hallef Kreeser wossten wann d'Léisung behandelt a waarm geschafft Echantillon Testen, iwwerdeems déi entspriechend kompriméiert Halschent Kreeser kal gewalzt goufen (Figebam. 1b).Am EIS Spektrum kann den Hallefkreesradius als Polariséierungsresistenz (Rp)25,26 ugesi ginn.De Rp vun der Léisung behandelt SDSS an der Tabell 1 ass ongeféier 135 kΩ cm-2, awer fir waarm geschafft a kal gewalzt SDSS kënne mir vill méi niddereg Wäerter vun 34,7 respektiv 2,1 kΩ cm-2 gesinn.Dës bedeitend Ofsenkung vum Rp weist op e schiedlechen Effekt vu plastescher Deformatioun op Passivatioun a Korrosiounsbeständegkeet, wéi an de fréiere Berichter 27, 28, 29, 30 gewisen.
a Nyquist, b, c Bode-Impedanz- a Phasediagrammer, an en gläichwäertege Circuitmodell fir d, wou RS d'Elektrolytresistenz ass, Rp d'Polariséierungsresistenz ass, a QCPE ass de konstante Phaseelementoxid benotzt fir d'net-ideal Kapazitéit (n) ze modelléieren.D'EIS Miessunge goufen um No-Laast Potential duerchgefouert.
Déi éischt Uerdnungskonstanten ginn am Bode Diagramm gewisen an den Héichfrequenzplateau representéiert d'Elektrolytresistenz RS26.Wéi d'Frequenz erofgeet, erhéicht d'Impedanz an en negativen Phasewinkel gëtt fonnt, wat d'Kapazitéitsdominanz beweist.De Phasewénkel vergréissert, behält säi maximale Wäert an engem relativ breet Frequenzbereich, a geet dann erof (Fig. 1c).Wéi och ëmmer, an allen dräi Fäll ass dëse maximale Wäert nach ëmmer manner wéi 90°, wat op en net idealt kapazitivt Verhalen duerch kapazitiv Dispersioun bezeechent.Also gëtt de QCPE konstante Phase Element (CPE) benotzt fir d'Interfacial Kapazitanzverdeelung ofgeleet vun der Uewerflächrauheet oder Inhomogenitéit ze representéieren, besonnesch wat d'Atomskala, d'fractal Geometrie, d'Elektrodenporositéit, d'net-uniform Potenzial an d'Uewerflächabhängeg Stroumverdeelung ugeet.Elektroden Geometrie 31,32.CPE Impedanz:
wou j d'imaginär Zuel ass an ω d'Wénkelfrequenz ass.QCPE ass eng Frequenz onofhängeg konstant proportional zum aktive oppene Beräich vum Elektrolyt.n ass eng Dimensiounslos Kraaftzuel déi d'Ofwäichung vum idealen kapazitiven Verhalen vun engem Kondensator beschreift, dh wat n méi no bei 1 ass, wat méi no CPE un der purer Kapazitéit ass, a wann n no bei Null ass, ass et Resistenz.Eng kleng Ofwäichung vun n, no bei 1, weist op dat net-ideal kapazitivt Verhalen vun der Uewerfläch no Polariséierungstest.D'QCPE vu kal gewalzten SDSS ass vill méi héich wéi ähnlech Produkter, dat heescht datt d'Uewerflächqualitéit manner eenheetlech ass.
Konsequent mat de meeschte Korrosiounsbeständegkeetseigenschaften vun Edelstahl, resultéiert de relativ héije Cr Inhalt vu SDSS allgemeng zu enger super Korrosiounsbeständegkeet vu SDSS wéinst der Präsenz vun engem passive Schutzoxidfilm op der Uewerfläch17.Dëse passivéierende Film ass normalerweis reich an Cr3+-Oxiden an/oder Hydroxiden, haaptsächlech mat Fe2+, Fe3+-Oxiden an/oder (Oxy)hydroxiden 33 integréiert.Trotz der selwechter Surface Uniformitéit, passivéierend Oxidschicht, a kee sichtbare Schued op der Uewerfläch, wéi duerch mikroskopesch Biller bestëmmt,6,7 ass d'Korrosiounsverhalen vu waarmgeschafften a kalgewalzene SDSS anescht a erfuerdert dofir eng detailléiert Studie vun der Deformatiounsmikrostruktur a strukturelle Charakteristik vum Stol.
D'Mikrostruktur vu deforméierten Edelstahl gouf quantitativ ënnersicht mat internen a Synchrotron-High-Energy Röntgenstrahlen (Ergänzungsfiguren 1, 2).Eng detailléiert Analyse gëtt an der Ergänzungsinformatioun geliwwert.Obwuel si gréisstendeels dem Typ vun der Haaptphase entspriechen, ginn Differenzen an der Phasevolumenfraktiounen fonnt, déi an der Ergänzungstabelle opgelëscht sinn 1. Dës Differenzen kënnen mat inhomogene Phasefraktiounen op der Uewerfläch verbonne sinn, wéi och volumetresch Phasefraktiounen, déi a verschiddenen Tiefe gemaach ginn.Detektioun duerch Röntgendiffraktioun.(XRD) mat verschiddenen Energiequellen vun zoufälleg Photonen.De relativ héijen Undeel vun Austenit a kal gewalzten Exemplare, bestëmmt duerch XRD vun enger Laborquelle, weist eng besser Passivatioun an duerno besser Korrosiounsbeständegkeet35 un, während méi genee a statistesch Resultater entgéintgesate Trends a Phaseproportiounen weisen.Zousätzlech hänkt d'Korrosiounsbeständegkeet vum Stahl och vum Grad vun der Kornverfeinerung of, der Reduktioun vun der Korngréisst, der Erhéijung vun de Mikrodeformatiounen an der Dislokatiounsdicht, déi während der thermomechanescher Behandlung 36,37,38 geschéien.D'waarm geschafft Exemplairen weisen eng méi grainy Natur, indikativ vun Mikron-Gréisst Kären, iwwerdeems de glat Réng an der kal-gewalzte Exemplairen observéiert (Ergänzung Fig. 3) bedeitendst Getreide Verfeinerung ze Nanoscale an virdrun work6 weisen, déi zu Film passivation bäidroen soll.Bildung an Erhéijung vun der Korrosiounsbeständegkeet.Méi héich Dislokatiounsdicht ass normalerweis mat enger niddereger Resistenz géint Pitting assoziéiert, wat gutt mat elektrochemesche Miessunge stëmmt.
