Terima kasih kerana melayari Nature.com. Anda menggunakan versi pelayar dengan sokongan CSS yang terhad. Untuk pengalaman terbaik, kami mengesyorkan anda menggunakan pelayar yang dikemas kini (atau melumpuhkan Mod Keserasian dalam Internet Explorer). Di samping itu, untuk memastikan sokongan berterusan, kami memaparkan laman web tanpa gaya dan JavaScript.
Memaparkan karusel tiga slaid sekaligus. Gunakan butang Sebelumnya dan Seterusnya untuk bergerak melalui tiga slaid pada satu masa atau gunakan butang gelangsar di hujungnya untuk bergerak melalui tiga slaid pada satu masa.
Keluli tahan karat yang digunakan secara meluas dan versi tempaannya tahan terhadap kakisan dalam keadaan ambien disebabkan oleh lapisan pasifasi yang terdiri daripada kromium oksida. Kakisan dan hakisan keluli biasanya dikaitkan dengan kemusnahan lapisan ini, tetapi jarang sekali dengan kemunculan ketidakhomogenan permukaan, bergantung pada tahap mikroskopik. Dalam kajian ini, heterogeniti permukaan kimia skala nano, yang dikesan oleh mikroskopi spektroskopi dan analisis kemometrik, secara tidak dijangka mendominasi keretakan dan kakisan keluli tahan karat super dupleks diubah suai cerium gulung sejuk 2507 (SDSS) semasa ubah bentuk panasnya. Walaupun mikroskopi fotoelektron sinar-X menunjukkan liputan lapisan Cr2O3 semula jadi yang agak seragam, prestasi pasifasi SDSS gulung sejuk adalah lemah disebabkan oleh taburan tempatan pulau nano kaya Fe3+ pada lapisan oksida Fe/Cr. Pengetahuan skala atom ini memberikan pemahaman yang mendalam tentang kakisan keluli tahan karat dan dijangka dapat membantu memerangi kakisan logam aloi tinggi yang serupa.
Sejak penciptaan keluli tahan karat, sifat anti-karat ferokrom telah dikaitkan dengan kromium, yang membentuk oksida/oksihidroksida yang kuat dan mempamerkan sifat pasif dalam kebanyakan persekitaran. Berbanding dengan keluli tahan karat konvensional (austenit dan ferit) 1, 2, 3, keluli tahan karat super dupleks (SDSS) mempunyai rintangan kakisan yang lebih baik dan sifat mekanikal yang sangat baik. Kekuatan mekanikal yang meningkat membolehkan reka bentuk yang lebih ringan dan lebih padat. Sebaliknya, SDSS yang ekonomik mempunyai rintangan yang tinggi terhadap kakisan lubang dan celah, menghasilkan hayat perkhidmatan yang lebih lama, sekali gus meluaskan aplikasinya kepada kawalan pencemaran, kontena kimia dan industri minyak dan gas luar pesisir4. Walau bagaimanapun, julat suhu rawatan haba yang sempit dan kebolehbentukan yang lemah menghalang aplikasi praktikalnya yang luas. Oleh itu, SDSS diubah suai untuk meningkatkan prestasi di atas. Contohnya, pengubahsuaian Ce telah diperkenalkan dalam SDSS 2507 (Ce-2507) dengan kandungan nitrogen yang tinggi6,7,8. Unsur nadir bumi (Ce) pada kepekatan 0.08 wt.% yang sesuai mempunyai kesan yang baik terhadap sifat mekanikal DSS, kerana ia meningkatkan penghalusan butiran dan kekuatan sempadan butiran. Rintangan haus dan kakisan, kekuatan tegangan dan kekuatan alah, serta kebolehkerjaan panas juga dipertingkatkan9. Sejumlah besar nitrogen boleh menggantikan kandungan nikel yang mahal, menjadikan SDSS lebih kos efektif10.
Baru-baru ini, SDSS telah diubah bentuk secara plastik pada pelbagai suhu (kriogenik, sejuk dan panas) untuk mencapai sifat mekanikal yang sangat baik6,7,8. Walau bagaimanapun, rintangan kakisan SDSS yang sangat baik disebabkan oleh kehadiran filem oksida nipis pada permukaan dipengaruhi oleh banyak faktor seperti heterogeniti yang wujud disebabkan oleh kehadiran fasa heterogen dengan sempadan butiran yang berbeza, mendakan yang tidak diingini dan tindak balas yang berbeza.7. Oleh itu, kajian sifat domain mikroskopik filem sedemikian sehingga ke tahap struktur elektronik menjadi penting untuk memahami kakisan SDSS dan memerlukan teknik eksperimen yang kompleks. Setakat ini, kaedah sensitif permukaan seperti spektroskopi elektron Auger11 dan spektroskopi fotoelektron sinar-X12,13,14,15 dan mikroskopi fotopemancaran sinar-X keras (HAX-PEEM)16 secara amnya gagal mengesan perbezaan kimia dalam lapisan permukaan. Beberapa kajian baru-baru ini telah mengaitkan pengoksidaan kromium setempat dengan kelakuan kakisan keluli tahan karat austenit17, keluli martensit18 dan SDSS19,20 yang diperhatikan. Walau bagaimanapun, kajian ini tertumpu terutamanya pada kesan heterogeniti Cr (contohnya, keadaan pengoksidaan Cr3+) terhadap rintangan kakisan. Heterogeniti lateral dalam keadaan pengoksidaan unsur boleh disebabkan oleh sebatian berbeza dengan unsur konstituen yang sama, seperti oksida besi. Sebatian ini, yang telah mewarisi saiz kecil hasil daripada rawatan termomekanikal, berada berdekatan antara satu sama lain, tetapi berbeza dalam komposisi dan keadaan pengoksidaan16,21. Oleh itu, untuk mengesan keretakan filem oksida dan pembentukan lubang berikutnya, adalah perlu untuk memahami heterogeniti permukaan pada peringkat mikroskopik. Walaupun terdapat keperluan ini, anggaran kuantitatif seperti heterogeniti lateral dalam pengoksidaan, terutamanya untuk Fe pada skala nano dan atom, masih kurang, dan korelasinya dengan rintangan kakisan masih belum diterokai. Sehingga baru-baru ini, keadaan kimia pelbagai unsur, seperti Fe dan Ca22, pada sampel keluli dicirikan secara kuantitatif menggunakan mikroskop fotoelektron sinar-X lembut (X-PEEM) dalam kemudahan sinaran sinkrotron skala nano. Digabungkan dengan spektroskopi penyerapan sinar-X sensitif kimia (XAS), X-PEEM membolehkan pengukuran XAS dengan resolusi spatial dan spektrum yang tinggi, memberikan maklumat kimia tentang komposisi unsur dan keadaan kimianya dengan resolusi spatial sehingga skala dua puluh tiga nanometer. Pemerhatian spektromikroskopik permulaan ini memudahkan pemerhatian kimia tempatan dan dapat menunjukkan perubahan kimia dalam ruang lapisan besi yang belum pernah disiasat sebelum ini.
