Nature.com ला भेट दिल्याबद्दल धन्यवाद. तुम्ही मर्यादित CSS समर्थनासह ब्राउझरची आवृत्ती वापरत आहात. सर्वोत्तम अनुभवासाठी, आम्ही शिफारस करतो की तुम्ही अद्ययावत ब्राउझर वापरा (किंवा इंटरनेट एक्सप्लोररमध्ये कॉम्पॅटिबिलिटी मोड अक्षम करा). याव्यतिरिक्त, सतत समर्थन सुनिश्चित करण्यासाठी, आम्ही ही साइट स्टाईल्स आणि जावास्क्रिप्टशिवाय दाखवतो.
एकाच वेळी तीन स्लाईड्सचा कॅरोसेल दाखवतो. एका वेळी तीन स्लाईड्स पुढे जाण्यासाठी 'मागील' आणि 'पुढील' बटणे वापरा, किंवा एका वेळी तीन स्लाईड्स पुढे जाण्यासाठी शेवटी असलेली स्लायडर बटणे वापरा.
व्यापकपणे वापरले जाणारे स्टेनलेस स्टील आणि त्याचे घडवलेले प्रकार, क्रोमियम ऑक्साईडच्या पॅसिव्हेशन थरामुळे सभोवतालच्या परिस्थितीत गंजण्यास प्रतिरोधक असतात. स्टीलचे गंजणे आणि झीज होणे हे सहसा या थरांच्या विनाशाशी संबंधित असते, परंतु सूक्ष्म पातळीवर अवलंबून, पृष्ठभागावरील असमानतेच्या दिसण्याशी क्वचितच संबंधित असते. या अभ्यासात, स्पेक्ट्रोस्कोपिक मायक्रोस्कोपी आणि केमोमेट्रिक विश्लेषणाद्वारे शोधलेली नॅनोस्केल रासायनिक पृष्ठभागीय विषमता, कोल्ड रोल्ड सेरियम मॉडिफाईड सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील 2507 (SDSS) च्या उष्ण विकृतीकरणादरम्यान त्याच्या फ्रॅक्चर आणि गंजण्यावर अनपेक्षितपणे वर्चस्व गाजवते. जरी एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपीने नैसर्गिक Cr2O3 थराचे तुलनेने एकसमान आच्छादन दाखवले असले तरी, Fe/Cr ऑक्साईड थरावर Fe3+ समृद्ध नॅनोआयलँड्सच्या स्थानिक वितरणामुळे कोल्ड रोल्ड SDSS ची पॅसिव्हेशन कामगिरी खराब होती. हे अणू-स्तरीय ज्ञान स्टेनलेस स्टीलच्या गंजण्याबद्दल सखोल समज प्रदान करते आणि तत्सम उच्च-मिश्रधातूंच्या गंजण्याशी लढण्यास मदत करेल अशी अपेक्षा आहे.
स्टेनलेस स्टीलच्या शोधापासून, फेरोक्रोमचे गंज-प्रतिरोधक गुणधर्म क्रोमियममुळे असल्याचे मानले जाते, जे मजबूत ऑक्साईड/ऑक्सीहायड्रॉक्साईड तयार करते आणि बहुतेक वातावरणात पॅसिव्हेटिंग वर्तन दर्शवते. पारंपारिक (ऑस्टेनिटिक आणि फेरिटिक) स्टेनलेस स्टीलच्या तुलनेत १, २, ३, सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील (SDSS) मध्ये उत्तम गंज-प्रतिरोधकता आणि उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्म असतात. वाढलेल्या यांत्रिक शक्तीमुळे हलक्या आणि अधिक संक्षिप्त रचना शक्य होतात. याउलट, किफायतशीर SDSS मध्ये पिटिंग आणि क्रेविस गंज यांना उच्च प्रतिकारशक्ती असते, ज्यामुळे त्याचे सेवा आयुष्य वाढते आणि त्यामुळे प्रदूषण नियंत्रण, रासायनिक कंटेनर आणि ऑफशोअर तेल आणि वायू उद्योगात त्याचा वापर वाढतो४. तथापि, उष्णता उपचारांच्या तापमानाची मर्यादित श्रेणी आणि खराब आकार्यता त्यांच्या व्यापक व्यावहारिक उपयोगात अडथळा आणतात. म्हणून, वरील कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी SDSS मध्ये बदल केले जातात. उदाहरणार्थ, उच्च नायट्रोजन सामग्री असलेल्या SDSS 2507 (Ce-2507) मध्ये Ce बदल सादर करण्यात आला६,७,८. ०.०८ wt.% च्या योग्य सांद्रतेमध्ये दुर्मिळ मूलद्रव्य (Ce) DSS च्या यांत्रिक गुणधर्मांवर फायदेशीर परिणाम करते, कारण ते कण शुद्धीकरण आणि कण सीमा सामर्थ्य सुधारते. झीज आणि गंज प्रतिरोध, तन्य शक्ती आणि उत्पन्न शक्ती, आणि उष्ण कार्यक्षमता देखील सुधारतात9. मोठ्या प्रमाणात नायट्रोजन महागड्या निकेलची जागा घेऊ शकते, ज्यामुळे SDSS अधिक किफायतशीर बनते10.
अलीकडे, उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्म मिळवण्यासाठी SDSS ला विविध तापमानांवर (क्रायोजेनिक, थंड आणि गरम) प्लॅस्टिकली विकृत केले गेले आहे6,7,8. तथापि, पृष्ठभागावर पातळ ऑक्साईड फिल्मच्या उपस्थितीमुळे SDSS चा उत्कृष्ट गंज-प्रतिरोध अनेक घटकांमुळे प्रभावित होतो, जसे की वेगवेगळ्या ग्रेन बाउंड्रीसह विषम टप्प्यांच्या उपस्थितीमुळे होणारी अंतर्निहित विषमता, अवांछित अवक्षेप आणि ऑस्टेनिटिक आणि फेरिटिक टप्प्यांचे भिन्न प्रतिसाद विकृतीकरण7. म्हणून, SDSS गंज समजून घेण्यासाठी अशा फिल्म्सच्या सूक्ष्म डोमेन गुणधर्मांचा इलेक्ट्रॉनिक संरचनेच्या पातळीपर्यंत अभ्यास करणे महत्त्वपूर्ण ठरते आणि त्यासाठी जटिल प्रायोगिक तंत्रांची आवश्यकता असते. आतापर्यंत, ऑगर इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी11 आणि एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी12,13,14,15 आणि हार्ड एक्स-रे फोटोएमिशन मायक्रोस्कोपी (HAX-PEEM)16 यांसारख्या पृष्ठभाग-संवेदनशील पद्धती, नॅनोस्केल जागेच्या वेगवेगळ्या ठिकाणी एकाच मूलद्रव्याच्या रासायनिक स्थितींमधील पृष्ठभागाच्या थरांमधील रासायनिक फरक शोधण्यात सामान्यतः अयशस्वी ठरल्या आहेत. अनेक अलीकडील अभ्यासांनी क्रोमियमच्या स्थानिक ऑक्सिडेशनचा संबंध ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स¹⁷, मार्टेन्सिटिक स्टील्स¹⁸ आणि SDSS¹⁹,²⁰ यांच्या निरीक्षित गंजण्याच्या वर्तनाशी जोडला आहे. तथापि, या अभ्यासांनी मुख्यत्वे गंज-प्रतिरोधकतेवर Cr च्या विषमतेच्या (उदा., Cr³⁺ ऑक्सिडेशन स्थिती) परिणामावर लक्ष केंद्रित केले आहे. मूलद्रव्यांच्या ऑक्सिडेशन स्थितींमधील पार्श्वीय विषमता ही लोह ऑक्साईडसारख्या, समान घटक मूलद्रव्यांच्या वेगवेगळ्या संयुगांमुळे होऊ शकते. ही संयुगे, ज्यांना थर्मोमेकॅनिकल उपचारांमुळे लहान आकार प्राप्त झाला आहे, ती एकमेकांच्या अगदी जवळ असतात, परंतु त्यांची रचना आणि ऑक्सिडेशन स्थिती भिन्न असते¹⁶,²¹. म्हणून, ऑक्साईड फिल्म्समधील तडे आणि त्यानंतर होणारे पिटिंग शोधण्यासाठी, सूक्ष्म स्तरावरील पृष्ठभागाची विषमता समजून घेणे आवश्यक आहे. या आवश्यकता असूनही, ऑक्सिडेशनमधील पार्श्वीय विषमतेसारखे संख्यात्मक अंदाज, विशेषतः नॅनो- आणि अणू स्तरावर Fe साठी, अजूनही उपलब्ध नाहीत आणि गंज-प्रतिरोधकतेशी असलेला त्याचा संबंध अज्ञात आहे. अलीकडेपर्यंत, स्टीलच्या नमुन्यांवरील Fe आणि Ca22 सारख्या विविध मूलद्रव्यांच्या रासायनिक स्थितीचे संख्यात्मक विश्लेषण नॅनोस्केल सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन सुविधांमध्ये सॉफ्ट एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (X-PEEM) वापरून केले जात होते. रासायनिकदृष्ट्या संवेदनशील एक्स-रे ॲबसॉर्प्शन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XAS) सोबत एकत्रित केल्यावर, X-PEEM उच्च स्थानिक आणि वर्णक्रमीय विभेदनासह XAS मापनास सक्षम करते, ज्यामुळे तेवीस नॅनोमीटर स्केलपर्यंतच्या स्थानिक विभेदनासह मूलद्रव्यांच्या रचनेबद्दल आणि त्यांच्या रासायनिक स्थितीबद्दल रासायनिक माहिती मिळते. या स्पेक्ट्रोमायक्रोस्कोपिक निरीक्षणाच्या प्रारंभी स्थानिक रासायनिक निरीक्षणास मदत होते आणि लोखंडाच्या थरातील असे रासायनिक बदल दाखवता येतात, ज्यांचा यापूर्वी अभ्यास केला गेला नव्हता.
हा अभ्यास नॅनोस्केलवरील रासायनिक फरक ओळखण्यासाठी PEEM च्या फायद्यांचा विस्तार करतो आणि Ce-2507 च्या क्षरण वर्तनाला समजून घेण्यासाठी एक अंतर्दृष्टीपूर्ण अणू-स्तरीय पृष्ठभाग विश्लेषण पद्धत सादर करतो. यात संबंधित घटकांच्या जागतिक रासायनिक (विषम)एकजिनसीपणाचे मॅपिंग करण्यासाठी क्लस्टर्ड के-मीन्स२४ केमोमेट्रिक दृष्टिकोनाचा वापर केला जातो, ज्यांच्या रासायनिक अवस्था सांख्यिकीय स्वरूपात सादर केल्या जातात. पारंपरिक पद्धतीत क्रोमियम ऑक्साईड फिल्मच्या विनाशाने सुरू होणाऱ्या क्षरणाच्या विपरीत, कमी पॅसिव्हेशन आणि कमी क्षरण प्रतिरोध हे सध्या Fe/Cr ऑक्साईड थराजवळील स्थानिक Fe3+ समृद्ध नॅनोआयलँड्समुळे असल्याचे मानले जाते, जे संरक्षक गुणधर्म असू शकतात. ऑक्साईड डॉटेड फिल्म नष्ट करतो आणि क्षरणास कारणीभूत ठरतो.