Ännerungen an de chemesche Staate vu Mikrodomainen vun elementar Elementer goufen systematesch mat X-PEEM studéiert.Trotz der Heefegkeet vun Legierungselementer goufen Cr, Fe, Ni a Ce39 hei gewielt, well Cr e Schlësselelement fir d'Bildung vun engem Passivatiounsfilm ass, Fe ass den Haaptelement am Stol, an Ni verbessert d'Passivatioun a balanséiert d'ferrit-austenitesch Phasestruktur an den Zweck vun der Ce Modifikatioun.Duerch d'Upassung vun der Energie vun der Synchrotronstralung gouf d'RAS vun der Uewerfläch mat den Haaptmerkmale vu Cr (Rand L2.3), Fe (Rand L2.3), Ni (Rand L2.3) a Ce (Rand M4.5) beschichtet.waarm Formatioun a kal Rolling Ce-2507 SDSS.Entspriechend Datenanalyse gouf gemaach andeems d'Energiekalibratioun mat publizéierten Donnéeën integréiert huet (zB XAS 40, 41 op Fe L2, 3 Kanten).
Op Fig.Figur 2 weist X-PEEM Biller vun waarm-geschafft (Fig. 2a) a kal-gewalzte (Fig. 2d) Ce-2507 SDSS an entspriechend XAS Kante vun Cr a Fe L2,3 op individuell markéiert Plazen.D'L2,3 Rand vun der XAS Sond déi onbesat 3D Staaten no Elektronen Photoexcitation op de Spin-Ëmlafbunn Spaltniveauen 2p3/2 (L3 Rand) an 2p1/2 (L2 Rand).Informatioun iwwer de Valenzzoustand vu Cr gouf vum XAS um L2,3 Rand an der Fig. 2b, e.Verglach mat Riichter.42,43 huet gewisen datt véier Peaks no bei der L3 Rand observéiert goufen, genannt A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV) an D (582.2 eV), déi octahedral Cr3+ reflektéieren, entspriechend dem Cr2O3 Ion.D'experimentell Spektre stëmmen mat den theoreteschen Berechnungen, déi a Panelen b an e gewisen ginn, aus multiple Berechnunge vum Kristallfeld am Cr L2.3 Interface mat engem Kristallfeld vun 2.0 eV44.Béid Flächen vu waarme a kale gewalzten SDSS si mat enger relativ eenheetlecher Schicht Cr2O3 beschichtet.
engem X-PEEM thermesch Bild vun thermesch deforméiert SDSS entspriechend b Cr L2.3 Rand an c Fe L2.3 Rand, d X-PEEM thermesch Bild vun kal gewalzt SDSS entspriechend e Cr L2.3 Rand an f Fe L2 .3 Rand Säit (f).D'XAS Spektre sinn op verschiddene raimleche Positiounen op den thermesche Biller markéiert (a, d), déi orange gestreckte Linnen an (b) an (e) representéieren déi simuléiert XAS Spektre vu Cr3+ mat engem Kristallfeldwäert vun 2,0 eV.Fir X-PEEM Biller benotzt eng thermesch Palette fir d'Bildliesbarkeet ze verbesseren, wou d'Faarwen vu blo bis rout proportional zu der Intensitéit vun der Röntgenabsorptioun sinn (vu niddereg bis héich).
Onofhängeg vun der chemescher Ëmwelt vun dëse metalleschen Elementer, ass de chemeschen Zoustand vun den Ergänzunge vun Ni a Ce Legierungselementer fir béid Proben onverännert bliwwen.Zousätzlech Zeechnen.Figuren 5-9 weisen X-PEEM Biller an entspriechend XAS Spektrum fir Ni a Ce op verschiddene Positiounen op der Uewerfläch vun waarm-geschafft a kal gewalzt Exemplare.Ni XAS weist d'Oxidatiounszoustand vun Ni2+ iwwer d'ganz gemooss Uewerfläch vu waarmgeschafften a kalgewalzene Proben (Ergänzungsdiskussioun).Et sollt bemierkt datt am Fall vu waarmgeschaffte Proben den XAS-Signal vu Ce net beobachtet gouf, während am Fall vu kale gewalzten Proben de Spektrum vu Ce3+ observéiert gouf.D'Observatioun vu Ce-Flecken a kalgewalzene Proben huet gewisen, datt Ce haaptsächlech a Form vu Nidderschlag optrieden.
Am thermesch deforméierten SDSS gouf keng lokal strukturell Ännerung am XAS um Fe L2,3 Rand observéiert (Fig. 2c).Allerdéngs ännert d'Fe Matrix mikroregional säi chemesche Staat op siwen zoufälleg ausgewielte Punkte vum kale gewalzten SDSS, wéi an der Figur 2f.Zousätzlech, fir eng genee Iddi vun der Verännerungen am Zoustand vun Fe op der gewielter Plazen an der Fig.D'XAS Spektre vun der Fe L2,3 Rand vun α-Fe2O3 Systemer a Fe2+ octahedral Oxide goufen duerch Multiple Kristallfeld Berechnunge mat Kristallfelder vun 1.0 (Fe2+) an 1.0 (Fe3+)44 modelléiert. Mir bemierken datt α-Fe2O3 an γ-Fe2O3 verschidde lokal Symmetrien hunn45,46, Fe3O4 huet Kombinatioun vu béide Fe2+ & Fe3+,47, a FeO45 als formell divalent Fe2+ Oxid (3d6). Mir bemierken datt α-Fe2O3 an γ-Fe2O3 verschidde lokal Symmetrien45,46 hunn, Fe3O4 huet eng Kombinatioun vu béide Fe2+ & Fe3+,47, a FeO45 als formell divalent Fe2+ Oxid (3d6).Bedenkt datt α-Fe2O3 an γ-Fe2O3 verschidde lokal Symmetrie45,46 hunn, Fe3O4 kombinéiert souwuel Fe2+ a Fe3+,47 a FeO45 a Form vun formell zweewertem Oxid Fe2+ (3d6).Notéiert datt α-Fe2O3 an γ-Fe2O3 verschidde lokal Symmetrie45,46 hunn, Fe3O4 huet eng Kombinatioun vu Fe2+ a Fe3+,47 a FeO45 wierkt als formell divalent Fe2+ Oxid (3d6).All Fe3+ Ionen an α-Fe2O3 hunn nëmmen Oh Positiounen, während γ-Fe2O3 normalerweis duerch Fe3+ t2g vertruede gëtt [Fe3+5/3V1/3]zB O4 Spinel mat Vakanzen an zB Positiounen.Dofir hunn d'Fe3+ Ionen am γ-Fe2O3 souwuel Td wéi och Oh Positiounen.Wéi an engem fréiere Pabeier ernimmt,45 obwuel d'Intensitéit Verhältnis vun deenen zwee anescht ass, hir Intensitéit Verhältnis zB / t2g ass ≈1, während an dësem Fall de observéiert Intensitéit Verhältnis zB / t2g ass ongeféier 1. Dëst ausgeschloss d'Méiglechkeet, datt an der aktueller Situatioun nëmmen Fe3 + präsent ass.Bedenkt de Fall vu Fe3O4 mat béide Fe2+ a Fe3+, déi éischt Feature, déi bekannt ass fir e méi schwaache (méi staark) L3 Rand fir Fe ze hunn, weist e méi klengen (méi grouss) onbesat Staat t2g.Dëst gëllt fir Fe2+ (Fe3+), wat weist datt déi éischt Feature vun der Erhéijung eng Erhéijung vum Inhalt vu Fe2+47 weist.Dës Resultater weisen datt d'Zesummeliewen vu Fe2+ an γ-Fe2O3, α-Fe2O3 an/oder Fe3O4 op der kalgewalzter Uewerfläch vun de Kompositen dominéiert.