Kajian ini memperluaskan kelebihan PEEM dalam mengesan perbezaan kimia pada skala nano dan membentangkan kaedah analisis permukaan peringkat atom yang bernas untuk memahami kelakuan kakisan Ce-2507. Ia menggunakan pendekatan kemometrik K-means24 berkelompok untuk memetakan homogeniti kimia (hetero) global unsur-unsur yang terlibat, yang keadaan kimianya dibentangkan dalam perwakilan statistik. Berbeza dengan kakisan yang dimulakan oleh pemusnahan filem kromium oksida dalam kes tradisional, kurang pempasifan dan rintangan kakisan yang lebih rendah kini dikaitkan dengan pulau nano kaya Fe3+ setempat berhampiran lapisan oksida Fe/Cr, yang mungkin merupakan sifat pelindung. Oksida memusnahkan filem bertitik dan menyebabkan kakisan.
Tingkah laku menghakis SDSS 2507 yang cacat pertama kali dinilai menggunakan ukuran elektrokimia. Pada rajah 1, Rajah 1 menunjukkan lengkung Nyquist dan Bode untuk sampel terpilih dalam larutan akueus FeCl3 yang berasid (pH = 1) pada suhu bilik. Elektrolit terpilih bertindak sebagai agen pengoksidaan yang kuat, yang mencirikan kecenderungan filem pempasifan untuk rosak. Walaupun bahan tersebut tidak mengalami lubang yang stabil pada suhu bilik, analisis tersebut memberikan gambaran tentang kemungkinan kejadian kegagalan dan kakisan berikutnya. Litar setara (Rajah 1d) digunakan untuk menyesuaikan spektrum spektroskopi impedans elektrokimia (EIS), dan keputusan pemadanan yang sepadan ditunjukkan dalam Jadual 1. Separuh bulatan yang tidak lengkap muncul dalam spesimen yang dirawat larutan dan dikerjakan panas, manakala separuh bulatan termampat muncul dalam spesimen yang digulung sejuk (Rajah 1b). Dalam spektroskopi EIS, jejari separuh bulatan boleh dianggap sebagai rintangan pengkutuban (Rp)25,26. Rp landasan yang dirawat dengan larutan dalam Jadual 1 adalah kira-kira 135 kΩ cm–2, walau bagaimanapun, nilai landasan landasan kerja panas dan gelek sejuk adalah jauh lebih rendah, masing-masing 34.7 dan 2.1 kΩ cm–2. Pengurangan ketara dalam Rp ini menunjukkan kesan buruk ubah bentuk plastik terhadap pasivasi dan rintangan kakisan, seperti yang ditunjukkan dalam laporan sebelumnya27,28,29,30.
a Nyquist, b, c Gambarajah impedans dan fasa Bode, dan d model litar setara yang sepadan, dengan RS ialah rintangan elektrolit, Rp ialah rintangan pengkutuban, dan QCPE ialah oksida elemen fasa malar yang digunakan untuk memodelkan kapasitans bukan ideal (n). Pengukuran EIS dibuat pada potensi litar terbuka.
Pemalar serentak ditunjukkan dalam plot Bode, dengan dataran tinggi dalam julat frekuensi tinggi yang mewakili rintangan elektrolit RS26. Apabila frekuensi berkurangan, impedans meningkat dan sudut fasa negatif ditemui, menunjukkan dominasi kapasitans. Sudut fasa meningkat, mengekalkan maksimum pada julat frekuensi yang agak luas, dan kemudian berkurangan (Rajah 1c). Walau bagaimanapun, dalam ketiga-tiga kes, maksimum ini masih kurang daripada 90°, menunjukkan tingkah laku kapasitif yang tidak ideal disebabkan oleh penyebaran kapasitif. Oleh itu, elemen fasa pemalar QCPE (CPE) digunakan untuk mewakili taburan kapasitans antara muka yang timbul daripada kekasaran permukaan atau ketidakhomogenan, terutamanya pada skala atom, geometri fraktal, keliangan elektrod, potensi tidak seragam, dan geometri dengan bentuk elektrod31,32. Impedans CPE:
di mana j ialah nombor khayalan dan ω ialah frekuensi sudut. QCPE ialah pemalar bebas frekuensi yang berkadar terus dengan luas terbuka berkesan elektrolit. n ialah nombor kuasa tanpa dimensi yang menggambarkan sisihan kapasitor daripada kapasitans ideal, iaitu semakin hampir n kepada 1, semakin hampir CPE kepada kapasitif tulen, manakala jika n hampir kepada sifar, ia kelihatan resistif. Sisihan kecil n, hampir kepada 1, menunjukkan kelakuan kapasitif permukaan yang tidak ideal selepas ujian polarisasi. QCPE SDSS gulung sejuk adalah jauh lebih tinggi daripada rakan sejawatnya, bermakna kualiti permukaan kurang seragam.
Selaras dengan kebanyakan sifat rintangan kakisan keluli tahan karat, kandungan Cr SDSS yang agak tinggi secara amnya menghasilkan rintangan kakisan SDSS yang sangat baik disebabkan oleh kehadiran filem oksida pelindung pasif pada permukaan17. Filem pasif sedemikian biasanya kaya dengan oksida Cr3+ dan/atau hidroksida, terutamanya dalam kombinasi dengan Fe2+, oksida Fe3+ dan/atau (oksi)hidroksida33. Walaupun keseragaman permukaan, lapisan oksida pasif dan tiada keretakan permukaan yang diperhatikan mengikut ukuran mikroskopik6,7, sifat kakisan SDSS kerja panas dan gulung sejuk adalah berbeza, jadi kajian mendalam tentang ciri-ciri mikrostruktur adalah perlu untuk ubah bentuk keluli.