विकृत SDSS 2507 च्या क्षरणशील वर्तनाचे मूल्यांकन सर्वप्रथम इलेक्ट्रोकेमिकल मापनांचा वापर करून करण्यात आले. आकृती १ मध्ये, खोलीच्या तापमानाला FeCl3 च्या आम्लधर्मी (pH = 1) जलीय द्रावणातील निवडक नमुन्यांसाठी नायक्विस्ट आणि बोड वक्र दर्शविले आहेत. निवडलेला इलेक्ट्रोलाइट एक शक्तिशाली ऑक्सिडायझिंग एजंट म्हणून कार्य करतो, जो पॅसिव्हेशन फिल्म तुटण्याच्या प्रवृत्तीचे वैशिष्ट्य दर्शवतो. खोलीच्या तापमानाला पदार्थात स्थिर पिटिंग झाले नसले तरी, या विश्लेषणाने संभाव्य बिघाडाच्या घटना आणि त्यानंतरच्या क्षरणाबद्दल अंतर्दृष्टी प्रदान केली. इलेक्ट्रोकेमिकल इम्पेडन्स स्पेक्ट्रोस्कोपी (EIS) स्पेक्ट्रम फिट करण्यासाठी समतुल्य सर्किट (आकृती १d) वापरण्यात आले आणि संबंधित फिटिंगचे परिणाम तक्ता १ मध्ये दर्शविले आहेत. सोल्युशन-ट्रीटेड आणि हॉट-वर्क केलेल्या नमुन्यांमध्ये अपूर्ण अर्धवर्तुळे दिसतात, तर कोल्ड-रोल्ड केलेल्या भागांमध्ये संकुचित अर्धवर्तुळे दिसतात (आकृती १b). EIS स्पेक्ट्रोस्कोपीमध्ये, अर्धवर्तुळाची त्रिज्या पोलरायझेशन रेझिस्टन्स (Rp)²⁵,²⁶ म्हणून मानली जाऊ शकते. सारणी १ मधील सोल्युशन-ट्रीटेड रनवेचा Rp सुमारे १३५ kΩ cm–2 आहे, तथापि, हॉट-वर्क्ड आणि कोल्ड-रोल्ड रनवेची मूल्ये अनुक्रमे ३४.७ आणि २.१ kΩ cm–2 इतकी खूपच कमी आहेत. Rp मधील ही लक्षणीय घट, पूर्वीच्या अहवालांमध्ये २७,२८,२९,३० मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, पॅसिव्हेशन आणि क्षरण प्रतिरोधावर प्लॅस्टिक विरूपणाचा हानिकारक परिणाम दर्शवते.
a नायक्विस्ट, b, c बोडे प्रतिबाधा आणि फेज आकृत्या, आणि d संबंधित समतुल्य सर्किट मॉडेल्स, जिथे RS हा इलेक्ट्रोलाइट प्रतिरोध आहे, Rp हा ध्रुवीकरण प्रतिरोध आहे, आणि QCPE हे नॉन-आयडियल कपॅसिटन्स (n) मॉडेल करण्यासाठी वापरलेल्या कॉन्स्टंट फेज एलिमेंटचे ऑक्साइड आहे. EIS मापन ओपन सर्किट पोटेन्शिअलवर केले जाते.
एकाच वेळी असलेले स्थिरांक बोडे प्लॉटमध्ये दर्शविले आहेत, ज्यात उच्च वारंवारता श्रेणीतील एक पठार इलेक्ट्रोलाइट प्रतिरोध RS26 दर्शवितो. जसजशी वारंवारता कमी होते, तसतसा इम्पेडन्स वाढतो आणि एक नकारात्मक फेज अँगल आढळतो, जो कपॅसिटन्सचे वर्चस्व दर्शवितो. फेज अँगल वाढतो, तुलनेने विस्तृत वारंवारता श्रेणीवर कमाल मूल्य टिकवून ठेवतो आणि नंतर कमी होतो (आकृती 1c). तथापि, तिन्ही प्रकरणांमध्ये, हे कमाल मूल्य अजूनही 90° पेक्षा कमी आहे, जे कपॅसिटिव्ह डिस्पर्शनमुळे होणारे अ-आदर्श कपॅसिटिव्ह वर्तन दर्शविते. अशाप्रकारे, QCPE कॉन्स्टंट फेज एलिमेंट (CPE) चा उपयोग पृष्ठभागाची खडबड किंवा विषमता, विशेषतः अणू पातळीवर, फ्रॅक्टल भूमिती, इलेक्ट्रोडची सच्छिद्रता, असमान संभाव्यता आणि इलेक्ट्रोडच्या आकारासह भूमिती31,32 यांमुळे निर्माण होणारे इंटरफेशियल कपॅसिटन्स वितरण दर्शविण्यासाठी केला जातो. CPE इम्पेडन्स:
येथे j ही काल्पनिक संख्या आहे आणि ω ही कोनीय वारंवारता आहे. QCPE हा वारंवारतेवर अवलंबून नसलेला एक स्थिरांक आहे जो इलेक्ट्रोलाइटच्या प्रभावी खुल्या क्षेत्राच्या प्रमाणात असतो. n ही एक मितिहीन घातांक संख्या आहे जी कपॅसिटरचे आदर्श कपॅसिटन्सपासून होणारे विचलन दर्शवते, म्हणजेच n जितका 1 च्या जवळ असेल, तितका CPE पूर्णपणे कपॅसिटिव्ह असतो, तर n शून्याच्या जवळ असल्यास, तो रेझिस्टिव्ह दिसतो. n चे 1 च्या जवळ असलेले लहान विचलन, ध्रुवीकरण चाचण्यांनंतर पृष्ठभागाचे गैर-आदर्श कपॅसिटिव्ह वर्तन दर्शवते. कोल्ड रोल्ड SDSS चा QCPE त्याच्या समकक्षांपेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त असतो, याचा अर्थ पृष्ठभागाची गुणवत्ता कमी एकसमान आहे.
स्टेनलेस स्टीलच्या बहुतेक गंज-प्रतिरोधक गुणधर्मांप्रमाणेच, SDSS मधील तुलनेने उच्च Cr (क्रोमियम) प्रमाणामुळे पृष्ठभागावर पॅसिव्हेटिंग संरक्षक ऑक्साईड फिल्मच्या उपस्थितीमुळे SDSS ला सामान्यतः उत्कृष्ट गंज-प्रतिरोधकता प्राप्त होते¹⁷. अशा पॅसिव्हेटिंग फिल्म्समध्ये सामान्यतः Cr³⁺ ऑक्साईड्स आणि/किंवा हायड्रॉक्साईड्स भरपूर प्रमाणात असतात, जे प्रामुख्याने Fe²⁺, Fe³⁺ ऑक्साईड्स आणि/किंवा (ऑक्सी)हायड्रॉक्साईड्सच्या संयोगात असतात³³. सूक्ष्मदर्शकीय मोजमापांनुसार⁶,⁷ समान पृष्ठभागीय एकसमानता, पॅसिव्हेटिंग ऑक्साईड थर आणि पृष्ठभागावर तडे न दिसणे असूनही, हॉट-वर्क्ड आणि कोल्ड-रोल्ड SDSS चे गंज-वर्तन भिन्न असते, त्यामुळे स्टीलच्या विरूपणासाठी सूक्ष्म-संरचनात्मक वैशिष्ट्यांचा सखोल अभ्यास करणे आवश्यक आहे.
विकृत स्टेनलेस स्टीलच्या सूक्ष्म संरचनेचा अभ्यास इंट्रिन्सिक आणि सिंक्रोट्रॉन उच्च-ऊर्जा एक्स-रे वापरून संख्यात्मकदृष्ट्या करण्यात आला (पूरक आकृत्या १, २). याचे सविस्तर विश्लेषण पूरक माहितीमध्ये दिले आहे. जरी मुख्य टप्प्याच्या प्रकारावर सर्वसाधारण एकमत असले तरी, एकूण टप्प्यांच्या अंशांमध्ये फरक आढळले, जे पूरक सारणी १ मध्ये सूचीबद्ध आहेत. हे फरक पृष्ठभागावरील आणि घनफळातील असमान टप्प्यांच्या अंशांमुळे असू शकतात, जे आपाती फोटॉनच्या वेगवेगळ्या ऊर्जा स्रोतांसह एक्स-रे विवर्तन (XRD) शोध खोलीमुळे प्रभावित होतात³⁴. प्रयोगशाळेतील स्रोतावरून XRD द्वारे निर्धारित केलेले कोल्ड रोल्ड नमुन्यांमधील तुलनेने उच्च ऑस्टेनाइट अंश चांगले पॅसिव्हेशन आणि त्यामुळे चांगला गंज प्रतिरोध दर्शवतात³⁵, तर अधिक अचूक आणि सांख्यिकीय परिणाम टप्प्यांच्या अंशांमध्ये विरुद्ध प्रवृत्ती सुचवतात. याव्यतिरिक्त, स्टीलचा गंज प्रतिरोध थर्मोमेकॅनिकल उपचारादरम्यान होणाऱ्या कण शुद्धीकरणाची पातळी, कणांचा आकार कमी होणे, सूक्ष्म विकृतींमध्ये वाढ आणि विस्थापन घनतेवर देखील अवलंबून असतो³⁶,³⁷,³⁸. उष्ण-प्रक्रिया केलेल्या नमुन्यांमध्ये अधिक दाणेदार स्वरूप दिसून आले, जे मायक्रॉन-आकाराच्या कणांचे द्योतक आहे, तर शीत-रोलिंग केलेल्या नमुन्यांमध्ये (पूरक आकृती ३) दिसलेली गुळगुळीत वलये ही पूर्वीच्या अभ्यासात नॅनो-आकारापर्यंत झालेल्या लक्षणीय कण-सूक्ष्मीकरणाचे द्योतक होती. यामुळे निष्क्रिय थराच्या निर्मितीस आणि क्षरण-प्रतिरोध वाढण्यास अनुकूलता मिळायला हवी. उच्च विस्थापन घनता सामान्यतः खड्डे पडण्याच्या कमी प्रतिकाराशी संबंधित असते, जे विद्युत-रासायनिक मापनांशी सुसंगत आहे.