Vergréissert photoelectron thermesch Imaging Biller vun der XAS Spektrum (a, c) an (b, d) Kräizgang de Fe L2,3 Rand op verschiddene raimlech Positiounen bannent ausgewielt Regiounen 2 an E an Fig.2 d.
Déi erhalen experimentell Donnéeën (Fig. 4a an Ergänzungsbild 11) ginn geplot a verglach mat den Donnéeën fir pure Verbindungen 40, 41, 48. Dräi verschidden Aarte vun experimentell observéiert Fe L-Kante XAS Spektra (XAS- 1, XAS-2 an XAS-3: Fig. 4a).Besonnesch Spektrum 2-a (bezeechent als XAS-1) an Lalumi 3b gefollegt vum Spektrum 2-b (Label XAS-2) war iwwer de ganzen erkennen Beräich observéiert, iwwerdeems Spektrum wéi E-3 an Figur 3d (Label XAS-3) observéiert goufen op spezifesch Plazen observéiert.Als Regel, goufen véier Parameteren benotzt déi bestehend Valenz Staaten an der Prouf ënner Studie ze identifizéieren: (1) Spektral Charakteristiken L3 an L2, (2) Energie Positiounen vun de Charakteristiken L3 an L2, (3) Energie Ënnerscheed L3-L2., (4) L2/L3 Intensitéit Verhältnis.Laut visuellen Observatioune (Fig. 4a) sinn all dräi Fe Komponenten, nämlech Fe0, Fe2+, an Fe3+, op der SDSS-Uewerfläch ënner der Studie präsent.De berechent Intensitéitsverhältnis L2 / L3 huet och d'Präsenz vun allen dräi Komponenten uginn.
eng Simuléiert XAS Spektrum vun Fe mat observéiert dräi verschidden experimentell Donnéeën (fest Linnen XAS-1, XAS-2 an XAS-3 entspriechen 2-a, 2-b an E-3 an Fig. XAS-2, XAS-3) an déi entspriechend optimiséiert LCF Donnéeën (fest schwaarz Linn), an och an der Form XAS-3 Spektrum mat Fe3O4 (gemëscht Staat vun Fe) an Fe2O3 (reng Fe3 +) Standarden.
Eng linear Kombinatioun Fit (LCF) vun den dräi Standarden 40, 41, 48 gouf benotzt fir d'Eisenoxid Zesummesetzung ze quantifizéieren.LCF gouf fir dräi ausgewielt Fe L-Rand XAS Spektrum ëmgesat, déi den héchste Kontrast weisen, nämlech XAS-1, XAS-2 an XAS-3, wéi an der Figur 4b-d.Fir LCF Armaturen gouf 10% Fe0 an alle Fäll berücksichtegt wéinst der Tatsaach datt mir e klenge Ledge an all Daten observéiert hunn, an och wéinst der Tatsaach datt metallescht Eisen den Haaptkomponent vum Stol ass. Tatsächlech ass d'Probatiounsdéift vum X-PEEM fir Fe (~ 6 nm) 49 méi grouss wéi déi geschätzte Oxidatiounsschichtdicke (liicht > 4 nm), wat d'Detektioun vum Signal vun der Eisenmatrix (Fe0) ënner der Passivatiounsschicht erlaabt. Tatsächlech ass d'Probatiounsdéift vum X-PEEM fir Fe (~ 6 nm) 49 méi grouss wéi déi geschätzte Oxidatiounsschichtdicke (liicht > 4 nm), wat d'Detektioun vum Signal vun der Eisenmatrix (Fe0) ënner der Passivatiounsschicht erlaabt. Действительно, пробная глубина X-PEEM fir Fe (~ 6 нм)49 méi, чем предполагаемая толщина слоя окисления (нет4 нм), поч обнаружить сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. Tatsächlech ass d'Sond X-PEEM Déift fir Fe (~6 nm) 49 méi grouss wéi déi ugeholl Dicke vun der Oxidatiounsschicht (liicht > 4 nm), wat et méiglech mécht d'Signal vun der Eisenmatrix (Fe0) ënner der Passivatiounsschicht z'entdecken.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浈镥讇坥坒杋自坥坒化层下方的铁基体（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 兣 杣 略 煁自 钝化层 下方 铁基体 （fe0） 的。 信号 信号 信号 信号 信号 信号 俿叡号 号 信号 俿叡号信号Фактически, глубина обнаружения Fe (~ 6 нм) 49 с помощью X-PEEM больше, чем предполагаемая толщидно огном оксидно 4 ), что позволяет обнаруживать сигнал от железной матрицы (Fe0) ниже пассивирующего слоя. Tatsächlech ass d'Déift vun der Detektioun vu Fe (~ 6 nm) 49 duerch X-PEEM méi grouss wéi déi erwaart Dicke vun der Oxidschicht (liicht > 4 nm), wat d'Detektioun vum Signal vun der Eisenmatrix (Fe0) ënner der Passivatiounsschicht erlaabt. .Verschidde Kombinatioune vu Fe2+ a Fe3+ goufen duerchgefouert fir déi beschtméiglech Léisung fir déi observéiert experimentell Daten ze fannen.Op Fig.4b weist den XAS-1 Spektrum fir d'Kombinatioun vu Fe2+ a Fe3+, wou d'Proportiounen vu Fe2+ a Fe3+ ëm ongeféier 45% ähnlech waren, wat gemëschte Oxidatiounszoustand vu Fe bezeechent.Wärend fir den XAS-2 Spektrum gëtt de Prozentsaz vu Fe2+ a Fe3+ ~30% respektiv 60%.Fe2+ ​​ass manner wéi Fe3+.De Verhältnis vu Fe2+ zu Fe3, gläich wéi 1:2, bedeit datt Fe3O4 am selwechte Verhältnis tëscht Fe Ionen geformt ka ginn.Zousätzlech, fir den XAS-3 Spektrum, gëtt de Prozentsaz vu Fe2+ a Fe3+ ~10% an 80%, wat eng méi héich Konversioun vu Fe2+ op Fe3+ bezeechent.Wéi uewen ernimmt, Fe3+ kann aus α-Fe2O3, γ-Fe2O3 oder Fe3O4 kommen.Fir déi héchstwahrscheinlech Quell vu Fe3+ ze verstoen, gouf den XAS-3 Spektrum mat verschiddene Fe3+ Standarden an der Figur 4e geplot, wat Ähnlechkeet mat béide Standarden weist wann de B Peak berücksichtegt gëtt.Wéi och ëmmer, d'Intensitéit vun de Schëllerpeaks (A: vu Fe2+) an de B / A Intensitéitsverhältnis weisen datt de Spektrum vun XAS-3 no ass, awer net mam Spektrum vun γ-Fe2O3 gläichzäiteg.Am Verglach zum bulk γ-Fe2O3, huet de Fe 2p XAS Peak vun A SDSS eng liicht méi héich Intensitéit (Fig. 4e), wat eng méi héich Intensitéit vu Fe2+ weist.Och wann de Spektrum vum XAS-3 ähnlech ass wéi dee vum γ-Fe2O3, wou Fe3+ an den Oh an Td Positiounen präsent ass, bleift d'Identifikatioun vu verschiddene Valenzzoustand a Koordinatioun nëmmen laanscht de L2,3 Rand oder dem L2/L3 Intensitéitsverhältnis Thema vun der lafender Fuerschung.Diskussioun wéinst der Komplexitéit vun de verschiddene Faktoren, déi d'Finale Spektrum Afloss41.