Mikrostruktur keluli tahan karat yang cacat telah dikaji secara kuantitatif menggunakan sinar-X bertenaga tinggi intrinsik dan sinkrotron (Rajah Tambahan 1, 2). Analisis terperinci disediakan dalam Maklumat Tambahan. Walaupun terdapat konsensus umum tentang jenis fasa utama, perbezaan dalam pecahan fasa pukal telah ditemui, yang disenaraikan dalam Jadual Tambahan 1. Perbezaan ini mungkin disebabkan oleh pecahan fasa tidak homogen pada permukaan dan dalam isipadu, yang dipengaruhi oleh kedalaman pengesanan pembelauan sinar-X (XRD) yang berbeza. ) dengan sumber tenaga foton insiden yang berbeza34. Pecahan austenit yang agak tinggi dalam spesimen gulung sejuk yang ditentukan oleh XRD daripada sumber makmal menunjukkan pasifasi yang lebih baik dan kemudian rintangan kakisan yang lebih baik35, manakala keputusan yang lebih tepat dan statistik menunjukkan trend yang bertentangan dalam pecahan fasa. Di samping itu, rintangan kakisan keluli juga bergantung pada tahap penghalusan butiran, pengurangan saiz butiran, peningkatan mikrodeformasi dan ketumpatan kehelan yang berlaku semasa rawatan termomekanikal36,37,38. Spesimen yang dikerjakan panas menunjukkan sifat yang lebih berbutir, menunjukkan butiran bersaiz mikron, manakala cincin licin yang diperhatikan dalam spesimen gulung sejuk (Rajah Tambahan 3) menunjukkan penghalusan butiran yang ketara kepada saiz nano dalam kajian terdahulu. Ini sepatutnya menggalakkan pembentukan filem pasif dan peningkatan rintangan kakisan. Ketumpatan kehelan yang lebih tinggi biasanya dikaitkan dengan rintangan yang lebih rendah terhadap lubang, yang sepadan dengan pengukuran elektrokimia.
Perubahan dalam keadaan kimia mikrodomain unsur utama telah dikaji secara sistematik menggunakan X-PEEM. Walaupun terdapat lebih banyak unsur pengaloi, Cr, Fe, Ni dan Ce39 dipilih di sini, memandangkan Cr ialah unsur utama untuk membentuk filem pasif, Fe ialah unsur utama untuk keluli, dan Ni meningkatkan pasifasi dan mengimbangi fasa ferit-austenit. Struktur dan pengubahsuaian adalah tujuan Ce. Dengan menala tenaga pancaran sinkrotron, XAS menangkap ciri-ciri utama Cr (tepi L2.3), Fe (tepi L2.3), Ni (tepi L2.3), dan Ce (tepi M4.5) dari permukaan. -2507 SDSS. Analisis data yang sesuai telah dilakukan dengan memasukkan penentukuran tenaga dengan data yang diterbitkan (cth. XAS pada Fe L2, 3 rusuk40,41).
Pada rajah 2, Rajah 2 menunjukkan imej X-PEEM bagi Ce-2507 SDSS yang dikerjakan panas (Rajah 2a) dan digulung sejuk (Rajah 2d) dan tepi XAS Cr dan Fe L2,3 yang sepadan pada kedudukan yang ditanda secara individu. Tepi L2,3 XAS meneroka keadaan elektron 3d yang tidak diduduki selepas fotopengujaan pada tahap pemisahan orbit spin 2p3/2 (tepi L3) dan 2p1/2 (tepi L2). Maklumat tentang keadaan valens Cr diperoleh daripada analisis pembelauan sinar-X bagi tepi L2,3 dalam Rajah 2b,d. Perbandingan pautan. 42, 43 menunjukkan bahawa empat puncak A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV), dan D (582.2 eV) diperhatikan berhampiran tepi L3, mencerminkan ion Cr3+ oktahedral, Cr2O3 yang sepadan. Spektrum eksperimen adalah selaras dengan pengiraan teori, seperti yang ditunjukkan dalam panel b dan e, yang diperoleh daripada berbilang pengiraan medan kristal pada antara muka Cr L2.3 menggunakan medan kristal 2.0 eV44. Kedua-dua permukaan SDSS kerja panas dan gelek sejuk disalut dengan lapisan Cr2O3 yang agak seragam.
a Imej terma SDSS yang terbentuk panas X-PEEM sepadan dengan tepi b Cr L2.3 dan tepi c Fe L2.3, d Imej terma X-PEEM SDSS tergelek sejuk sepadan dengan tepi e Cr L2.3 dan f Fe L2.3 sisi (e). Spektrum XAS yang diplotkan pada pelbagai kedudukan ruang yang ditanda pada imej terma (a, d) oleh garis putus-putus oren dalam (b) dan (e) mewakili spektrum XAS simulasi Cr3+ dengan nilai medan kristal 2.0 eV. Untuk imej X-PEEM, palet terma digunakan untuk meningkatkan kebolehbacaan imej, di mana warna dari biru ke merah adalah berkadar dengan keamatan penyerapan sinar-X (dari rendah ke tinggi).
Terlepas dari persekitaran kimia unsur-unsur logam ini, keadaan kimia penambahan unsur pengaloi Ni dan Ce untuk kedua-dua sampel kekal sama. Lukisan tambahan. Pada rajah 5-9, tunjukkan imej X-PEEM dan spektrum XAS yang sepadan untuk Ni dan Ce pada pelbagai kedudukan pada permukaan spesimen kerja panas dan gulung sejuk. Ni XAS menunjukkan keadaan pengoksidaan Ni2+ di seluruh permukaan spesimen kerja panas dan gulung sejuk yang diukur (Perbincangan Tambahan). Perlu diperhatikan bahawa dalam kes spesimen kerja panas, isyarat XAS Ce tidak diperhatikan, manakala spektrum Ce3+ spesimen gulung sejuk diperhatikan pada satu titik. Pemerhatian bintik Ce dalam sampel gulung sejuk menunjukkan bahawa Ce terutamanya wujud dalam bentuk mendakan.