एक्स-पीईईएम (X-PEEM) वापरून मुख्य घटकांच्या मायक्रोडोमेन्सच्या रासायनिक स्थितीतील बदलांचा पद्धतशीरपणे अभ्यास करण्यात आला. जरी अधिक मिश्रधातू घटक असले तरी, येथे Cr, Fe, Ni आणि Ce39 निवडले आहेत, कारण Cr हा पॅसिव्ह फिल्म तयार करण्यासाठी महत्त्वाचा घटक आहे, Fe हा स्टीलसाठी मुख्य घटक आहे, आणि Ni पॅसिव्हेशन वाढवते व फेराइट-ऑस्टेनिटिक टप्प्यात संतुलन साधते. Ce चा उद्देश संरचना आणि सुधारणा करणे हा आहे. सिंक्रोट्रॉन बीमची ऊर्जा समायोजित करून, एक्सएएस (XAS) ने पृष्ठभागावरून Cr (L2.3 एज), Fe (L2.3 एज), Ni (L2.3 एज), आणि Ce (M4.5 एज) यांची मुख्य वैशिष्ट्ये टिपली. -2507 SDSS. प्रकाशित डेटासह (उदा. Fe L2, 3 रिब्सवरील एक्सएएस40,41) ऊर्जा कॅलिब्रेशनचा समावेश करून योग्य डेटा विश्लेषण केले गेले.
आकृती २ मध्ये हॉट-वर्क्ड (आकृती २अ) आणि कोल्ड-रोल्ड (आकृती २ड) Ce-2507 SDSS च्या एक्स-पीईईएम (X-PEEM) प्रतिमा आणि स्वतंत्रपणे चिन्हांकित केलेल्या स्थानांवरील संबंधित एक्सएएस (XAS) Cr आणि Fe L2,3 एजेस दर्शविल्या आहेत. L2,3 एक्सएएस एज हे 2p3/2 (L3 एज) आणि 2p1/2 (L2 एज) स्पिन-ऑर्बिट स्प्लिटिंग स्तरांवर फोटोएक्साइटेशननंतर इलेक्ट्रॉनच्या रिक्त 3d अवस्थांचा शोध घेते. आकृती २ब,ड मधील L2,3 एजच्या एक्स-रे विवर्तन विश्लेषणातून Cr च्या व्हॅलेन्स अवस्थेबद्दल माहिती मिळाली. दुव्यांची तुलना. ४२, ४३ ने दाखवले की L3 एजजवळ A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV), आणि D (582.2 eV) ही चार शिखरे आढळली, जी अष्टफलकीय Cr3+ आयन दर्शवतात, जे Cr2O3 शी संबंधित आहेत. पॅनेल b आणि e मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, प्रायोगिक स्पेक्ट्रा हे सैद्धांतिक गणनेशी सुसंगत आहेत, जे 2.0 eV44 च्या क्रिस्टल फील्डचा वापर करून Cr L2.3 इंटरफेसवर केलेल्या मल्टिपल क्रिस्टल फील्ड गणनेतून प्राप्त झाले आहेत. हॉट-वर्क्ड आणि कोल्ड-रोल्ड SDSS च्या दोन्ही पृष्ठभागांवर Cr2O3 चा एक तुलनेने एकसमान थर लेपित केलेला आहे.
a) कडा b Cr L2.3 आणि कडा c Fe L2.3 शी संबंधित X-PEEM हॉट-फॉर्म्ड SDSS ची थर्मल प्रतिमा, d) बाजू (e) च्या कडा e Cr L2.3 आणि f Fe L2.3 शी संबंधित कोल्ड-रोल्ड SDSS ची X-PEEM थर्मल प्रतिमा. (b) आणि (e) मध्ये नारंगी ठिपक्यांच्या रेषांनी चिन्हांकित केलेल्या थर्मल प्रतिमा (a, d) वरील विविध स्थानिक स्थानांवर रेखाटलेले XAS स्पेक्ट्रा, 2.0 eV च्या क्रिस्टल फील्ड मूल्यासह Cr3+ चे सिम्युलेटेड XAS स्पेक्ट्रा दर्शवतात. X-PEEM प्रतिमांसाठी, प्रतिमेची वाचनीयता सुधारण्यासाठी थर्मल पॅलेट वापरले जाते, जिथे निळ्यापासून लाल रंगापर्यंतचे रंग एक्स-रे शोषणाच्या तीव्रतेच्या (कमी ते जास्त) प्रमाणात असतात.
या धातूंच्या मूलद्रव्यांच्या रासायनिक वातावरणाचा विचार न करता, दोन्ही नमुन्यांसाठी Ni आणि Ce या मिश्रधातूंच्या मिश्रणाची रासायनिक स्थिती सारखीच राहिली. अतिरिक्त रेखाचित्र. आकृती ५-९ मध्ये उष्ण-प्रक्रिया केलेल्या आणि शीत-रोलिंग केलेल्या नमुन्यांच्या पृष्ठभागावरील विविध ठिकाणी Ni आणि Ce साठी X-PEEM प्रतिमा आणि संबंधित XAS स्पेक्ट्रा दर्शविले आहेत. Ni XAS उष्ण-प्रक्रिया केलेल्या आणि शीत-रोलिंग केलेल्या नमुन्यांच्या संपूर्ण मोजलेल्या पृष्ठभागावरील Ni2+ ची ऑक्सिडेशन स्थिती दर्शवते (पूरक चर्चा). हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की उष्ण-प्रक्रिया केलेल्या नमुन्यांच्या बाबतीत, Ce चा XAS सिग्नल आढळत नाही, तर शीत-रोलिंग केलेल्या नमुन्यांमधील Ce3+ चा स्पेक्ट्रम एका बिंदूवर आढळतो. शीत-रोलिंग केलेल्या नमुन्यांमध्ये Ce चे ठिपके आढळल्याने असे दिसून आले की Ce प्रामुख्याने अवक्षेपांच्या स्वरूपात अस्तित्वात आहे.
उष्णतेने विकृत केलेल्या SDSS मध्ये, Fe L2.3 एजवर XAS मध्ये कोणताही स्थानिक संरचनात्मक बदल दिसून आला नाही (आकृती 2c). तथापि, आकृती 2f मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, कोल्ड रोल्ड SDSS मध्ये यादृच्छिकपणे निवडलेल्या सात बिंदूंवर Fe मॅट्रिक्स सूक्ष्मपणे आपली रासायनिक अवस्था बदलते. याव्यतिरिक्त, आकृती 2f मधील निवडलेल्या ठिकाणी Fe च्या अवस्थेतील बदलांची अचूक कल्पना मिळवण्यासाठी, स्थानिक पृष्ठभागाचा अभ्यास करण्यात आला (आकृती 3 आणि पूरक आकृती 10), ज्यामध्ये लहान गोलाकार क्षेत्रे निवडण्यात आली. α-Fe2O3 प्रणाली आणि Fe2+ अष्टफलकीय ऑक्साईडच्या Fe L2,3 एजच्या XAS स्पेक्ट्राचे मॉडेलिंग 1.0 (Fe2+) आणि 1.0 (Fe3+)44 च्या क्रिस्टल फील्ड्सचा वापर करून मल्टिप्लेट क्रिस्टल फील्ड गणनेद्वारे करण्यात आले. आपण हे लक्षात घेतो की α-Fe2O3 आणि γ-Fe2O3 मध्ये भिन्न स्थानिक समरूपता आहेत45,46, Fe3O4 मध्ये Fe2+ आणि Fe3+ दोन्हींचे संयोजन आहे,47 आणि FeO45 हे औपचारिकपणे द्विसंयोजक Fe2+ ऑक्साइड (3d6) आहे. आपण हे लक्षात घेतो की α-Fe2O3 आणि γ-Fe2O3 मध्ये भिन्न स्थानिक समरूपता आहेत45,46, Fe3O4 मध्ये Fe2+ आणि Fe3+ दोन्हींचे संयोजन आहे,47 आणि FeO45 हे औपचारिकपणे द्विसंयोजक Fe2+ ऑक्साइड (3d6) आहे.लक्षात घ्या की α-Fe2O3 आणि γ-Fe2O3 मध्ये भिन्न स्थानिक समरूपता आहेत45,46, Fe3O4 मध्ये Fe2+ आणि Fe3+ दोन्ही एकत्र येतात,47 आणि FeO45 औपचारिकपणे द्विसंयोजक ऑक्साइड Fe2+ (3d6) च्या स्वरूपात.लक्षात घ्या की α-Fe2O3 आणि γ-Fe2O3 मध्ये भिन्न स्थानिक समरूपता आहेत⁴⁵,⁴⁶, Fe3O4 मध्ये Fe²⁺ आणि Fe³⁺ यांचे संयोग आहेत⁴⁷, आणि FeO⁴⁵ हे एक औपचारिक द्विसंयोजक Fe²⁺ ऑक्साइड (3d⁶) म्हणून कार्य करते. α-Fe2O3 मधील सर्व Fe³⁺ आयनांमध्ये फक्त Oh पोझिशन्स असतात, तर γ-Fe2O3 सामान्यतः Fe³⁺ t²g [Fe³⁺⁵/³V¹/³]eg O⁴ स्पिनेल म्हणून व्यक्त केले जाते, ज्यात eg पोझिशन्समध्ये रिक्त जागा असतात. म्हणून, γ-Fe2O3 मधील Fe³⁺ आयनांमध्ये Td आणि Oh दोन्ही पोझिशन्स असतात. मागील कामात नमूद केल्याप्रमाणे, जरी दोघांचे तीव्रता गुणोत्तर भिन्न असले तरी, त्यांचे तीव्रता गुणोत्तर eg/t²g ≈1 आहे, तर या प्रकरणात निरीक्षित तीव्रता गुणोत्तर eg/t²g सुमारे 1 आहे. यामुळे या प्रकरणात फक्त Fe³⁺ उपस्थित असण्याची शक्यता नाकारली जाते. Fe2+ ​​आणि Fe3+ च्या संयोगांसह Fe3O4 च्या बाबतीत विचार केल्यास, हे ज्ञात आहे की Fe च्या L3 एजमधील कमकुवत (मजबूत) पहिले वैशिष्ट्य t2g अवस्थेतील कमी (जास्त) रिक्तता दर्शवते. हे Fe2+ (Fe3+) ला लागू होते, जे पहिल्या चिन्हातील वाढ दर्शवते, जी Fe2+47 च्या प्रमाणातील वाढ दर्शवते. हे परिणाम दाखवतात की कंपोझिट्सच्या कोल्ड-रोल्ड पृष्ठभागांवर Fe2+ आणि γ-Fe2O3, α-Fe2O3 आणि/किंवा Fe3O4 यांचे प्राबल्य असते.