Zousätzlech zu de spektralen Differenzen am chemeschen Zoustand vun de gewielte Regiounen vun Interessi uewen beschriwwen, gouf d'global chemesch Heterogenitéit vun de Schlësselelementer Cr a Fe och bewäert andeems se all XAS Spektra klassifizéieren, déi op der Probe Uewerfläch mat der K-heescht Clustermethod kritt goufen.D'Cr L Randprofile bilden zwee raimlech verdeelt optimal Stärekéip an de waarmbeaarbechten a kale gewalzten Exemplare, déi a Fig.5. Et ass kloer datt keng lokal strukturell Verännerungen als ähnlech ugesi ginn, well déi zwee Zentroiden vun den XAS Cr Spektre vergläichbar sinn.Dës Spektralforme vun den zwee Stärekéip si bal identesch mat deenen, déi dem Cr2O342 entspriechen, dat heescht datt d'Cr2O3 Schichten relativ gläichméisseg op der SDSS verdeelt sinn.
Cr L K heescht Randregioun Cluster, a b ass déi entspriechend XAS Zentroiden.Resultater vun K-heescht X-PEEM Verglach vun kal-Foireshalen SDSS: c Cr L2.3 Randerscheinung Regioun vun K-heescht Stärekéip an d entspriechend XAS centroids.
Fir méi komplex FeL Rand Kaarten ze illustréieren, véier a fënnef optimiséiert Stärekéip an hir assoziéiert centroids (Spektral Profiler) sech fir waarm-geschafft a kal gewalzt Exemplare benotzt, respektiv.Dofir kann de Prozentsaz (%) vun Fe2+ an Fe3+ kritt ginn andeems d'LCF ugewise gëtt an Fig.4.De Pseudoelektrodepotenzial Epseudo als Funktioun vu Fe0 gouf benotzt fir d'mikrochemesch Inhomogenitéit vum Uewerflächoxidfilm z'entdecken.Epseudo gëtt ongeféier geschat duerch d'Mëschungsregel,
wou \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) entsprécht \(\rm{Fe} + 2e^ – \ bis \rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), 0,440 respektiv 0,036 V.Regioune mat engem nidderegen Potenzial hunn e méi héije Inhalt vun der Fe3+ Verbindung.D'Potenzialverdeelung an thermesch deforméierte Proben huet e Schichten Charakter mat enger maximaler Ännerung vun ongeféier 0,119 V (Fig. 6a, b).Dës potenziell Verdeelung ass enk mat der Uewerflächentopographie verbonnen (Fig. 6a).Keng aner Positioun-ofhängeg Ännerungen am Basisdaten laminar Interieur goufen observéiert (Figebam. 6b).Am Géigendeel, fir d'Verbindung vun ënnerschiddlechen Oxiden mat ënnerschiddlechen Inhalter vu Fe2+ a Fe3+ a kale gewalzten SDSS, kann een eng net eenheetlech Natur vum Pseudopotenzial beobachten (Fig. 6c, d).Fe3+ Oxide an/oder (Oxy)Hydroxide sinn d'Haaptbestanddeeler vu Rost am Stol a si fir Sauerstoff a Waasser permeabel50.An dësem Fall sinn d'Inselen, déi räich u Fe3+ sinn, als lokal verdeelt ugesinn a kënnen als korrodéiert Gebidder ugesi ginn.Zur selwechter Zäit kann de Gradient am Potenzialfeld, anstatt den absolute Wäert vum Potenzial, als Indikator fir d'Lokaliséierung vun aktive Korrosiounsplazen benotzt ginn.Dës ongläich Verdeelung vu Fe2+ a Fe3+ op der Uewerfläch vum kale gewalzten SDSS kann d'lokal Chimie änneren an eng méi praktesch aktiv Uewerfläch während der Oxidfilm Decompte a Korrosiounsreaktiounen ubidden, wat erlaabt datt d'Basisdaten Metallmatrix weider korrodéiert, wat zu interner Heterogenitéit resultéiert.Eegeschaften a reduzéieren d'Schutzeigenschaften vun der passivéierender Schicht.
K-bedeit Stärekéip an entspriechend XAS centroids am Fe L2.3 Randerscheinung vun waarm-deforméiert X-PEEM ac an df vun kal gewalzt SDSS.a, d K-heescht Cluster Komplott iwwerlagert op X-PEEM Biller.De berechent Pseudoelektrodepotenzial (Epseudo) gëtt zesumme mam K-Mëtt Stärekoupplot ernimmt.D'Hellegkeet vum X-PEEM Bild, wéi d'Faarf an der Fig. 2 ass proportional zu der Röntgenabsorptiounsintensitéit.