Dalam SDSS yang terubah bentuk secara terma, tiada perubahan struktur tempatan dalam XAS diperhatikan pada pinggir Fe L2.3 (Rajah 2c). Walau bagaimanapun, seperti yang ditunjukkan dalam rajah 2f, matriks Fe mengubah keadaan kimianya secara mikroskopik pada tujuh titik yang dipilih secara rawak dalam SDSS yang digulung sejuk. Di samping itu, untuk mendapatkan gambaran yang tepat tentang perubahan keadaan Fe di lokasi yang dipilih dalam Rajah 2f, kajian permukaan tempatan telah dijalankan (Rajah 3 dan Rajah Tambahan 10) di mana kawasan bulat yang lebih kecil telah dipilih. Spektrum XAS bagi pinggir Fe L2,3 bagi sistem α-Fe2O3 dan oksida oktahedral Fe2+ telah dimodelkan menggunakan pengiraan medan kristal berganda menggunakan medan kristal 1.0 (Fe2+) dan 1.0 (Fe3+)44. Kami perhatikan bahawa α-Fe2O3 dan γ-Fe2O3 mempunyai simetri tempatan yang berbeza45,46, Fe3O4 mempunyai gabungan kedua-dua Fe2+ & Fe3+,47, dan FeO45 sebagai oksida Fe2+ divalen secara formal (3d6). Kami perhatikan bahawa α-Fe2O3 dan γ-Fe2O3 mempunyai simetri tempatan yang berbeza45,46, Fe3O4 mempunyai gabungan kedua-dua Fe2+ & Fe3+,47, dan FeO45 sebagai oksida Fe2+ divalen secara formal (3d6).Perhatikan bahawa α-Fe2O3 dan γ-Fe2O3 mempunyai simetri tempatan yang berbeza45,46, Fe3O4 menggabungkan kedua-dua Fe2+ dan Fe3+,47 dan FeO45 dalam bentuk oksida divalen formal Fe2+ (3d6).Perhatikan bahawa α-Fe2O3 dan γ-Fe2O3 mempunyai simetri tempatan yang berbeza45,46, Fe3O4 mempunyai gabungan Fe2+ dan Fe3+,47 dan FeO45 bertindak sebagai oksida Fe2+ divalen formal (3d6). Semua ion Fe3+ dalam α-Fe2O3 hanya mempunyai kedudukan Oh, manakala γ-Fe2O3 biasanya dinyatakan sebagai spinel Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]egO4 dengan kekosongan dalam kedudukan eg. Oleh itu, ion Fe3+ dalam γ-Fe2O3 mempunyai kedudukan Td dan Oh. Seperti yang dinyatakan dalam kajian terdahulu, walaupun nisbah keamatan kedua-duanya berbeza, nisbah keamatan eg/t2g ialah ≈1, manakala dalam kes ini nisbah keamatan yang diperhatikan eg/t2g adalah kira-kira 1. Ini menolak kemungkinan hanya Fe3+ yang hadir dalam kes ini. Memandangkan kes Fe3O4 dengan kombinasi Fe2+ dan Fe3+, diketahui bahawa ciri pertama yang lebih lemah (kuat) di pinggir L3 Fe menunjukkan kekosongan yang lebih kecil (lebih besar) dalam keadaan t2g. Ini terpakai kepada Fe2+ (Fe3+), yang menunjukkan peningkatan dalam tanda pertama yang menunjukkan peningkatan dalam kandungan Fe2+47. Keputusan ini menunjukkan bahawa Fe2+ dan γ-Fe2O3, α-Fe2O3 dan/atau Fe3O4 mendominasi pada permukaan komposit yang digulung sejuk.
Imej terma elektron fotopancaran yang diperbesarkan bagi spektrum XAS (a, c) dan (b, d) merentasi pinggir Fe L2,3 pada pelbagai kedudukan ruang dalam kawasan 2 dan E yang dipilih dalam Rajah 2d.
Data eksperimen yang diperoleh (Rajah 4a dan Rajah Tambahan 11) telah diplot dan dibandingkan dengan sebatian tulen 40, 41, 48. Pada asasnya, tiga jenis spektrum XAS tepi-L Fe yang diperhatikan secara eksperimen (XAS-1, XAS-2 dan XAS-3: Rajah 4a) telah diperhatikan di lokasi yang berbeza secara ruang. Khususnya, spektrum yang serupa dengan 2-a (dilambangkan sebagai XAS-1) dalam Rajah 3b telah diperhatikan di seluruh kawasan yang diminati, diikuti oleh spektrum 2-b (dilabelkan XAS-2), manakala spektrum yang serupa dengan E-3 diperhatikan dalam rajah 3d (dirujuk sebagai XAS-3) telah diperhatikan di lokasi setempat tertentu. Biasanya, empat parameter digunakan untuk mengenal pasti keadaan valens yang terdapat dalam sampel prob: (1) ciri spektrum L3 dan L2, (2) kedudukan tenaga ciri L3 dan L2, (3) perbezaan tenaga L3-L2, (4) nisbah keamatan L2 /L3. Menurut pemerhatian visual (Rajah 4a), ketiga-tiga komponen Fe, iaitu Fe0, Fe2+, dan Fe3+, terdapat pada permukaan SDSS yang dikaji. Nisbah keamatan yang dikira L2/L3 juga menunjukkan kehadiran ketiga-tiga komponen tersebut.
a Memperhatikan tiga data eksperimen berbeza (garis pepejal XAS-1, XAS-2 dan XAS-3 sepadan dengan 2-a, 2-b dan E-3 dalam Rajah 2 dan Rajah 3) berbanding dengan XAS simulasi. Perbandingan spektrum, oktahedron Fe2+, Fe3+, nilai medan kristal masing-masing 1.0 eV dan 1.5 eV, b–d Mengukur data eksperimen (XAS-1, XAS-2, XAS-3) dan data LCF dioptimumkan yang sepadan (garis hitam pepejal), dan perbandingan spektrum XAS-3 dengan piawaian Fe3O4 (keadaan campuran Fe) dan Fe2O3 (Fe3+ tulen).
Padanan kombinasi linear (LCF) bagi tiga piawaian40,41,48 telah digunakan untuk mengukur komposisi oksida besi. LCF telah dilaksanakan untuk tiga spektrum XAS tepi-L Fe terpilih yang menunjukkan kontras tertinggi, iaitu XAS-1, XAS-2 dan XAS-3, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4b–d. Bagi kelengkapan LCF, 10% Fe0 telah dipertimbangkan dalam semua kes disebabkan oleh birai kecil yang kami perhatikan dalam semua data dan hakikat bahawa logam ferus merupakan komponen utama keluli. Sesungguhnya, kedalaman percubaan X-PEEM untuk Fe (~6 nm)49 adalah lebih besar daripada ketebalan lapisan pengoksidaan yang dianggarkan (sedikit > 4 nm), yang membolehkan pengesanan isyarat daripada matriks besi (Fe0) di bawah lapisan pempasifan. Sesungguhnya, kedalaman percubaan X-PEEM untuk Fe (~6 nm)49 adalah lebih besar daripada ketebalan lapisan pengoksidaan yang dianggarkan (sedikit > 4 nm), yang membolehkan pengesanan isyarat daripada matriks besi (Fe0) di bawah lapisan pempasifan. Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм)49 больше, чем предполагаемая толщина слоя окислониго (> 4 tahun) обнаружить сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. Sesungguhnya, kedalaman prob X-PEEM untuk Fe (~6 nm)49 adalah lebih besar daripada ketebalan lapisan pengoksidaan yang diandaikan (sedikit >4 nm), yang membolehkan isyarat daripada matriks besi (Fe0) dikesan di bawah lapisan pempasifan.Malah, X-PEEM mengesan Fe (~6 nm)49 lebih dalam daripada ketebalan lapisan oksida yang dijangkakan (lebih sedikit daripada 4 nm), membolehkan pengesanan isyarat daripada matriks besi (Fe0) di bawah lapisan pasifasi. Pelbagai kombinasi Fe2+ dan Fe3+ telah dilakukan untuk mencari penyelesaian terbaik untuk data eksperimen yang diperhatikan. Pada rajah, Rajah 4b menunjukkan gabungan Fe2+ dan Fe3+ dalam spektrum XAS-1, di mana perkadaran Fe2+ dan Fe3+ adalah hampir, kira-kira 45%, yang menunjukkan keadaan pengoksidaan campuran Fe. Manakala untuk spektrum XAS-2, peratusan Fe2+ dan Fe3+ masing-masing menjadi ~30% dan 60%. Kandungan Fe2+ adalah lebih rendah daripada Fe3+. Nisbah Fe2+ kepada Fe3 iaitu 1:2 bermakna Fe3O4 boleh dibentuk pada nisbah ion Fe yang sama. Di samping itu, bagi spektrum XAS-3, peratusan Fe2+ dan Fe3+ berubah kepada ~10% dan 80%, menunjukkan penukaran Fe2+ kepada Fe3+ yang lebih tinggi. Seperti yang dinyatakan di atas, Fe3+ boleh datang daripada α-Fe2O3, γ-Fe2O3 atau Fe3O4. Untuk memahami sumber Fe3+ yang paling berkemungkinan, spektrum XAS-3 diplotkan bersama pelbagai piawaian Fe3+ dalam Rajah 4e yang menunjukkan persamaan dengan kedua-dua piawaian apabila Puncak B dipertimbangkan. Walau bagaimanapun, keamatan bahu (A: daripada Fe2+) dan nisbah keamatan B/A menunjukkan bahawa spektrum XAS-3 hampir tetapi tidak sama dengan γ-Fe2O3. Berbanding dengan γ-Fe2O3 pukal, keamatan Fe 2p XAS puncak A SDSS sedikit lebih tinggi (Rajah 4e), yang menunjukkan keamatan Fe2+ yang lebih tinggi. Walaupun spektrum XAS-3 adalah serupa dengan γ-Fe2O3, di mana Fe3+ terdapat dalam kedua-dua kedudukan Oh dan Td, pengenalpastian keadaan valens yang berbeza dan koordinasi hanya melalui pinggir L2,3 atau nisbah keamatan L2/L3 masih menjadi masalah, topik perbincangan yang berulang disebabkan oleh kerumitan pelbagai faktor yang terlibat dalam spektrum akhir41.
Selain diskriminasi spektrum keadaan kimia bagi kawasan terpilih yang dihuraikan di atas, heterogeniti kimia global bagi unsur utama Cr dan Fe telah dinilai dengan mengklasifikasikan semua spektrum XAS yang diperoleh pada permukaan sampel menggunakan kaedah pengelompokan K-means. Profil tepi CrL telah ditetapkan sedemikian rupa untuk membentuk dua kluster optimum yang diagihkan secara spatial dalam spesimen kerja panas dan gelek sejuk yang ditunjukkan dalam Rajah 5. Jelas bahawa tiada perubahan struktur tempatan diperhatikan, kerana dua sentroid spektrum XAS Cr sangat serupa. Bentuk spektrum kedua-dua kluster ini hampir sama dengan yang sepadan dengan Cr2O342, yang bermaksud bahawa lapisan Cr2O3 diagihkan secara relatif seragam di atas SDSS.
satu gugusan kawasan tepi-L Cr yang bermaksud K, b sentroid XAS yang sepadan. Keputusan perbandingan X-PEEM bermakna-K bagi SDSS tergelek sejuk: c gugusan kawasan tepi bermakna-K bagi Cr L2,3 dan d sentroid XAS yang sepadan.
Untuk menggambarkan peta pinggir FeL yang lebih kompleks, empat dan lima kluster yang dioptimumkan dan sentroid yang berkaitan (taburan spektrum) masing-masing digunakan untuk spesimen kerja panas dan gulung sejuk. Oleh itu, peratusan (%) Fe2+ dan Fe3+ boleh diperoleh dengan melaraskan LCF yang ditunjukkan dalam Rajah 4. Potensi pseudoelektrod Epseudo sebagai fungsi Fe0 digunakan untuk mendedahkan ketidakhomogenan mikrokimia filem oksida permukaan. Epseudo dianggarkan secara kasar oleh peraturan pencampuran,
di mana \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) bersamaan dengan \(\rm{Fe} + 2e^ – \to\rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), iaitu masing-masing 0.440 dan 0.036 V. Kawasan yang mempunyai potensi yang lebih rendah mempunyai kandungan sebatian Fe3+ yang lebih tinggi. Taburan potensi dalam sampel yang berubah bentuk secara terma mempunyai watak berlapis dengan perubahan maksimum kira-kira 0.119 V (Rajah 6a,b). Taburan potensi ini berkait rapat dengan topografi permukaan (Rajah 6a). Tiada perubahan berkaitan kedudukan lain diperhatikan di bahagian dalam lamelar yang mendasarinya (Rajah 6b). Sebaliknya, untuk gabungan oksida yang berbeza dengan kandungan Fe2+ dan Fe3+ yang berbeza dalam SDSS tergelek sejuk, sifat pseudopotensial yang tidak seragam dapat diperhatikan (Rajah 6c, d). Oksida Fe3+ dan/atau (oksi)hidroksida merupakan komponen utama kakisan dalam keluli dan telap terhadap oksigen dan air50. Dalam kes ini, dapat dilihat bahawa pulau-pulau yang kaya dengan Fe3+ tersebar secara setempat dan boleh dianggap sebagai kawasan kakisan. Dalam kes ini, kecerunan dalam medan potensi, dan bukannya nilai mutlak potensi, boleh dianggap sebagai penunjuk untuk penyetempatan kawasan kakisan aktif51. Taburan Fe2+ dan Fe3+ yang tidak homogen ini pada permukaan SDSS gulung sejuk boleh mengubah sifat kimia setempat dan menyediakan luas permukaan yang lebih berkesan dalam keretakan filem oksida dan tindak balas kakisan, sekali gus membolehkan matriks logam di bawahnya terus menghakis, mengakibatkan ketidakhomogenan dalaman. dan mengurangkan ciri-ciri pelindung lapisan pasif.
Gugusan K-puratan bagi kawasan pinggir Fe L2,3 dan sentroid XAS yang sepadan untuk a–c X-PEEM kerja panas dan d–f SDSS gulung sejuk. plot gugusan a, d K-puratan yang ditindih pada imej X-PEEM. Potensi pseudoelektrod yang dianggarkan (epseudo) disebut bersama gambar rajah gugusan K-puratan. Kecerahan imej X-PEEM seperti warna dalam Rajah 2 adalah berkadar terus dengan keamatan penyerapan sinar-X.