आकृती 2d मधील निवडक प्रदेश 2 आणि E मधील विविध स्थानिक स्थितींवर Fe L2,3 एजच्या पलीकडील (a, c) आणि (b, d) XAS स्पेक्ट्राच्या विस्तारित फोटोएमिशन इलेक्ट्रॉन थर्मल प्रतिमा.
मिळालेला प्रायोगिक डेटा (आकृती ४अ आणि पूरक आकृती ११) आलेखित करून त्याची तुलना शुद्ध संयुगे ४०, ४१, ४८ यांच्याशी करण्यात आली. मुळात, प्रायोगिकरित्या निरीक्षण केलेल्या तीन वेगवेगळ्या प्रकारच्या Fe L-एज XAS स्पेक्ट्रा (XAS-1, XAS-2 आणि XAS-3: आकृती ४अ) अवकाशीय दृष्ट्या वेगवेगळ्या ठिकाणी आढळून आल्या. विशेषतः, आकृती ३ब मधील २-अ (XAS-1 म्हणून दर्शविलेला) सारखा स्पेक्ट्रम संपूर्ण अभ्यास क्षेत्रात आढळून आला, त्यानंतर २-ब स्पेक्ट्रम (XAS-2 म्हणून लेबल केलेला) आढळून आला, तर आकृती ३ड मध्ये E-3 सारखा स्पेक्ट्रम (XAS-3 म्हणून संदर्भित) काही विशिष्ट स्थानिक ठिकाणी आढळून आला आहे. सामान्यतः, प्रोब नमुन्यामध्ये उपस्थित असलेल्या व्हॅलेन्स अवस्था ओळखण्यासाठी चार पॅरामीटर्स वापरले जातात: (१) L3 आणि L2 स्पेक्ट्रल वैशिष्ट्ये, (२) L3 आणि L2 वैशिष्ट्यांची ऊर्जा स्थिती, (३) L3-L2 ऊर्जा फरक, (४) L2 तीव्रता गुणोत्तर /L3. दृश्य निरीक्षणांनुसार (आकृती ४अ), अभ्यासलेल्या SDSS च्या पृष्ठभागावर Fe0, Fe2+, आणि Fe3+ हे तिन्ही Fe घटक उपस्थित आहेत. गणना केलेले तीव्रता गुणोत्तर L2/L3 ने देखील या तिन्ही घटकांची उपस्थिती दर्शविली.
a निरीक्षण केलेल्या तीन वेगवेगळ्या प्रायोगिक डेटाची (घन रेषा XAS-1, XAS-2 आणि XAS-3 आकृती 2 आणि आकृती 3 मधील 2-a, 2-b आणि E-3 शी संबंधित आहेत) सिम्युलेटेड XAS तुलनात्मक स्पेक्ट्राशी तुलना, अष्टफलक Fe2+, Fe3+, क्रिस्टल फील्ड मूल्ये अनुक्रमे 1.0 eV आणि 1.5 eV, b–d मोजलेला प्रायोगिक डेटा (XAS-1, XAS-2, XAS-3) आणि संबंधित ऑप्टिमाइझ्ड LCF डेटा (घन काळी रेषा), आणि Fe3O4 (Fe ची मिश्र अवस्था) आणि Fe2O3 (शुद्ध Fe3+) मानकांसह XAS-3 स्पेक्ट्राची तुलना.
आयर्न ऑक्साईडच्या रचनेचे प्रमाण निश्चित करण्यासाठी तीन मानकांचे⁴⁰,⁴¹,⁴⁸ रेषीय संयोजन (LCF) फिट वापरण्यात आले. आकृती ४ब-ड मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, सर्वाधिक कॉन्ट्रास्ट दर्शविणाऱ्या तीन निवडक Fe L-एज XAS स्पेक्ट्रा, म्हणजेच XAS-1, XAS-2 आणि XAS-3, यांच्यासाठी LCF लागू करण्यात आले. LCF फिटिंगसाठी, सर्व प्रकरणांमध्ये १०% Fe⁰ विचारात घेण्यात आले, कारण आम्हाला सर्व डेटामध्ये एक लहान लेज आढळला आणि फेरस धातू हा स्टीलचा मुख्य घटक आहे. खरंच, Fe साठी X-PEEM ची प्रोबेशन डेप्थ (~6 nm)49 ही अंदाजित ऑक्सिडेशन लेयरच्या जाडीपेक्षा (किंचित > 4 nm) जास्त आहे, ज्यामुळे पॅसिव्हेशन लेयरच्या खाली असलेल्या आयर्न मॅट्रिक्स (Fe0) मधून सिग्नल शोधणे शक्य होते. खरंच, Fe साठी X-PEEM ची प्रोबेशन डेप्थ (~6 nm)49 ही अंदाजित ऑक्सिडेशन लेयरच्या जाडीपेक्षा (किंचित > 4 nm) जास्त आहे, ज्यामुळे पॅसिव्हेशन लेयरच्या खाली असलेल्या आयर्न मॅट्रिक्स (Fe0) मधून सिग्नल शोधणे शक्य होते. Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм)49 больше, чем предполагаемая толщина слоя окисления (немнопоя немного > 49) обнаружить сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. खरंच, Fe साठी प्रोब X-PEEM खोली (~6 nm)49 ही ऑक्सिडेशन लेयरच्या गृहीत जाडीपेक्षा (किंचित >4 nm) जास्त आहे, ज्यामुळे पॅसिव्हेशन लेयरखाली असलेल्या आयर्न मॅट्रिक्स (Fe0) मधून सिग्नल शोधणे शक्य होते.खरं तर, एक्स-पीईईएम (X-PEEM) ऑक्साइड थराच्या अपेक्षित जाडीपेक्षा (४ एनएम पेक्षा किंचित जास्त) अधिक खोलवर Fe (~६ एनएम)४९ शोधते, ज्यामुळे पॅसिव्हेशन थराखाली असलेल्या लोह मॅट्रिक्समधून (Fe0) येणारे सिग्नल शोधता येतात. निरीक्षित प्रायोगिक डेटासाठी सर्वोत्तम संभाव्य उपाय शोधण्याकरिता Fe2+ आणि Fe3+ चे विविध संयोग वापरून प्रयोग करण्यात आले. आकृती ४ब मध्ये एक्सएएस-१ (XAS-1) स्पेक्ट्रममधील Fe2+ आणि Fe3+ चा संयोग दाखवला आहे, जिथे Fe2+ आणि Fe3+ चे प्रमाण जवळपास ४५% आहे, जे Fe ची मिश्र ऑक्सिडेशन अवस्था दर्शवते. तर एक्सएएस-२ (XAS-2) स्पेक्ट्रमसाठी, Fe2+ आणि Fe3+ ची टक्केवारी अनुक्रमे ~३०% आणि ६०% होते. Fe2+ चे प्रमाण Fe3+ पेक्षा कमी आहे. Fe2+ ते Fe3 चे १:२ गुणोत्तर याचा अर्थ असा आहे की Fe आयनांच्या त्याच गुणोत्तरावर Fe3O4 तयार होऊ शकते. याव्यतिरिक्त, XAS-3 स्पेक्ट्रमसाठी, Fe2+ आणि Fe3+ ची टक्केवारी ~10% आणि 80% पर्यंत बदलली, जे Fe2+ चे Fe3+ मध्ये उच्च रूपांतरण दर्शवते. वर नमूद केल्याप्रमाणे, Fe3+ हे α-Fe2O3, γ-Fe2O3 किंवा Fe3O4 मधून येऊ शकते. Fe3+ चा सर्वात संभाव्य स्रोत समजून घेण्यासाठी, XAS-3 स्पेक्ट्रा विविध Fe3+ मानकांसह आकृती 4e मध्ये रेखाटले आहेत, जे पीक B विचारात घेतल्यास दोन्ही मानकांशी साम्य दर्शवते. तथापि, शोल्डरची तीव्रता (A: Fe2+ पासून) आणि तीव्रता गुणोत्तर B/A हे दर्शवतात की XAS-3 चा स्पेक्ट्रम γ-Fe2O3 च्या स्पेक्ट्रमच्या जवळचा आहे, परंतु तंतोतंत सारखा नाही. बल्क γ-Fe2O3 च्या तुलनेत, A SDSS पीकची Fe 2p XAS तीव्रता किंचित जास्त आहे (आकृती 4e), जे उच्च Fe2+ तीव्रता दर्शवते. जरी XAS-3 चा स्पेक्ट्रम γ-Fe2O3 च्या स्पेक्ट्रमसारखा असला तरी, जिथे Fe3+ हे Oh आणि Td दोन्ही स्थानांवर असते, तरीही केवळ L2,3 एज किंवा L2/L3 तीव्रता गुणोत्तरावरून वेगवेगळ्या व्हॅलेन्स अवस्था आणि समन्वयाची ओळख पटवणे ही अजूनही एक समस्या आहे. अंतिम स्पेक्ट्रममध्ये समाविष्ट असलेल्या विविध घटकांच्या जटिलतेमुळे हा चर्चेचा एक आवर्ती विषय आहे41.
वर वर्णन केलेल्या निवडक स्वारस्य क्षेत्रांच्या रासायनिक अवस्थांच्या वर्णक्रमीय भेदभावाव्यतिरिक्त, नमुन्याच्या पृष्ठभागावर प्राप्त झालेल्या सर्व XAS वर्णपटांचे K-means क्लस्टरिंग पद्धतीचा वापर करून वर्गीकरण करून Cr आणि Fe या प्रमुख मूलद्रव्यांच्या जागतिक रासायनिक विषमतेचे मूल्यांकन करण्यात आले. आकृती ५ मध्ये दर्शविलेल्या उष्ण-प्रक्रिया केलेल्या आणि शीत-रोल्ड नमुन्यांमध्ये अवकाशीय दृष्ट्या वितरित दोन इष्टतम समूह तयार होतील अशा प्रकारे Cr L एज प्रोफाइल सेट केले गेले. हे स्पष्ट आहे की कोणतेही स्थानिक संरचनात्मक बदल दिसून आले नाहीत, कारण XAS Cr वर्णपटांचे दोन्ही केंद्रबिंदू खूप समान आहेत. या दोन समूहांचे वर्णक्रमीय आकार Cr2O342 शी संबंधित आकारांसारखेच आहेत, याचा अर्थ असा की Cr2O3 चे थर SDSS वर तुलनेने एकसमानपणे वितरित आहेत.
a के-मीन्स एल-एज Cr क्षेत्रांचा समूह, b संबंधित XAS सेंट्रॉइड्स. कोल्ड-रोल्ड SDSS च्या के-मीन्स एक्स-पीईईएम तुलनेचे परिणाम: c Cr L2,3 च्या के-मीन्स एज क्षेत्रांचे समूह आणि d संबंधित XAS सेंट्रॉइड्स.