Relativ eenheetlech Cr, awer ënnerschiddlech chemeschen Zoustand vu Fe féiert zu verschiddenen Oxidfilmschued a Korrosiounsmuster am waarme a kale gewalzten Ce-2507.Dëse Besëtz vu kal gewalzt Ce-2507 gouf gutt studéiert.Mat Bezuch op d'Bildung vun Oxiden an Hydroxide vu Fe an der Ambientloft an dësem bal neutralen Wierk sinn d'Reaktiounen wéi follegt:
Déi uewe genannte Reaktiounen geschéien an de folgende Szenarie baséiert op X-PEEM Analyse.Eng kleng Schëller entsprécht Fe0 ass mat dem ënnerierdesche metallesche Eisen assoziéiert.D'Reaktioun vu metallesche Fe mat der Ëmwelt féiert zu der Bildung vun enger Fe(OH)2 Schicht (Equatioun (5)), wat d'Fe2+ Signal am Fe L-Rand XAS verbessert.Verlängert Belaaschtung fir d'Loft kann zu der Bildung vu Fe3O4- an/oder Fe2O3-Oxiden no Fe(OH)252,53 féieren.Zwou stabil Forme vu Fe, Fe3O4 a Fe2O3, kënnen och an der Cr3+ räicher Schutzschicht bilden, vun där Fe3O4 eng eenheetlech a plakeg Struktur léiwer.D'Präsenz vu béide Resultater a gemëschte Oxidatiounszoustand (XAS-1 Spektrum).Den XAS-2 Spektrum entsprécht haaptsächlech Fe3O4.Wärend d'Observatioun vun XAS-3 Spektra op verschiddene Plazen eng komplett Konversioun op γ-Fe2O3 uginn huet.Well d'Penetratiounsdéift vun den entfaltenen Röntgenstrahlen ongeféier 50 nm ass, resultéiert d'Signal vun der ënneschter Schicht zu enger méi héijer Intensitéit vum A Peak.
D'XPA Spektrum weist datt d'Fe Komponent am Oxidfilm eng Schichtstruktur huet kombinéiert mat enger Cr-Oxidschicht.Am Géigesaz zu den Zeeche vun der Passivatioun wéinst der lokaler Inhomogenitéit vu Cr2O3 während der Korrosioun, trotz der eenheetlecher Schicht vu Cr2O3 an dëser Aarbecht, gëtt an dësem Fall niddereg Korrosiounsbeständegkeet beobachtet, besonnesch fir kal gewalzt Exemplare.Dat observéiert Verhalen kann als Heterogenitéit vum chemeschen Oxidatiounszoustand an der ieweschter Schicht (Fe) verstane ginn, wat d'Korrosiounsleeschtung beaflosst.Wéinst der selwechter Stoichiometrie vun der ieweschter Schicht (Eisenoxid) an der ënneschter Schicht (Chromoxid)52,53 féiert eng besser Interaktioun (Haftung) tëscht hinnen zum luesen Transport vu Metall oder Sauerstoffionen am Gitter, wat am Tour zu enger Erhéijung vun der Korrosiounsbeständegkeet féiert.Dofir ass e kontinuéierleche stoichiometresche Verhältnis, dh een Oxidatiounszoustand vu Fe, léiwer wéi abrupt stoichiometresch Ännerungen.Den Hëtzt-deforméierten SDSS huet eng méi eenheetlech Uewerfläch, eng méi dichter Schutzschicht a bessere Korrosiounsbeständegkeet.Wärend fir kal gewalzt SDSS d'Präsenz vu Fe3+-räichen Inselen ënner der Schutzschicht d'Integritéit vun der Uewerfläch verletzt a galvanesch Korrosioun mat dem nooste Substrat verursaacht, wat zu engem schaarfen Réckgang am Rp féiert (Table 1).Den EIS Spektrum a seng Korrosiounsbeständegkeet ginn reduzéiert.Et kann gesi ginn datt d'lokal Verdeelung vu Fe3+ räiche Inselen duerch plastesch Verformung haaptsächlech d'Korrosiounsbeständegkeet beaflosst, wat en Duerchbroch an dësem Wierk ass.Also stellt dës Studie spektroskopesch mikroskopesch Biller vun der Reduktioun vun der Korrosiounsbeständegkeet vun SDSS Proben studéiert mat der plastescher Deformatiounsmethod.
Zousätzlech, obwuel selten Äerdlegierung an Dualphase Stähle besser Leeschtung weist, bleift d'Interaktioun vun dësem Additivelement mat der individueller Stahlmatrix a punkto Korrosiounsverhalen no spektroskopescher Mikroskopie elusiv.D'Erscheinung vu Ce-Signaler (iwwer XAS M-Kanten) erschéngt nëmmen op e puer Plazen während der kale Walzen, awer verschwënnt während der waarmer Verformung vun der SDSS, wat lokal Nidderschlag vu Ce an der Stahlmatrix ugeet, anstatt homogen Legierung.Obwuel d'mechanesch Eegeschafte vu SDSS6,7 net wesentlech verbessert ginn, reduzéiert d'Präsenz vu seltenen Äerdelementer d'Gréisst vun den Inklusiounen a gëtt ugeholl datt d'Pittung an der initialer Regioun54 hemmt.
Als Conclusioun enthält dës Aarbecht den Effekt vun der Uewerflächeheterogenitéit op d'Korrosioun vum 2507 SDSS geännert mat Cerium andeems de chemeschen Inhalt vun Nanoskala Komponenten quantifizéieren.Mir beäntweren d'Fro firwat Edelstol korrodéiert och ënner enger Schutzoxidschicht andeems se seng Mikrostruktur, Uewerflächechemie a Signalveraarbechtung mat K-Mëttel Clustering quantifizéieren.Et gouf festgestallt datt d'Inselen déi reich an Fe3+ sinn, dorënner hir octahedral an tetrahedral Koordinatioun laanscht déi ganz Feature vu gemëschte Fe2+/Fe3+, d'Quell vu Schued a Korrosioun vum kalgewalzte Oxidfilm SDSS sinn.Nanoislands dominéiert vu Fe3+ féieren zu enger schlechter Korrosiounsbeständegkeet och an der Präsenz vun enger genuch stoichiometrescher Cr2O3-passivéierender Schicht.Zousätzlech zu de methodologesche Fortschrëtter bei der Bestëmmung vum Effekt vun der Nanoskala chemescher Heterogenitéit op Korrosioun, gëtt weider Aarbecht erwaart fir Ingenieursprozesser ze inspiréieren fir d'Korrosiounsbeständegkeet vun Edelstahl während der Stolfabrikatioun ze verbesseren.