Cr yang agak seragam tetapi keadaan kimia Fe yang berbeza membawa kepada asal usul keretakan filem oksida dan corak kakisan yang berbeza dalam Ce-2507 yang digulung panas dan digulung sejuk. Sifat Ce-2507 yang digulung sejuk ini diketahui umum. Berkenaan dengan pembentukan oksida dan hidroksida Fe dalam udara atmosfera, tindak balas berikut ditutup dalam kajian ini sebagai tindak balas neutral:
Berdasarkan pengukuran X-PEEM, tindak balas di atas berlaku dalam kes berikut. Bahu kecil yang sepadan dengan Fe0 dikaitkan dengan besi logam di bawahnya. Tindak balas Fe logam dengan persekitaran membawa kepada pembentukan lapisan Fe(OH)2 (persamaan (5)), yang menguatkan isyarat Fe2+ dalam XAS tepi L Fe. Pendedahan berpanjangan kepada udara akan mengakibatkan pembentukan oksida Fe3O4 dan/atau Fe2O3 selepas Fe(OH)252,53. Dua jenis Fe yang stabil, Fe3O4 dan Fe2O3, juga boleh terbentuk dalam lapisan pelindung yang kaya dengan Cr3+, di mana Fe3O4 lebih menyukai struktur yang seragam dan kohesif. Kehadiran kedua-duanya menghasilkan keadaan pengoksidaan campuran (spektrum XAS-1). Spektrum XAS-2 terutamanya sepadan dengan Fe3O4. Manakala spektrum XAS-3 yang diperhatikan pada beberapa kedudukan menunjukkan penukaran lengkap kepada γ-Fe2O3. Oleh kerana sinar-X yang tidak dibalut mempunyai kedalaman penembusan kira-kira 50 nm, isyarat dari lapisan bawah menghasilkan keamatan puncak A yang lebih tinggi.
Spektrum XRD menunjukkan bahawa komponen Fe dalam filem oksida mempunyai struktur berlapis, yang digabungkan dengan lapisan oksida Cr. Berbeza dengan ciri pasifasi kakisan disebabkan oleh ketidakhomogenan tempatan Cr2O317, walaupun lapisan Cr2O3 seragam dalam kajian ini, rintangan kakisan yang rendah diperhatikan dalam kes ini, terutamanya untuk sampel gulung sejuk. Tingkah laku yang diperhatikan boleh difahami sebagai heterogeniti keadaan pengoksidaan kimia lapisan atas (Fe) yang mempengaruhi prestasi kakisan. Pemindahan ion logam atau oksigen yang perlahan dalam kekisi disebabkan oleh stoikiometri yang sama pada lapisan atas (Fe oksida) dan bawah (Cr oksida)52,53 membawa kepada interaksi (lekatan) yang lebih baik antara mereka. Ini seterusnya meningkatkan rintangan kakisan. Oleh itu, stoikiometri berterusan, iaitu satu keadaan pengoksidaan Fe, adalah lebih baik daripada perubahan stoikiometri yang mendadak. SDSS yang berubah bentuk secara terma mempunyai permukaan yang lebih seragam dan lapisan pelindung yang lebih padat, yang memberikan rintangan kakisan yang lebih baik. Walau bagaimanapun, bagi SDSS gulung sejuk, kehadiran pulau-pulau kaya Fe3+ di bawah lapisan pelindung memusnahkan integriti permukaan dan menyebabkan kakisan galvanik pada substrat berdekatan, yang membawa kepada penurunan dalam Rp (Jadual 1) dalam spektrum EIS dan rintangan kakisannya. Oleh itu, pulau-pulau yang tersebar secara tempatan yang kaya dengan Fe3+ disebabkan oleh ubah bentuk plastik terutamanya mempengaruhi prestasi rintangan kakisan, yang merupakan satu kejayaan dalam kajian ini. Oleh itu, kajian ini membentangkan spektromikrograf pengurangan rintangan kakisan akibat ubah bentuk plastik sampel SDSS yang dikaji.
Tambahan pula, walaupun pengaloian nadir bumi dalam keluli fasa dua menunjukkan prestasi yang lebih baik, interaksi elemen tambahan ini dengan matriks keluli individu dari segi kelakuan kakisan masih sukar difahami berdasarkan pemerhatian mikroskopi spektroskopi. Isyarat Ce (di sepanjang tepi-M XAS) hanya muncul pada beberapa kedudukan semasa penggelek sejuk, tetapi hilang semasa ubah bentuk panas SDSS, menunjukkan pemendapan tempatan Ce dalam matriks keluli dan bukannya pengaloian homogen. Walaupun sifat mekanikal SDSS tidak bertambah baik6,7, kehadiran REE mengurangkan saiz rangkuman dan dianggap dapat menyekat lubang pada asalan54.
Kesimpulannya, kajian ini mendedahkan kesan heterogeniti permukaan terhadap kakisan 2507 SDSS yang diubah suai dengan cerium dengan mengukur kandungan kimia komponen nano. Kami menjawab persoalan mengapa keluli tahan karat menghakis walaupun disalut dengan lapisan oksida pelindung dengan mengkaji secara kuantitatif mikrostruktur, keadaan kimia ciri permukaan dan pemprosesan isyarat menggunakan pengelompokan K-means. Telah terbukti bahawa pulau-pulau yang kaya dengan Fe3+, termasuk koordinasi oktahedral dan tetrahedralnya di seluruh struktur campuran Fe2+/Fe3+, merupakan sumber pemusnahan filem oksida dan sumber kakisan SDSS gulung sejuk. Pulau-pulau nano yang didominasi oleh Fe3+ menyebabkan rintangan kakisan yang lemah walaupun terdapat lapisan pasifasi Cr2O3 stoikiometri yang mencukupi. Selain kemajuan metodologi yang dibuat dalam menentukan kesan heterogeniti kimia nano terhadap kakisan, kajian ini dijangka akan memberi inspirasi kepada proses kejuruteraan untuk meningkatkan rintangan kakisan keluli tahan karat semasa pembuatan keluli.
Untuk menyediakan jongkong Ce-2507 SDSS yang digunakan dalam kajian ini, komponen campuran, termasuk aloi induk Fe-Ce yang dimeteraikan dengan tiub besi tulen, telah dicairkan dalam relau aruhan frekuensi sederhana 150 kg untuk menghasilkan keluli cair dan dituang ke dalam acuan tuangan. Komposisi kimia yang diukur (wt%) disenaraikan dalam Jadual Tambahan 2. Jongkong tersebut terlebih dahulu dibentuk dengan panas menjadi blok. Kemudian keluli tersebut telah disepuh pada suhu 1050°C selama 60 minit untuk menghasilkan larutan pepejal, dan kemudian didinginkan dalam air hingga mencapai suhu bilik. Sampel yang dikaji telah dikaji secara terperinci menggunakan TEM dan DOE untuk mengkaji fasa, saiz butiran dan morfologi. Maklumat yang lebih terperinci tentang sampel dan proses pengeluaran boleh didapati dalam sumber lain6,7.