अधिक गुंतागुंतीचा FeL एज मॅप स्पष्ट करण्यासाठी, हॉट-वर्क्ड आणि कोल्ड-रोल्ड नमुन्यांसाठी अनुक्रमे चार आणि पाच ऑप्टिमाइझ्ड क्लस्टर्स आणि त्यांचे संबंधित सेंट्रॉइड्स (स्पेक्ट्रल डिस्ट्रिब्युशन्स) वापरले जातात. त्यामुळे, आकृती ४ मध्ये दर्शविलेले LCF समायोजित करून Fe2+ आणि Fe3+ ची टक्केवारी (%) मिळवता येते. पृष्ठभागावरील ऑक्साइड फिल्मची सूक्ष्मरासायनिक विषमता उघड करण्यासाठी Fe0 चे फंक्शन म्हणून स्यूडोइलेक्ट्रोड पोटेन्शियल Epseudo चा वापर केला गेला. Epseudo चा अंदाजे अंदाज मिक्सिंग रूलद्वारे लावला जातो,
येथे \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) हे \(\rm{Fe} + 2e^ – \to\rm { Fe}^{2 + (3 + )}\) च्या बरोबर आहे, जे अनुक्रमे 0.440 आणि 0.036 V आहे. कमी विभव असलेल्या भागांमध्ये Fe3+ संयुगांचे प्रमाण जास्त असते. उष्णतेने विकृत केलेल्या नमुन्यातील विभव वितरणाचे स्वरूप स्तरित असून त्यात सुमारे 0.119 V चा कमाल बदल दिसून येतो (आकृती 6a,b). हे विभव वितरण पृष्ठभागाच्या स्थलाकृतीशी जवळून संबंधित आहे (आकृती 6a). खालील स्तरित अंतर्भागात स्थानाशी संबंधित इतर कोणतेही बदल दिसून आले नाहीत (आकृती 6b). याउलट, कोल्ड-रोल्ड SDSS मध्ये Fe2+ आणि Fe3+ चे वेगवेगळे प्रमाण असलेल्या विविध ऑक्साईड्सच्या मिश्रणासाठी, स्यूडो-पोटेंशियलचे असमान स्वरूप दिसून येते (आकृती 6c, d). Fe3+ ऑक्साईड आणि/किंवा (ऑक्सी)हायड्रॉक्साईड हे स्टीलमधील क्षरणाचे मुख्य घटक आहेत आणि ते ऑक्सिजन व पाण्याला पारगम्य असतात50. या प्रकरणात, असे दिसून येते की Fe3+ ने समृद्ध असलेले भाग स्थानिकरित्या वितरित झालेले आहेत आणि त्यांना क्षरण क्षेत्र मानले जाऊ शकते. या प्रकरणात, विभवाच्या निरपेक्ष मूल्याऐवजी, विभव क्षेत्रातील प्रवणता ही सक्रिय क्षरण क्षेत्रांच्या स्थानिकीकरणासाठी एक सूचक मानली जाऊ शकते51. कोल्ड रोल्ड SDSS च्या पृष्ठभागावरील Fe2+ आणि Fe3+ चे हे विषम वितरण स्थानिक रासायनिक गुणधर्म बदलू शकते आणि ऑक्साईड फिल्म क्रॅकिंग व क्षरण प्रतिक्रियांमध्ये अधिक प्रभावी पृष्ठभाग क्षेत्र प्रदान करू शकते, ज्यामुळे खालील धातूच्या मॅट्रिक्सला सतत क्षरण होऊ देते, परिणामी अंतर्गत विषमता निर्माण होते आणि पॅसिव्हेटिंग लेयरची संरक्षक वैशिष्ट्ये कमी होतात.
a–c हॉट-वर्क्ड एक्स-पीईईएम आणि d–f कोल्ड-रोल्ड एसडीएसएस साठी Fe L2,3 एज रिजनचे के-मीन क्लस्टर्स आणि संबंधित एक्सएएस सेंट्रॉइड्स. a, d एक्स-पीईईएम प्रतिमेवर आच्छादित केलेला के-मीन क्लस्टर प्लॉट. के-मीन क्लस्टर आकृत्यांसोबत अंदाजित स्यूडोइलेक्ट्रोड पोटेन्शिअल्स (एप्स्यूडो) नमूद केले आहेत. एक्स-पीईईएम प्रतिमेची चमक, जसे की आकृती २ मधील रंग, एक्स-रे शोषण तीव्रतेच्या थेट प्रमाणात असते.
क्रोमियमची (Cr) तुलनेने एकसमानता परंतु लोहाची (Fe) भिन्न रासायनिक अवस्था यामुळे हॉट-रोल्ड आणि कोल्ड-रोल्ड Ce-2507 मध्ये ऑक्साइड फिल्म क्रॅकिंग आणि क्षरणाच्या पद्धती वेगवेगळ्या प्रकारे उद्भवतात. कोल्ड-रोल्ड Ce-2507 चा हा गुणधर्म सर्वज्ञात आहे. वातावरणातील हवेमध्ये लोहाच्या ऑक्साईड आणि हायड्रॉक्साईडच्या निर्मितीच्या संदर्भात, खालील अभिक्रिया या कामात तटस्थ अभिक्रिया म्हणून समाविष्ट केल्या आहेत:
एक्स-पीईईएम (X-PEEM) च्या मोजमापावर आधारित, वरील अभिक्रिया खालील प्रकरणांमध्ये घडली. Fe0 शी संबंधित एक लहान खाच (शोल्डर) ही खालील धातुरूपी लोहाशी संबंधित आहे. धातुरूपी Fe ची पर्यावरणाशी होणाऱ्या अभिक्रियेमुळे Fe(OH)2 थराची निर्मिती होते (समीकरण (5)), ज्यामुळे Fe च्या L एजच्या XAS मध्ये Fe2+ सिग्नल प्रवर्धित होतो. हवेच्या दीर्घकाळ संपर्कामुळे Fe(OH)2 नंतर Fe3O4 आणि/किंवा Fe2O3 ऑक्साईड्सची निर्मिती होते 52,53. Cr3+ समृद्ध संरक्षक थरात दोन प्रकारचे स्थिर Fe, Fe3O4 आणि Fe2O3, देखील तयार होऊ शकतात, जिथे Fe3O4 एकसमान आणि एकसंध संरचनेला प्राधान्य देते. या दोन्हींच्या उपस्थितीमुळे मिश्र ऑक्सिडेशन अवस्था (XAS-1 स्पेक्ट्रम) निर्माण होतात. XAS-2 स्पेक्ट्रम मुख्यत्वे Fe3O4 शी संबंधित आहे. तर, अनेक ठिकाणी निरीक्षण केलेल्या XAS-3 स्पेक्ट्रमने γ-Fe2O3 मध्ये पूर्ण रूपांतरण झाल्याचे दर्शवले. अनरॅप्ड एक्स-रेची भेदक खोली अंदाजे 50 nm असल्याने, खालच्या थरातून येणाऱ्या सिग्नलमुळे A पीकची तीव्रता जास्त असते.
एक्सआरडी स्पेक्ट्रम दर्शवितो की ऑक्साइड फिल्ममधील Fe घटकाची रचना स्तरित आहे, जी Cr ऑक्साइड थराशी जोडलेली आहे. Cr2O3 च्या स्थानिक असमानतेमुळे होणाऱ्या गंजण्याच्या पॅसिव्हेशन वैशिष्ट्याच्या विपरीत¹⁷, या अभ्यासात Cr2O3 चा एकसमान थर असूनही, या बाबतीत कमी गंज-प्रतिरोध दिसून आला, विशेषतः कोल्ड-रोल्ड नमुन्यांमध्ये. निरीक्षित वर्तन हे वरच्या थराच्या (Fe) रासायनिक ऑक्सिडेशन स्थितीच्या विषमतेमुळे गंजण्याच्या कामगिरीवर होणाऱ्या परिणामावरून समजू शकते. वरच्या (Fe ऑक्साइड) आणि खालच्या थरांच्या (Cr ऑक्साइड) समान स्टॉइकिओमेट्रीमुळे⁵²,⁵³ जाळीमध्ये धातू किंवा ऑक्सिजन आयनांचे हळू हस्तांतरण होते, ज्यामुळे त्यांच्यामध्ये अधिक चांगला आंतरक्रिया (आसंजन) होतो. यामुळे, गंज-प्रतिरोध सुधारतो. म्हणून, अचानक होणाऱ्या स्टॉइकिओमेट्रिक बदलांपेक्षा सतत स्टॉइकिओमेट्री, म्हणजेच Fe ची एकच ऑक्सिडेशन स्थिती, अधिक श्रेयस्कर आहे. उष्णतेने विकृत केलेल्या SDSS मध्ये अधिक एकसमान पृष्ठभाग आणि दाट संरक्षक थर असतो, ज्यामुळे अधिक चांगला गंज-प्रतिरोध मिळतो. तथापि, कोल्ड-रोल्ड SDSS च्या बाबतीत, संरक्षक थराखाली Fe3+-समृद्ध बेटांच्या उपस्थितीमुळे पृष्ठभागाची अखंडता नष्ट होते आणि जवळच्या सब्सट्रेटचे गॅल्व्हॅनिक क्षरण होते, ज्यामुळे EIS स्पेक्ट्रामधील Rp (तक्ता १) आणि त्याच्या क्षरण-प्रतिरोधकतेत घट होते. म्हणून, प्लॅस्टिक विरूपणामुळे स्थानिकरित्या वितरित झालेली Fe3+-समृद्ध बेटे प्रामुख्याने क्षरण-प्रतिरोधक कामगिरीवर प्रभाव टाकतात, जे या कामातील एक महत्त्वपूर्ण यश आहे. त्यामुळे, या अभ्यासात तपासलेल्या SDSS नमुन्यांच्या प्लॅस्टिक विरूपणामुळे होणाऱ्या क्षरण-प्रतिरोधकतेतील घटीचे स्पेक्ट्रोमायक्रोग्राफ सादर केले आहेत.
शिवाय, ड्युअल फेज स्टीलमध्ये दुर्मिळ पृथ्वी मूलद्रव्यांचे मिश्रण अधिक चांगले कार्य करत असले तरी, स्पेक्ट्रोस्कोपिक मायक्रोस्कोपी निरीक्षणांवर आधारित, क्षरण वर्तनाच्या संदर्भात या अतिरिक्त मूलद्रव्याची वैयक्तिक स्टील मॅट्रिक्ससोबत होणारी आंतरक्रिया अस्पष्ट राहते. कोल्ड रोलिंग दरम्यान Ce सिग्नल (XAS M-एजच्या बाजूने) फक्त काही ठिकाणी दिसतो, परंतु SDSS च्या हॉट डिफॉर्मेशन दरम्यान नाहीसा होतो, जे एकसंध मिश्रणाऐवजी स्टील मॅट्रिक्समध्ये Ce चे स्थानिक निक्षेपण दर्शवते. जरी SDSS चे यांत्रिक गुणधर्म सुधारलेले नसले तरी⁶,⁷, REE च्या उपस्थितीमुळे समावेशांचा आकार कमी होतो आणि मूळ ठिकाणी पिटिंग दाबले जाते असे मानले जाते⁵⁴.