Fir de Ce-2507 SDSS Ingot ze preparéieren, deen an dëser Studie benotzt gouf, gouf eng gemëschte Kompositioun mat Fe-Ce Meeschterlegierung, déi mat engem reinen Eisenröhre versiegelt ass, an engem 150 kg mëttelfrequenz Induktiounsofen geschmolt fir geschmollt Stahl ze produzéieren an an eng Schimmel gegoss.Déi gemoossene chemesch Kompositioune (wt%) ginn an der Ergänzungstabell 2 opgelëscht. Ingots gi fir d'éischt waarm a Blöden geschmieden.Duerno gouf et bei 1050 ° C fir 60 min annealéiert fir Stahl am Staat vun enger zolitter Léisung ze kréien, an dann a Waasser op Raumtemperatur geläscht.Déi studéiert Echantillon goufen am Detail mat TEM an DOE studéiert fir d'Phasen, d'Korngréisst an d'Morphologie ze studéieren.Méi detailléiert Informatiounen iwwer Proben a Produktiounsprozess kënnen an anere Quellen fonnt ginn6,7.
Zylindresch Proben (φ10 mm × 15 mm) fir waarm Kompressioun goufen veraarbecht sou datt d'Achs vum Zylinder parallel zu der Verformungsrichtung vum Block war.Héichtemperaturkompressioun gouf bei verschiddenen Temperaturen am Beräich vun 1000-1150°C mat engem Gleeble-3800 thermesche Simulator bei enger konstanter Belaaschtungsrate am Beräich vun 0,01-10 s-1 duerchgefouert.Virun Verformung goufen d'Proben mat enger Geschwindegkeet vun 10 ° C s-1 fir 2 min bei enger gewielter Temperatur erhëtzt fir den Temperaturgradient ze eliminéieren.Nodeems d'Temperaturuniformitéit erreecht gouf, gouf d'Probe op e richtege Belaaschtungswäert vun 0,7 deforméiert.No der Verformung goufen d'Proben direkt mat Waasser gequetscht fir déi deforméiert Struktur ze erhaalen.D'gehärte Exemplar gëtt dann parallel zu der Kompressiounsrichtung geschnidden.Fir dës speziell Etude, hu mir e specimen mat engem waarme Belaaschtung Conditioun vun 1050 ° C, 10 s-1 gewielt well d'observéiert microhardness war méi héich wéi aner specimens7.
Massive (80 × 10 × 17 mm3) Proben vun der Ce-2507 zolidd Léisung goufen an enger LG-300 Dräi-Phase asynchronen Zwee-Roll Millen mat de beschten mechanesche Properties ënner allen anere Verformungsniveauen6 benotzt.D'Belaaschtungsquote an d'Dickereduktioun fir all Wee sinn 0,2 m · s-1 respektiv 5%.
Eng Autolab PGSTAT128N elektrochemesch Aarbechtsstatioun gouf fir SDSS elektrochemesch Miessunge benotzt no kale Walzen op eng 90% Reduktioun vun der Dicke (1,0 gläichwäerteg richteg Belaaschtung) an no waarme Pressen bei 1050 ° C fir 10 s-1 op eng richteg Belaaschtung vun 0,7.D'Aarbechtsstatioun huet eng Dräi-Elektrodenzelle mat enger gesättigter Kalomelelektrode als Referenzelektrode, eng Grafit-Konterelektrode, an eng SDSS-Probe als Aarbechtselektrode.D'Proben goufen an Zylinder mat engem Duerchmiesser vun 11,3 mm geschnidden, op d'Säiten vun deenen Kupferdraht solderéiert goufen.D'Proben goufen dunn mat Epoxy fixéiert, a léisst en oppene Beräich vun 1 cm2 als Aarbechtselektrode (ënneschten Säit vun der zylindrescher Probe).Sidd virsiichteg beim Aushärten vun der Epoxy a spéider Schleifen a Polieren fir Rëss ze vermeiden.D'Aarbechtsfläche goufe gemoolt a poléiert mat enger Diamantpoléiersuspension mat enger Partikelgréisst vun 1 μm, mat destilléiertem Waasser an Ethanol gewascht an a kaler Loft getrocknegt.Virun elektrochemesche Miessunge goufen déi poléiert Proben fir e puer Deeg op d'Loft ausgesat fir en natierlechen Oxidfilm ze bilden.Eng wässerlech Léisung vu FeCl3 (6.0 wt%), stabiliséiert op pH = 1.0 ± 0.01 mat HCl no ASTM Empfehlungen, gëtt benotzt fir d'Korrosioun vum Edelstol55 ze beschleunegen, well et korrosiv ass an der Präsenz vu Chloridionen mat enger staarker Oxidatiounskapazitéit an engem nidderegen pH Ëmweltnormen G48 an A923.Taucht d'Probe an d'Testléisung fir 1 Stonn fir bal e stabile Staat z'erreechen ier Dir Miessunge maacht.Fir zolidd Léisung, waarm geformt a kal gewalzt Echantillon goufen Impedanzmiessunge bei Open Circuit Potenzialer (OPC) vun 0,39, 0,33 an 0,25 V respektiv am Frequenzbereich vun 1 105 bis 0,1 Hz mat enger Amplitude vu 5 mV duerchgefouert.All chemesch Tester goufen op d'mannst 3 Mol ënner de selwechte Konditioune widderholl fir d'Reproduzibilitéit vun Daten ze garantéieren.
Fir HE-SXRD Miessunge goufen rechteckeg Duplex Stahlblöcke mat 1 × 1 × 1,5 mm3 gemooss fir d'Strahlenphase Zesummesetzung vun engem Brockhouse High-Energy Wiggler bei CLS, Canada56 ze quantifizéieren.Datesammlung gouf an der Debye-Scherrer Geometrie oder Transmissiounsgeometrie bei Raumtemperatur duerchgefouert.D'Röntgenwellelängt, déi mam LaB6 Kalibrator kalibréiert ass, ass 0,212561 Å, wat zu 58 keV entsprécht, wat vill méi héich ass wéi dee vum Cu Kα (8 keV), déi allgemeng als Laborröntgenquell benotzt gëtt.D'Probe war op enger Distanz vu 740 mm vum Detektor lokaliséiert.Den Detektiounsvolumen vun all Probe ass 0,2 × 0,3 × 1,5 mm3, wat duerch d'Strahlengréisst an d'Probedicke bestëmmt gëtt.All Daten goufe gesammelt mat engem Perkin Elmer Gebittdetektor, flaach Panel Röntgendetektor, 200 µm Pixel, 40 × 40 cm2 mat enger Beliichtungszäit vun 0,3 s an 120 Rummen.