Proses sampel silinder (φ10 mm × 15 mm) untuk penekanan panas dengan paksi silinder selari dengan arah ubah bentuk blok. Pemampatan suhu tinggi dilakukan pada kadar regangan malar dalam julat 0.01-10 s-1 pada pelbagai suhu dalam julat 1000-1150°C menggunakan simulator terma Gleeble-3800. Sebelum ubah bentuk, sampel dipanaskan pada suhu yang dipilih pada kadar 10 °C s-1 selama 2 minit untuk menghapuskan kecerunan suhu. Selepas mencapai keseragaman suhu, sampel diubah bentuk kepada nilai regangan sebenar 0.7. Selepas ubah bentuk, ia segera didinginkan dengan air untuk mengekalkan struktur yang berubah bentuk. Kemudian spesimen yang telah dikeraskan dipotong selari dengan arah pemampatan. Untuk kajian khusus ini, kami memilih spesimen yang diubah bentuk secara terma pada 1050°C, 10 s-1 kerana kekerasan mikro yang diperhatikan lebih tinggi daripada spesimen lain7.
Sampel pukal (80 × 10 × 17 mm3) bagi larutan pepejal Ce-2507 telah diuji pada mesin ubah bentuk dua gulungan tak segerak tiga fasa LG-300, yang memberikan sifat mekanikal terbaik antara semua kelas ubah bentuk lain6. Kadar terikan dan pengurangan ketebalan masing-masing ialah 0.2 m·s-1 dan 5% untuk setiap laluan.
Sebuah stesen kerja elektrokimia Autolab PGSTAT128N telah digunakan untuk mengukur SDSS secara elektrokimia selepas penggelek sejuk kepada pengurangan ketebalan 90% (terikan sebenar setara 1.0) dan penekanan panas kepada ketegangan sebenar 0.7 pada suhu 1050 oC dan 10 s-1. Stesen kerja ini mempunyai sel tiga elektrod dengan elektrod kalomel tepu sebagai elektrod rujukan, elektrod balas grafit, dan sampel SDSS sebagai elektrod kerja. Sampel dipotong menjadi silinder dengan diameter 11.3 mm, di sisinya wayar kuprum dipateri. Kemudian sampel dituang dengan resin epoksi, meninggalkan kawasan terbuka kerja seluas 1 cm2 sebagai elektrod kerja (permukaan bawah sampel silinder). Berhati-hati semasa pengawetan epoksi dan semasa pengamplasan dan penggilapan berikutnya untuk mengelakkan keretakan. Permukaan kerja disapu dan digilap dengan suspensi penggilap berlian dengan saiz zarah 1 mikron, dibersihkan dengan air suling dan etanol dan dikeringkan di udara sejuk. Sebelum pengukuran elektrokimia, sampel yang digilap didedahkan kepada udara selama beberapa hari untuk membentuk filem oksida semula jadi. Larutan akueus FeCl3 (6.0 wt.%), yang distabilkan dengan HCl kepada pH = 1.0 ± 0.01, telah digunakan untuk mempercepatkan kakisan keluli tahan karat55, kerana ia ditemui dalam persekitaran agresif di mana ion klorida hadir dengan kuasa pengoksidaan yang kuat dan pH rendah seperti yang dinyatakan oleh ASTM. Piawaian yang dicadangkan ialah G48 dan A923. Sampel direndam dalam larutan ujian selama 1 jam sebelum sebarang pengukuran diambil untuk mencapai keadaan hampir pegun. Bagi larutan pepejal, spesimen kerja panas dan gulung sejuk, julat frekuensi pengukuran impedans ialah 1 × 105 ~ 0.1 Hz, dan potensi litar terbuka (OPS) ialah 5 mV, iaitu masing-masing 0.39, 0.33, dan 0.25 VSCE. Setiap ujian elektrokimia bagi mana-mana sampel diulang sekurang-kurangnya tiga kali di bawah keadaan yang sama untuk memastikan kebolehulangan data.
Untuk pengukuran HE-SXRD, blok keluli dupleks segi empat tepat 1 × 1 × 1.5 mm3 diukur pada garisan penggerak Brockhouse bertenaga tinggi di CLS, Kanada untuk mengukur komposisi fasa56. Pengumpulan data dijalankan pada suhu bilik dalam geometri Debye-Scherrer atau geometri pengangkutan. Panjang gelombang sinar-X yang dikalibrasi kepada kalibran LaB6 ialah 0.212561 Å, yang sepadan dengan 58 keV, yang jauh lebih tinggi daripada Cu Kα (8 keV) yang biasa digunakan sebagai sumber sinar-X makmal. Sampel diletakkan pada jarak 740 mm dari pengesan. Isipadu pengesanan setiap sampel ialah 0.2 × 0.3 × 1.5 mm3, yang ditentukan oleh saiz pancaran dan ketebalan sampel. Setiap data ini dikumpul menggunakan pengesan kawasan Perkin Elmer, pengesan sinar-X panel rata, piksel 200 µm, 40 × 40 cm2, menggunakan masa pendedahan 0.3 saat dan 120 bingkai.