सारांशतः, हे कार्य नॅनोस्केल घटकांच्या रासायनिक सामग्रीचे परिमाणीकरण करून, सेरियमने सुधारित केलेल्या २५०७ एसडीएसएसच्या क्षरणावर पृष्ठभागाच्या विषमतेचा होणारा परिणाम उघड करते. सूक्ष्मसंरचना, पृष्ठभागाच्या वैशिष्ट्यांची रासायनिक स्थिती आणि के-मीन्स क्लस्टरिंग वापरून सिग्नल प्रोसेसिंगचा संख्यात्मक अभ्यास करून, आम्ही या प्रश्नाचे उत्तर दिले आहे की संरक्षक ऑक्साईड थराने लेपित असूनही स्टेनलेस स्टीलचे क्षरण का होते. हे सिद्ध झाले आहे की, मिश्रित Fe2+/Fe3+ च्या संपूर्ण संरचनेत असलेल्या अष्टफलकीय आणि चतुष्फलकीय समन्वयासह, Fe3+-समृद्ध बेटे ही ऑक्साईड फिल्मच्या विनाशाचे आणि कोल्ड-रोल्ड एसडीएसएसच्या क्षरणाचे स्रोत आहेत. Fe3+ चे वर्चस्व असलेली नॅनोबेटे पुरेशा स्टॉइकिओमेट्रिक Cr2O3 पॅसिव्हेटिंग थराच्या उपस्थितीतही कमी क्षरण प्रतिरोध निर्माण करतात. क्षरणावर नॅनोस्केल रासायनिक विषमतेचा होणारा परिणाम निश्चित करण्यामध्ये झालेल्या पद्धतशीर प्रगतीव्यतिरिक्त, प्रस्तुत कार्यामुळे पोलाद निर्मितीदरम्यान स्टेनलेस स्टीलचा क्षरण प्रतिरोध सुधारण्यासाठी अभियांत्रिकी प्रक्रियांना प्रेरणा मिळण्याची अपेक्षा आहे.
या अभ्यासात वापरलेले Ce-2507 SDSS इंगॉट्स तयार करण्यासाठी, शुद्ध लोखंडी नळ्यांनी सीलबंद केलेल्या Fe-Ce मास्टर अलॉयसह मिश्र घटक, वितळलेले स्टील तयार करण्यासाठी १५० किलोच्या मध्यम फ्रिक्वेन्सी इंडक्शन फर्नेसमध्ये वितळवले गेले आणि कास्टिंग मोल्डमध्ये ओतले गेले. मोजलेली रासायनिक रचना (वजन टक्के) पूरक सारणी २ मध्ये सूचीबद्ध आहे. इंगॉटला प्रथम उष्ण आकार देऊन ब्लॉक्समध्ये रूपांतरित केले जाते. त्यानंतर स्टीलला सॉलिड सोल्युशनमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी १०५०°C तापमानावर ६० मिनिटांसाठी ॲनील केले गेले आणि नंतर खोलीच्या तापमानापर्यंत पाण्यात विझवले गेले. अभ्यास केलेल्या नमुन्यांचा, फेजेस, ग्रेन साईज आणि मॉर्फोलॉजीचा अभ्यास करण्यासाठी TEM आणि DOE वापरून तपशीलवार अभ्यास केला गेला. नमुने आणि उत्पादन प्रक्रियेबद्दल अधिक तपशीलवार माहिती इतर स्रोतांमध्ये मिळू शकते⁶,⁷.
ब्लॉकच्या विरूपण दिशेला सिलेंडरचा अक्ष समांतर ठेवून, हॉट प्रेसिंगसाठी दंडगोलाकार नमुन्यांवर (φ10 मिमी × 15 मिमी) प्रक्रिया केली जाते. ग्लीबल-3800 थर्मल सिम्युलेटरचा वापर करून, 1000-1150°C या श्रेणीतील विविध तापमानांवर 0.01-10 s-1 या श्रेणीतील स्थिर स्ट्रेन रेटने उच्च-तापमान संपीडन केले गेले. विरूपणापूर्वी, तापमान प्रवणता (temperature gradient) नाहीशी करण्यासाठी नमुन्यांना निवडलेल्या तापमानावर 10 °C s-1 या दराने 2 मिनिटांसाठी गरम केले गेले. तापमानात एकसमानता आल्यानंतर, नमुन्यांना 0.7 च्या वास्तविक स्ट्रेन मूल्यापर्यंत विरूपित केले गेले. विरूपणानंतर, विरूपित रचना टिकवून ठेवण्यासाठी ते त्वरित पाण्याने शमन (quenched) केले जाते. त्यानंतर कठीण झालेले नमुने संपीडनाच्या दिशेला समांतर कापले गेले. या विशिष्ट अभ्यासासाठी, आम्ही 1050°C, 10 s-1 दराने औष्णिकरित्या विरूपित केलेला एक नमुना निवडला, कारण इतर नमुन्यांपेक्षा त्यात जास्त सूक्ष्मकठोरता (microhardness) आढळून आली होती⁷.
Ce-2507 सॉलिड सोल्युशनचे मोठे (80 × 10 × 17 mm3) नमुने LG-300 या थ्री-फेज असिंक्रोनस टू-रोल डिफॉर्मेशन मशीनवर तपासले गेले, ज्याने इतर सर्व डिफॉर्मेशन वर्गांमध्ये सर्वोत्तम यांत्रिक गुणधर्म प्रदान केले⁶. प्रत्येक मार्गासाठी स्ट्रेन रेट आणि जाडीतील घट अनुक्रमे 0.2 m·s⁻¹ आणि 5% होती.
ऑटोलॅब PGSTAT128N इलेक्ट्रोकेमिकल वर्कस्टेशनचा वापर करून, ९०% जाडी कमी करण्यासाठी कोल्ड रोलिंग (१.० समतुल्य ट्रू स्ट्रेन) आणि १०५०°C व १० s-1 वर ०.७ ट्रू स्ट्रेनपर्यंत हॉट प्रेसिंग केल्यानंतर SDSS चे इलेक्ट्रोकेमिकली मापन करण्यात आले. या वर्कस्टेशनमध्ये तीन-इलेक्ट्रोड सेल असून, त्यात रेफरन्स इलेक्ट्रोड म्हणून सॅचुरेटेड कॅलोमेल इलेक्ट्रोड, एक ग्राफाइट काउंटर इलेक्ट्रोड आणि वर्किंग इलेक्ट्रोड म्हणून SDSS नमुना आहे. नमुने ११.३ मिमी व्यासाच्या दंडगोलांमध्ये कापले गेले, ज्यांच्या बाजूंना तांब्याच्या तारा सोल्डर केल्या गेल्या. त्यानंतर नमुन्यावर इपॉक्सी रेझिन ओतले गेले, आणि वर्किंग इलेक्ट्रोड म्हणून १ सेमी² चे मोकळे क्षेत्र (दंडगोलाकार नमुन्याचा खालचा पृष्ठभाग) शिल्लक ठेवले गेले. इपॉक्सीच्या क्युरिंग दरम्यान आणि त्यानंतरच्या सँडिंग व पॉलिशिंग दरम्यान तडे जाणे टाळण्यासाठी काळजी घ्यावी. वर्किंग पृष्ठभाग १ मायक्रॉन कणांच्या आकाराच्या डायमंड पॉलिशिंग सस्पेंशनने घासून व पॉलिश करून, डिस्टिल्ड वॉटर आणि इथेनॉलने स्वच्छ करून थंड हवेत वाळवला जातो. इलेक्ट्रोकेमिकल मोजमाप करण्यापूर्वी, पॉलिश केलेले नमुने नैसर्गिक ऑक्साईड फिल्म तयार करण्यासाठी अनेक दिवस हवेत उघडे ठेवण्यात आले. स्टेनलेस स्टीलचे गंजणे जलद करण्यासाठी FeCl3 (6.0 wt.%) चे जलीय द्रावण वापरण्यात आले, जे HCl ने pH = 1.0 ± 0.01 वर स्थिर केले होते. कारण ते ASTM ने निर्दिष्ट केल्यानुसार, तीव्र ऑक्सिडायझिंग शक्ती आणि कमी pH असलेल्या आक्रमक वातावरणात आढळते. प्रस्तावित मानके G48 आणि A923 आहेत. कोणतेही मोजमाप घेण्यापूर्वी नमुने स्थिर अवस्थेच्या जवळ पोहोचण्यासाठी १ तास चाचणी द्रावणात बुडवून ठेवण्यात आले. सॉलिड सोल्युशन, हॉट-वर्क्ड आणि कोल्ड-रोल्ड नमुन्यांसाठी, इम्पेडन्स मोजमापाची वारंवारता श्रेणी 1 × 105 ~ 0.1 Hz होती, आणि ओपन-सर्किट पोटेन्शियल (OPS) 5 mV होते, जे अनुक्रमे 0.39, 0.33, आणि 0.25 VSCE होते. डेटाची पुनरुत्पादकता सुनिश्चित करण्यासाठी, कोणत्याही नमुन्याची प्रत्येक इलेक्ट्रोकेमिकल चाचणी त्याच परिस्थितीत किमान तीन वेळा पुनरावृत्त करण्यात आली.
HE-SXRD मापनांसाठी, फेज कंपोझिशन56 चे प्रमाण निश्चित करण्यासाठी कॅनडातील CLS येथील उच्च-ऊर्जा ब्रॉकहाऊस विग्लर लाइनवर 1 × 1 × 1.5 mm3 आकाराचे आयताकृती ड्युप्लेक्स स्टील ब्लॉक्स मोजले गेले. डेटा संकलन खोलीच्या तापमानावर डेबी-शेरर जिओमेट्री किंवा ट्रान्सपोर्ट जिओमेट्रीमध्ये केले गेले. LaB6 कॅलिब्रंटवर कॅलिब्रेट केलेल्या एक्स-रेची तरंगलांबी 0.212561 Å आहे, जी 58 keV शी जुळते, आणि ती प्रयोगशाळेत सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या Cu Kα (8 keV) पेक्षा खूप जास्त आहे. नमुना डिटेक्टरपासून 740 mm अंतरावर ठेवला जातो. प्रत्येक नमुन्याचे डिटेक्शन व्हॉल्यूम 0.2 × 0.3 × 1.5 mm3 आहे, जे बीमचा आकार आणि नमुन्याच्या जाडीनुसार निश्चित केले जाते. यापैकी प्रत्येक डेटा पर्किन एल्मर एरिया डिटेक्टर, फ्लॅट पॅनल एक्स-रे डिटेक्टर, 200 µm पिक्सेल, 40 × 40 cm2 वापरून, 0.3 सेकंदांच्या एक्सपोजर वेळेत आणि 120 फ्रेम्ससह संकलित करण्यात आला.