X-PEEM Miessunge vun zwee ausgewielte Modellsystemer goufen op der Beamline MAXPEEM PEEM Endstatioun am MAX IV Laboratoire (Lund, Schweden) duerchgefouert.Echantillon goufen an déi selwecht Manéier preparéiert wéi fir elektrochemesch Miessunge.Déi préparéiert Proben goufen e puer Deeg an der Loft gehal an an enger ultrahéicher Vakuumkammer entgast ier se mat Synchrotron-Photonen bestraht goufen.D'Oprüstung huet ΔE (Breet vun der Spektrum mat der Spektruminter iwwerschratt an ongeféier 0,3 EVERURE PERCERIAL PERCERIAL PERSONAL. Dofir gouf d'Beamline-Energieopléisung als E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 a Flux ≈1012 ph/s geschätzt andeems e modifizéierte SX-700 Monochromator mat engem Si 1200-Linn mm−1 Gitter fir de Fe 2p L2,32 Rand, Cr 2,32 Rand, Cr 2,32 Rand an C Rand benotzt gouf. 4, 5knt. Dofir gouf d'Beamline-Energieopléisung als E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 geschätzt a Flux ≈1012 ph/s duerch e modifizéierte SX-700 Monochromator mat engem Si 1200-Linn mm−1 Gitter fir de Fe 2p L2.3p L, C.2p L2.32 Rand a C. 4,5 Kant. Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка было оценено как E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ/0,3 эВ ∈ ∆ 200/0ки > 2000/2 использовании модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 штрихов/мм для Fe кромка 2p L2,3, 3кромка L2,3, 3,2,2,3,2,2 an Ce M4,5. Sou gouf d'Energieopléisung vum Strahlkanal als E / ∆E = 700 eV / 0,3 eV > 2000 a Flux ≈1012 f / s geschätzt mat engem modifizéierten SX-700 Monochromator mat engem Si Gitter vun 1200 Linnen / mm fir Fe-kant 2p L2 , 2p2, Rand 2p L2 , 232, C. 4.5.因此，光束线能量分辨率估计为E/ΔE = 700 eV/0.3 eV > 2000 mm-1.因此 ， 光束线 能量 分辨率 为 为 为 为 δe = 700 EV/0.3 EV> 2000 和 扈1012 PH/S 帨 带 ， 1012 PH/S ， 0 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 蘌 2p L2.3 、Cr 2p L2.3 徒Ce M4.5 kaaft.Also, wann Dir e modifizéierten SX-700 Monochromator mat engem 1200 Linn Si-gitter benotzt.3, Cr-kant 2p L2.3, Ni-kant 2p L2.3 an Ce-kant M4.5.Scan Photonenergie an 0,2 eV Schrëtt.Bei all Energie goufen PEEM Biller mat engem TVIPS F-216 Glasfaser-gekoppelten CMOS-Detektor mat 2 x 2 Bins opgeholl, deen eng Opléisung vun 1024 × 1024 Pixel an engem 20 µm Siichtfeld ubitt.D'Beliichtungszäit vun de Biller war 0,2 s, am Duerchschnëtt 16 Rummen.D'Fotoelektron Bildenergie gëtt sou gewielt fir de maximalen sekundären Elektronensignal ze liwweren.All Miessunge goufen bei normaler Heefegkeet mat engem linear polariséierte Photonstrahl duerchgefouert.Méi Informatioun iwwer Miessunge kann an enger fréierer Etude fonnt ginn.Nom Studium vum Gesamtelektronenausgabe (TEY) Detektiounsmodus a senger Uwendung am X-PEEM49, gëtt d'Testdéift vun dëser Method op ongeféier 4-5 nm fir de Cr Signal an ongeféier 6 nm fir Fe geschat.D'Cr Déift ass ganz no bei der Dicke vum Oxidfilm (~ 4 nm) 60,61 wärend d'Fe Déift méi grouss ass wéi d'Dicke.XRD gesammelt um Rand vum Fe L ass eng Mëschung aus XRD vun Eisenoxiden a Fe0 aus der Matrix.Am éischte Fall kënnt d'Intensitéit vun den emittéierten Elektronen aus all méiglechen Typen vun Elektronen, déi zu TEY bäidroen.Wéi och ëmmer, e purem Eisensignal erfuerdert méi héich kinetesch Energie fir d'Elektronen duerch d'Oxidschicht op d'Uewerfläch ze passéieren a vum Analysator gesammelt ze ginn.An dësem Fall ass de Fe0 Signal haaptsächlech wéinst LVV Auger Elektronen, souwéi sekundär Elektronen, déi vun hinnen emittéiert ginn.Zousätzlech huet d'TEY Intensitéit vun dësen Elektronen bäigedroen während dem Elektronen Fluchtwee, wat d'Fe0 Spektralreaktioun an der Eisen XAS Kaart weider reduzéiert.