दोन निवडक मॉडेल प्रणालींची एक्स-पीईईएम (X-PEEM) मोजणी स्वीडनमधील लुंड येथील मॅक्स IV प्रयोगशाळेतील बीमलाइन मॅक्सपीईईएम (Beamline MAXPEEM) लाइनच्या पीईईएम (PEEM) एंड स्टेशनवर करण्यात आली. इलेक्ट्रोकेमिकल मोजणीप्रमाणेच नमुने तयार करण्यात आले. तयार केलेले नमुने अनेक दिवस हवेत ठेवण्यात आले आणि सिंक्रोट्रॉन फोटॉनने विकिरणित करण्यापूर्वी त्यांना अतिउच्च निर्वात कक्षात डीगॅस (degassed) करण्यात आले. बीमचे ऊर्जा विभेदन (energy resolution) हे N2 मध्ये hv = 401 eV असलेल्या उत्तेजन क्षेत्रातील N 1 s ते 1\(\pi _g^ \ast\) पर्यंतच्या आयन आउटपुट स्पेक्ट्रमचे आणि E3/2.57 वरील फोटॉन ऊर्जेच्या अवलंबनाचे मापन करून मिळवले जाते. स्पेक्ट्रल फिटने मोजलेल्या ऊर्जा श्रेणीमध्ये ΔE (स्पेक्ट्रल लाइनविड्थ) ~0.3 eV दिले. म्हणून, Fe 2p L2,3 एज, Cr 2p L2,3 एज, Ni 2p L2,3 एज, आणि Ce M4,5 एज साठी Si 1200-लाइन mm−1 ग्रेटिंगसह सुधारित SX-700 मोनोक्रोमेटरचा वापर करून बीमलाइन ऊर्जा रिझोल्यूशन E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 आणि फ्लक्स ≈1012 ph/s असा अंदाज लावण्यात आला. म्हणून, Fe 2p L2.3 एज, Cr 2p L2.3 एज, Ni 2p L2.3 एज, आणि Ce M4.5 एज साठी Si 1200-लाइन mm−1 ग्रेटिंगसह सुधारित SX-700 मोनोक्रोमेटरचा वापर करून बीमलाइन ऊर्जा रिझोल्यूशन E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 आणि फ्लक्स ≈1012 ph/s असा अंदाज लावण्यात आला. Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка было оценено как E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ > 2000 и поток ≈101010 модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 штрихов/мм для Fe кромка 2p L2,3, кромка Cr 2p L2,3, кромка, L2,3, кромка, L2,32. अशाप्रकारे, Fe एज 2p L2.3, Cr एज 2p L2.3, Ni एज 2p L2.3, आणि Ce एज M4.5 साठी 1200 लाईन्स/मिमी च्या Si ग्रेटिंगसह सुधारित SX-700 मोनोक्रोमेटर वापरून बीम चॅनेलचे ऊर्जा रिझोल्यूशन E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 आणि फ्लक्स ≈1012 f/s असा अंदाज लावण्यात आला.因此，光束线能量分辨率估计为E/ΔE = 700 eV/0.3 eV > 2000 和通量≈1012 ph/s 通过佔能量分辨率估计为E单色器和Si 1200 线mm−1 光栅用于Fe 2p L2,3 边缘、Cr 2p L2,3 边缘、Ni 2p L2,3 边缘咘弘单羘和羹缘和因此 ， 光束线 能量 分辨率 为 为 为 δe = 700 EV/0.3 EV> 2000 和 ≈1012 PH/S 通辨率单色器 和 SI 1200 线 mm-1 光栅 于 Fe 2P 2P 2P L2.3 边缘、Cr 2p L2.3 边缘、Ni 2p L2.3 边缘、Ni 2p L2.3 边缘、Ni 2p L2.3 .अशाप्रकारे, सुधारित SX-700 मोनोक्रोमेटर आणि 1200 लाइन Si ग्रेटिंग वापरताना. 3, Cr एज 2p L2.3, Ni एज 2p L2.3 आणि Ce एज M4.5.फोटॉन ऊर्जा ०.२ eV च्या टप्प्यांमध्ये वाढवा. प्रत्येक ऊर्जेवर, २० µm फील्ड ऑफ व्ह्यूमध्ये १०२४ × १०२४ पिक्सेल प्रदान करणाऱ्या २ x २ बिनिंग फायबर ऑप्टिक कनेक्शनसह TVIPS F-216 CMOS डिटेक्टर वापरून PEEM प्रतिमा रेकॉर्ड केल्या गेल्या. प्रतिमांचा एक्सपोजर वेळ ०.२ सेकंद आहे, ज्यामध्ये १६ फ्रेम्सची सरासरी काढली जाते. फोटोइलेक्ट्रॉन प्रतिमेची ऊर्जा अशा प्रकारे निवडली जाते की जास्तीत जास्त दुय्यम इलेक्ट्रॉन सिग्नल मिळेल. सर्व मोजमापे रेषीय ध्रुवीकृत फोटॉन बीमच्या सामान्य आपतनावर केली जातात. मोजमापांबद्दल अधिक माहितीसाठी, मागील अभ्यास⁵⁸ पहा. टोटल इलेक्ट्रॉन यील्ड (TEY)⁵⁹ डिटेक्शन मोड आणि X-PEEM मधील त्याच्या अनुप्रयोगाचा अभ्यास केल्यानंतर, या पद्धतीची डिटेक्शन खोली Cr सिग्नलसाठी ~४-५ nm आणि Fe सिग्नलसाठी ~६ nm असल्याचा अंदाज आहे. Cr ची खोली ऑक्साइड फिल्मच्या जाडीच्या (~४ nm)⁶⁰,⁶¹ अगदी जवळ आहे, तर Fe ची खोली ऑक्साइड फिल्मच्या जाडीपेक्षा जास्त आहे. Fe L एज जवळ गोळा केलेला XAS हा आयर्न ऑक्साईड XAS आणि मॅट्रिक्समधील FeO यांचे मिश्रण आहे. पहिल्या प्रकरणात, उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन्सची तीव्रता ही TEY मध्ये योगदान देणाऱ्या सर्व संभाव्य प्रकारच्या इलेक्ट्रॉन्समुळे असते. तथापि, शुद्ध आयर्न सिग्नलसाठी इलेक्ट्रॉन्सना ऑक्साईड थरातून जाण्यासाठी, पृष्ठभागावर पोहोचण्यासाठी आणि ॲनालायझरद्वारे गोळा केले जाण्यासाठी जास्त गतिज ऊर्जेची आवश्यकता असते. या प्रकरणात, Fe0 सिग्नल मुख्यत्वे LVV ऑगर इलेक्ट्रॉन्स आणि त्यांच्याद्वारे उत्सर्जित होणाऱ्या दुय्यम इलेक्ट्रॉन्समुळे असतो. याव्यतिरिक्त, या इलेक्ट्रॉन्समुळे मिळणारी TEY तीव्रता इलेक्ट्रॉन बाहेर पडण्याच्या मार्गादरम्यान क्षीण होते४९, ज्यामुळे आयर्न XAS मॅपमधील Fe0 ची स्पेक्ट्रल सिग्नेचर आणखी कमी होते.
डेटा क्यूब्समध्ये (X-PEEM डेटा) डेटा मायनिंग समाकलित करणे, हे बहुआयामी पद्धतीने संबंधित माहिती (रासायनिक किंवा भौतिक गुणधर्म) मिळवण्यामधील एक महत्त्वाचे पाऊल आहे. के-मीन्स क्लस्टरिंगचा वापर मशीन व्हिजन, इमेज प्रोसेसिंग, अनसुपरवाइज्ड पॅटर्न रेकग्निशन, आर्टिफिशियल इंटेलिजन्स आणि वर्गीकरणात्मक विश्लेषण²⁴ यांसारख्या अनेक क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. उदाहरणार्थ, हायपरस्पेक्ट्रल इमेज डेटाच्या क्लस्टरिंगसाठी के-मीन्स क्लस्टरिंगचा चांगला उपयोग होतो⁶². तत्त्वतः, मल्टी-ऑब्जेक्ट डेटासाठी, के-मीन्स अल्गोरिदम त्यांच्या गुणधर्मांच्या (फोटॉन ऊर्जा वैशिष्ट्ये) माहितीनुसार त्यांना सहजपणे गटबद्ध करू शकतो. के-मीन्स क्लस्टरिंग हा डेटाला K नॉन-ओव्हरलॅपिंग गटांमध्ये (क्लस्टर्स) विभागण्यासाठी एक पुनरावृत्ती अल्गोरिदम आहे, जिथे प्रत्येक पिक्सेल स्टीलच्या सूक्ष्म-संरचनात्मक रचनेतील रासायनिक विषमतेच्या स्थानिक वितरणावर अवलंबून एका विशिष्ट क्लस्टरशी संबंधित असतो. के-मीन्स अल्गोरिदममध्ये दोन पायऱ्या असतात: पहिल्या पायरीमध्ये K सेंट्रॉइड्सची गणना केली जाते आणि दुसऱ्या पायरीमध्ये प्रत्येक बिंदूला शेजारील सेंट्रॉइड्ससह एका क्लस्टरमध्ये नियुक्त केले जाते. क्लस्टरचे गुरुत्वमध्य हे त्या क्लस्टरमधील डेटा पॉइंट्सच्या (XAS स्पेक्ट्रा) अंकगणितीय सरासरीनुसार परिभाषित केले जाते. शेजारील गुरुत्वमध्यांना परिभाषित करण्यासाठी युक्लिडियन अंतरे वापरली जातात. px,y (x आणि y हे पिक्सेल्समधील रिझोल्यूशन आहेत) या इनपुट इमेजसाठी, CK हे क्लस्टरचे गुरुत्वमध्य असते; या इमेजला K-means63 वापरून K क्लस्टर्समध्ये विभागले (क्लस्टर केले) जाऊ शकते. K-means क्लस्टरिंग अल्गोरिदमच्या अंतिम पायऱ्या खालीलप्रमाणे आहेत:
पायरी २. सध्याच्या सेंट्रॉइडनुसार सर्व पिक्सेलच्या सदस्यत्वाची पदवी मोजा. उदाहरणार्थ, केंद्र आणि प्रत्येक पिक्सेल यांच्यातील युक्लिडियन अंतर d वरून याची गणना केली जाते:
पायरी ३ प्रत्येक पिक्सेलला सर्वात जवळच्या सेंट्रॉइडशी जोडा. त्यानंतर K सेंट्रॉइड स्थितींची पुनर्गणना खालीलप्रमाणे करा:
पायरी ४. सेंट्रॉइड्स एकत्र येईपर्यंत प्रक्रिया (समीकरणे (७) आणि (८)) पुन्हा करा. अंतिम क्लस्टर गुणवत्तेचे परिणाम सुरुवातीच्या सेंट्रॉइड्सच्या इष्टतम निवडीशी अत्यंत सहसंबंधित असतात⁶³. स्टीलच्या प्रतिमांच्या PEEM डेटा संरचनेसाठी, सामान्यतः X (x × y × λ) हा ३डी ॲरे डेटाचा एक घन असतो, जिथे x आणि y अक्ष अवकाशीय माहिती (पिक्सेल रिझोल्यूशन) दर्शवतात आणि λ अक्ष फोटॉनच्या ऊर्जा स्पेक्ट्रल मोडशी संबंधित असतो. X-PEEM डेटामधील स्वारस्यपूर्ण क्षेत्रे शोधण्यासाठी के-मीन्स अल्गोरिदमचा वापर केला गेला, ज्यामध्ये पिक्सेल (क्लस्टर किंवा उप-ब्लॉक) त्यांच्या स्पेक्ट्रल वैशिष्ट्यांनुसार वेगळे केले जातात आणि प्रत्येक विश्लेषकासाठी (क्लस्टर) सर्वोत्तम सेंट्रॉइड (XAS स्पेक्ट्रल वक्र) काढला जातो. याचा उपयोग अवकाशीय वितरण, स्थानिक स्पेक्ट्रल बदल, ऑक्सिडेशन वर्तन आणि रासायनिक स्थिती यांचा अभ्यास करण्यासाठी केला जातो. उदाहरणार्थ, हॉट-वर्क्ड आणि कोल्ड-रोल्ड X-PEEM मधील Fe L-एज आणि Cr L-एज क्षेत्रांसाठी के-मीन्स क्लस्टरिंग अल्गोरिदमचा वापर केला गेला. सर्वोत्तम क्लस्टर्स आणि सेंट्रॉइड्स शोधण्यासाठी विविध संख्येतील के-क्लस्टर्सची (सूक्ष्मसंरचनात्मक प्रदेशांची) चाचणी घेण्यात आली. जेव्हा आलेख प्रदर्शित केला जातो, तेव्हा पिक्सेल्सना योग्य क्लस्टर सेंट्रॉइड्समध्ये पुन्हा नियुक्त केले जाते. प्रत्येक रंग वितरण क्लस्टरच्या केंद्राशी संबंधित आहे, जे रासायनिक किंवा भौतिक वस्तूंची अवकाशीय मांडणी दर्शवते. काढलेले सेंट्रॉइड्स हे शुद्ध स्पेक्ट्राचे रेषीय संयोग आहेत.
या अभ्यासाच्या निष्कर्षांना आधार देणारी माहिती, योग्य विनंती केल्यावर संबंधित WC लेखकाकडून उपलब्ध होईल.
Sieurin, H. & Sandström, R. Fracture toughness of a welded duplex stainless steel. Sieurin, H. & Sandström, R. Fracture toughness of a welded duplex stainless steel. सियुरिन, एच. आणि सँडस्ट्रॉम, आर. Sieurin, H. & Sandström, R. Fracture toughness of welded duplex stainless steel. सियुरिन, एच. आणि सँडस्ट्रोम, आर. 焊接双相不锈钢的断裂韧性. सियुरिन, एच. आणि सँडस्ट्रॉम, आर. 焊接双相不锈钢的断裂韧性. सियुरिन, एच. आणि सँडस्ट्रॉम, आर. Sieurin, H. & Sandström, R. Fracture toughness of welded duplex stainless steels.प्रोजेक्ट. फ्रॅक्टल. फर. 73, 377–390 (2006).
अ‍ॅडम्स, एफव्ही, ओलुबाम्बी, पीए, पोटगिएटर, जेएच आणि व्हॅन डर मेरवे, जे. निवडक सेंद्रिय आम्ल आणि सेंद्रिय आम्ल/क्लोराईड वातावरणात ड्युप्लेक्स स्टेनलेस स्टीलचा गंज प्रतिरोध. अ‍ॅडम्स, एफव्ही, ओलुबाम्बी, पीए, पोटगिएटर, जेएच आणि व्हॅन डर मेरवे, जे. निवडक सेंद्रिय आम्ल आणि सेंद्रिय आम्ल/क्लोराईड वातावरणात ड्युप्लेक्स स्टेनलेस स्टीलचा गंज प्रतिरोध.अ‍ॅडम्स, एफडब्ल्यू, ओलुबाम्बी, पीए, पोटगिएटर, जे. ख. आणि व्हॅन डर मेरवे, जे. काही सेंद्रिय आम्ल आणि सेंद्रिय आम्ल/क्लोराइड असलेल्या वातावरणात ड्युप्लेक्स स्टेनलेस स्टीलचा गंज प्रतिरोध. ॲडम्स, एफव्ही, ओलुबांबी, पीए, पॉटगिएटर, जेएच आणि व्हॅन डेर मेर्वे, जे. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相स्टेनलेस स्टील在特定सेंद्रिय酸和ऑरगॅनिक酸/क्लोरीनयुक्त वातावरण 耐而性性.अ‍ॅडम्स, एफडब्ल्यू, ओलुबाम्बी, पीए, पोटगिएटर, जे. ख. आणि व्हॅन डर मेरवे, जे. काही सेंद्रिय आम्ल आणि सेंद्रिय आम्ल/क्लोराइड असलेल्या वातावरणात ड्युप्लेक्स स्टेनलेस स्टीलचा गंज प्रतिरोध.गंजरोधक. मेथड मटेर 57, 107–117 (2010).
बरेला एस. व इतर. Fe-Al-Mn-C ड्युप्लेक्स मिश्रधातूंचे क्षरण-ऑक्सिडीकरण गुणधर्म. मटेरियल्स 12, 2572 (2019).
लेव्हकोव्ह, एल., शुरीगिन, डी., डब, व्ही., कोसिरेव्ह, के. आणि बालिकोएव्ह, ए. वायू आणि तेल उत्पादन उपकरणांसाठी नवीन पिढीचे सुपर डुप्लेक्स स्टील. लेव्हकोव्ह, एल., शुरीगिन, डी., डब, व्ही., कोसिरेव्ह, के. आणि बालिकोएव्ह, ए. वायू आणि तेल उत्पादन उपकरणांसाठी नवीन पिढीचे सुपर डुप्लेक्स स्टील.लेव्हकोव्ह एल., शुरीगिन डी., डब व्ही., कोसिरेव्ह के., बालिकोएव्ह ए. तेल आणि वायू उत्पादन उपकरणांसाठी नवीन पिढीचे सुपर डुप्लेक्स स्टील.लेव्हकोव्ह एल., शुरीगिन डी., डब व्ही., कोसिरेव्ह के., बालिकोएव्ह ए. गॅस आणि तेल उत्पादन उपकरणांसाठी सुपर डुप्लेक्स स्टीलची नवीन पिढी. E3S वेबिनार. 121, 04007 (2019).
किंगक्लांग, एस. आणि उथाईसांगसुक, व्ही. ड्युप्लेक्स स्टेनलेस स्टील ग्रेड 2507 च्या उष्ण विकृतीकरण वर्तणुकीचा अभ्यास. मेटॅल. किंगक्लांग, एस. आणि उथाईसांगसुक, व्ही. ड्युप्लेक्स स्टेनलेस स्टील ग्रेड 2507 च्या उष्ण विकृतीकरण वर्तणुकीचा अभ्यास. मेटॅल. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 2507. धातू. किंगक्लांग, एस. आणि उथाईसांगसुक, व्ही. टाइप 2507 डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टीलच्या उष्ण विकृतीकरण वर्तनाचा अभ्यास. मेटॅल. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 级双相不锈钢的热变形行为研究. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507किंगक्लांग, एस. आणि उताइसानसुक, व्ही. 2507 प्रकारच्या डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टीलच्या उष्ण विकृतीकरण वर्तणुकीचा अभ्यास. मेटल.अल्मा मेटर. ट्रान्स. ए 48, 95–108 (2017).
झोऊ, टी. व इतर. सेरियम-सुधारित सुपर-डुप्लेक्स SAF 2507 स्टेनलेस स्टीलच्या सूक्ष्मसंरचना आणि यांत्रिक गुणधर्मांवर नियंत्रित कोल्ड रोलिंगचा परिणाम. अल्मा मेटर. द सायन्स. प्रोजेक्ट. A 766, 138352 (2019).
झोऊ, टी. व इतर. सेरियम-सुधारित सुपर-डुप्लेक्स SAF 2507 स्टेनलेस स्टीलची उष्ण-विरूपण-प्रेरित संरचना आणि यांत्रिक गुणधर्म. जे. अल्मा मेटर. स्टोरेज टँक. टेक्नॉलॉजी. 9, 8379–8390 (2020).
झेंग, झेड., वांग, एस., लाँग, जे., वांग, जे. आणि झेंग, के. ऑस्टेनिटिक स्टीलच्या उच्च तापमान ऑक्सिडेशन वर्तनावर दुर्मिळ पृथ्वी मूलद्रव्यांचा प्रभाव. झेंग, झेड., वांग, एस., लाँग, जे., वांग, जे. आणि झेंग, के. ऑस्टेनिटिक स्टीलच्या उच्च तापमान ऑक्सिडेशन वर्तनावर दुर्मिळ पृथ्वी मूलद्रव्यांचा प्रभाव.झेंग झेड., वांग एस., लाँग जे., वांग जे. आणि झेंग के. उच्च तापमान ऑक्सिडेशन अंतर्गत ऑस्टेनिटिक स्टीलच्या वर्तनावर दुर्मिळ पृथ्वी मूलद्रव्यांचा प्रभाव. झेंग, झेड., वांग, एस., लाँग, जे., वांग, जे. आणि झेंग, के. 稀土元素对奥氏体钢高温氧化行为的影响. झेंग, झेड., वांग, एस., लाँग, जे., वांग, जे. आणि झेंग, के.झेंग झेड., वांग एस., लाँग जे., वांग जे. आणि झेंग के. उच्च तापमान ऑक्सिडेशनमध्ये ऑस्टेनिटिक स्टीलच्या वर्तनावर दुर्मिळ पृथ्वी मूलद्रव्यांचा प्रभाव.क्षरण. विज्ञान. 164, 108359 (2020).