Integratioun vun Datemining an engem Datekubus (X-PEEM Daten) ass e Schlësselschrëtt fir relevant Informatioun (chemesch oder kierperlech Eegeschaften) an enger multidimensionaler Approche ze extrahieren.K-bedeit Clustering gëtt wäit a verschiddene Felder benotzt, dorënner Maschinnvisioun, Bildveraarbechtung, oniwwerwaacht Mustererkennung, kënschtlech Intelligenz a klassifizéierende Analyse.Zum Beispill, K-bedeit Clustering huet gutt gemaach am Clustering hyperspektral Bilddaten.Am Prinzip, fir Multi-Feature Daten, kann de K-Mëttel Algorithmus se einfach gruppéieren op Basis vun Informatioun iwwer hir Attributer (Photonenergieeigenschaften).K-bedeit Clustering ass en iterativen Algorithmus fir Daten a K net iwwerlappende Gruppen (Cluster) opzedeelen, wou all Pixel zu engem spezifesche Cluster gehéiert ofhängeg vun der raimlecher Verdeelung vun der chemescher Inhomogenitéit an der Stahlmikrostrukturell Zesummesetzung.De K-Mëttelalgorithmus enthält zwou Etappen: an der éischter Etapp ginn K Zentroiden berechent, an an der zweeter Stuf gëtt all Punkt e Stärekoup mat Nopeschzentroiden zougewisen.Den Schwéierpunkt vun engem Stärekoup gëtt definéiert als dat arithmetescht Mëttel vun den Datepunkte (XAS Spektrum) fir dee Stärekoup.Et gi verschidde Distanzen fir Nopeschzentroiden als Euklidesch Distanz ze definéieren.Fir en Inputbild vu px,y (wou x an y d'Resolutioun a Pixel sinn), ass CK den Schwéierpunkt vum Stärekoup;dëst Bild kann dann segmentéiert ginn (clusteréiert) a K Stärekéip mat K-means63.Déi lescht Schrëtt vum K-means Clustering Algorithmus sinn:
Schrëtt 2. Berechent der Memberschaft vun all Pixel no der aktueller centroid.Zum Beispill gëtt et aus der euklidescher Distanz d tëscht dem Zentrum an all Pixel berechent:
Schrëtt 3 Gitt all Pixel op déi nootste Centroid.Berechent dann d'K Centroid Positiounen wéi follegt:
Schrëtt 4. Widderhuelen de Prozess (Equatiounen (7) an (8)) bis d'Zentroiden konvergéieren.Déi lescht Clusterqualitéitsresultater si staark mat der beschter Wiel vun initialen Zentroiden korreléiert.Fir d'PEEM-Datestruktur vu Stahlbilder ass typesch X (x × y × λ) e Kubus vun 3D-Arraydaten, während d'x- an y-Axen raimlech Informatioun (Pixel-Resolutioun) representéieren an d'λ-Achs entsprécht engem Photon.Energiespektral Bild.De K-Means Algorithmus gëtt benotzt fir Regiounen vun Interessi an X-PEEM Daten z'entdecken andeems Pixel (Cluster oder Ënnerblocken) no hire Spektralfeatures trennen an déi bescht Zentroiden (XAS Spektralprofile) fir all Analyt extrahéieren.Cluster).Et gëtt benotzt fir raimlech Verdeelung, lokal Spektralännerungen, Oxidatiounsverhalen a chemesche Staaten ze studéieren.Zum Beispill gouf de K-bedeit Clustering Algorithmus fir Fe L-Rand- a Cr L-Rand-Regiounen a waarm geschafften a kalgewalzte X-PEEM benotzt.Verschidde Zuelen vu K Stärekéip (Regiounen vu Mikrostruktur) goufen getest fir déi optimal Stärekéip an Zentroiden ze fannen.Wann dës Zuelen ugewise ginn, ginn d'Pixel op déi entspriechend Stärekoup Zentroiden nei zougewisen.All Faarfverdeelung entsprécht dem Zentrum vum Stärekoup, wat d'raimlech Arrangement vu chemeschen oder physeschen Objeten weist.Déi extrahéiert Zentroiden sinn linear Kombinatioune vu pure Spektra.
Donnéeën déi d'Resultater vun dëser Etude ënnerstëtzen sinn op raisonnabel Ufro vum jeweilegen WC Autor verfügbar.
Sieurin, H. & Sandström, R. Frakturzähegkeet vun engem verschweißten Duplex Edelstahl. Sieurin, H. & Sandström, R. Frakturzähegkeet vun engem verschweißten Duplex Edelstahl. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Frakturzähegkeet vu verschweißten Duplex Edelstahl. 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. Frakturzähegkeet vu verschweißten Duplex Edelstahl.Britannia.Fraktiounsdeel.Pelz.73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH, & Van Der Merwe, J. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH, & Van Der Merwe, J.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh.an Van Der Merwe, J. Corrosion Resistenz vun duplex STAINLESS Stol an Ëmfeld mat e puer organesch Saieren an organesch Saieren / chlorides. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH, & Van Der Merwe, J. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH, & Van Der Merwe, J.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh.an Van Der Merwe, J. Corrosion Resistenz vun duplex STAINLESS Stol an ausgewielt Ëmfeld vun organesch Saieren an organesch Saieren / chlorides.Konservéierungsmëttel.Material Methoden 57, 107-117 (2010).
Barrera, S. et al.Corrosion-oxidative Verhalen vun Fe-Al-Mn-C Duplex Legierungen.Materialien 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Nei Generatioun vu Super Duplex Stähle fir Ausrüstung Gas an Ueleg Produktioun. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Nei Generatioun vu Super Duplex Stähle fir Ausrüstung Gas an Ueleg Produktioun.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Nei Generatioun vu Super Duplex Stähle fir Ueleg- a Gasproduktiounsausrüstung.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Nei Generatioun vu Super Duplex Stähle fir Gas- an Uelegproduktiounsausrüstung.Webinar E3S 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Ënnersichung vun waarm Deformatioun Verhalen vun Duplex STAINLESS Stol Schouljoer 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Ënnersichung vun waarm Deformatioun Verhalen vun Duplex STAINLESS Stol Schouljoer 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 2507. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Eng Etude vun Hot Deformatioun Behuelen vun Typ 2507 Duplex STAINLESS Stol.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. an Utaisansuk, V. Ënnersichung vun der Hot Deformatioun Behuelen vun Typ 2507 Duplex STAINLESS Stol.Metal.alma mater.trance.48, 95–108 (2017).
Zhou, T. et al.Effekt vum kontrolléierten Kalewalzen op d'Mikrostruktur a mechanesch Eegeschafte vum Cerium-modifizéierten Super-Duplex SAF 2507 Edelstol.alma mater.d'Wëssenschaft.Britannia.A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. et al.Strukturell a mechanesch Eegeschafte induzéiert duerch thermesch Verformung vum Cerium-modifizéierten Super-Duplex SAF 2507 Edelstol.J. Alma mater.Stockage Tank.Technologie.9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Effekt vun seltenen Äerdelementer op Héichtemperaturoxidatiounsverhalen vun austenitesche Stol. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Effekt vun seltenen Äerdelementer op Héichtemperaturoxidatiounsverhalen vun austenitesche Stol.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. an Zheng K. Afloss vun seelen Äerd Elementer op d'Behuele vun austenitic Stol ënner héich Temperatur Oxidatioun. 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. an Zheng K. Afloss vun seelen Äerd Elementer op d'Behuele vun austenitic Stol bei héich Temperatur Oxidatioun.koros.d'Wëssenschaft.164, 108359 (2020).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sonn, S. Effekter vum Ce op d'Mikrostruktur an d'Eegeschafte vun 27Cr-3.8Mo-2Ni super-ferritesch Edelstahl. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sonn, S. Effekter vum Ce op d'Mikrostruktur an d'Eegeschafte vun 27Cr-3.8Mo-2Ni super-ferritesch Edelstahl.Li Y., Yang G., Jiang Z., Chen K. a Sonn S. Afloss vun Se op der microstructure an Eegeschafte vun superferritic STAINLESS Stol 27Cr-3,8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ce. 对27Cr-3.8Mo-2Ni Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sonn, S. Effekt vum Ce op d'Mikrostruktur an d'Eegeschafte vum 27Cr-3.8Mo-2Ni Super-Stol Edelstahl. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sonn, S. Effekt vun Ce op Mikrostruktur an Eegeschafte vun superferritic STAINLESS Stol 27Cr-3,8Mo-2Ni.Eisen Zeechen.Steelmak 47, 67–76 (2020).