Pengukuran X-PEEM bagi dua sistem model terpilih telah dijalankan di stesen hujung PEEM bagi talian Beamline MAXPEEM di makmal MAX IV (Lund, Sweden). Sampel disediakan dengan cara yang sama seperti untuk pengukuran elektrokimia. Sampel yang disediakan disimpan di udara selama beberapa hari dan dinyahgas dalam ruang vakum ultratinggi sebelum disinari dengan foton sinkrotron. Resolusi tenaga pancaran diperoleh dengan mengukur spektrum output ion daripada N1s kepada 1\(\pi_g^ \ast\) bagi kawasan pengujaan dengan hv = 401 eV dalam N2 dan pergantungan tenaga foton pada E3/2.57. Padanan spektrum memberikan ΔE (lebar garis spektrum) ~0.3 eV ke atas julat tenaga yang diukur. Oleh itu, resolusi tenaga garisan pancaran dianggarkan sebagai E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 dan fluks ≈1012 ph/s dengan menggunakan monokromator SX-700 yang diubah suai dengan kekisi Si garisan 1200 mm−1 untuk tepi Fe 2p L2,3, tepi Cr 2p L2,3, tepi Ni 2p L2,3 dan tepi Ce M4,5. Oleh itu, resolusi tenaga garisan pancaran dianggarkan sebagai E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 dan fluks ≈1012 ph/s dengan menggunakan monokromator SX-700 yang diubah suai dengan kekisi Si garisan 1200 mm−1 untuk tepi Fe 2p L2.3, tepi Cr 2p L2.3, tepi Ni 2p L2.3 dan tepi Ce M4.5. Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка было оценено как E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ > 2000 и/10при ≈ использовании модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 штрихов/мм для Fe кромка 2p L2,3, кромка 2, кромка 2, кромка Cr 3 кромка Ce M4,5. Oleh itu, resolusi tenaga saluran pancaran dianggarkan sebagai E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 dan fluks ≈1012 f/s menggunakan monokromator SX-700 yang diubah suai dengan kisi Si sebanyak 1200 garis/mm untuk tepi Fe 2p L2,3, tepi Cr 2p L2.3, tepi Ni 2p L2.3, dan tepi Ce M4.5.因此，光束线能量分辨率估计为E/ΔE = 700 eV/0.3 eV > 2000 和通量≈1012 ph/s 通过使甿 通过使甿0.3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 边缘缘边缘和C。因此 ， 光束线 能量 分辨率 为 为 为 为 δe = 700 EV/0.3 EV> 2000 和 ≈1012 PH/S 通 过 0 SX-过单色器 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 。Oleh itu, apabila menggunakan monokromator SX-700 yang diubah suai dan kisi Si garisan 1200. 3, tepi Cr 2p L2.3, tepi Ni 2p L2.3 dan tepi Ce M4.5.Kembangkan tenaga foton dalam langkah 0.2 eV. Pada setiap tenaga, imej PEEM dirakam menggunakan pengesan CMOS TVIPS F-216 dengan sambungan gentian optik binning 2 x 2 yang menyediakan 1024 × 1024 piksel dalam medan pandangan 20 µm. Masa pendedahan imej ialah 0.2 saat, dengan purata 16 bingkai. Tenaga imej fotoelektron dipilih sedemikian rupa untuk memberikan isyarat elektron sekunder maksimum. Semua pengukuran dilakukan pada kejadian normal pancaran foton terkutub linear. Untuk maklumat lanjut tentang pengukuran, lihat kajian terdahulu58. Selepas mengkaji mod pengesanan hasil elektron total (TEY)59 dan aplikasinya dalam X-PEEM, kedalaman pengesanan kaedah ini dianggarkan pada ~4–5 nm untuk isyarat Cr dan ~6 nm untuk isyarat Fe. Kedalaman Cr adalah sangat hampir dengan ketebalan filem oksida (~4 nm)60,61 manakala kedalaman Fe adalah lebih besar daripada ketebalan filem oksida. XAS yang dikumpulkan berhampiran tepi FeL adalah campuran oksida besi XAS dan FeO daripada matriks. Dalam kes pertama, keamatan elektron yang dipancarkan adalah disebabkan oleh semua jenis elektron yang mungkin menyumbang kepada TEY. Walau bagaimanapun, isyarat besi tulen memerlukan tenaga kinetik yang lebih tinggi untuk elektron melalui lapisan oksida, sampai ke permukaan dan dikumpulkan oleh penganalisis. Dalam kes ini, isyarat Fe0 terutamanya disebabkan oleh elektron Auger LVV dan elektron sekunder yang dipancarkan olehnya. Di samping itu, keamatan TEY yang disumbangkan oleh elektron ini mereput semasa laluan pelepasan elektron49 seterusnya mengurangkan tanda spektrum Fe0 dalam peta XAS besi.
Mengintegrasikan perlombongan data ke dalam kiub data (data X-PEEM) merupakan langkah utama dalam mengekstrak maklumat yang berkaitan (sifat kimia atau fizikal) dengan cara yang pelbagai dimensi. Pengelompokan K-means digunakan secara meluas dalam beberapa bidang, termasuk penglihatan mesin, pemprosesan imej, pengecaman corak tanpa pengawasan, kecerdasan buatan dan analisis pengelasan24. Contohnya, pengelompokan K-means digunakan dengan baik untuk mengelompokkan data imej hiperspektral62. Pada prinsipnya, untuk data berbilang objek, algoritma K-means boleh mengumpulkannya dengan mudah mengikut maklumat tentang atributnya (ciri tenaga foton). Pengelompokan K-means ialah algoritma berulang untuk membahagikan data kepada kumpulan K yang tidak bertindih (kelompok), di mana setiap piksel tergolong dalam kelompok tertentu bergantung pada taburan ruang ketidakhomogenan kimia dalam komposisi mikrostruktur keluli. Algoritma K-means terdiri daripada dua langkah: langkah pertama mengira sentroid K dan langkah kedua menetapkan setiap titik kepada kelompok dengan sentroid bersebelahan. Pusat graviti sesuatu gugusan ditakrifkan sebagai min aritmetik bagi titik data (spektrum XAS) bagi gugusan tersebut. Terdapat jarak yang berbeza untuk mentakrifkan sentroid bersebelahan sebagai jarak Euclidean. Untuk imej input px,y (x dan y ialah resolusi dalam piksel), CK ialah pusat graviti gugusan; imej ini kemudiannya boleh dibahagikan (dikelompokkan) kepada K gugusan menggunakan K-means63. Langkah terakhir algoritma pengelompokan K-means ialah:
Langkah 2. Kira darjah keahlian semua piksel mengikut sentroid semasa. Contohnya, ia dikira daripada jarak Euclidean d antara pusat dan setiap piksel:
Langkah 3 Tetapkan setiap piksel kepada sentroid terdekat. Kemudian kira semula kedudukan K sentroid seperti berikut:
Langkah 4. Ulangi proses (persamaan (7) dan (8)) sehingga sentroid bertemu. Keputusan kualiti kluster akhir sangat berkorelasi dengan pilihan optimum sentroid awal63. Bagi struktur data PEEM imej keluli, biasanya X (x × y × λ) ialah kiub data tatasusunan 3D, manakala paksi x dan y mewakili maklumat ruang (resolusi piksel) dan paksi λ sepadan dengan mod spektrum tenaga foton. Algoritma K-means digunakan untuk meneroka kawasan yang diminati dalam data X-PEEM dengan memisahkan piksel (kluster atau sub-blok) mengikut ciri spektrumnya dan mengekstrak sentroid terbaik (lengkung spektrum XAS) untuk setiap analit (kluster). Ia digunakan untuk mengkaji taburan ruang, perubahan spektrum tempatan, tingkah laku pengoksidaan dan keadaan kimia. Contohnya, algoritma pengelompokan K-means digunakan untuk kawasan Fe-L-edge dan Cr-L-edge dalam X-PEEM yang dikerjakan panas dan digulung sejuk. Pelbagai bilangan gugusan-K (kawasan mikrostruktur) telah diuji untuk mencari gugusan dan sentroid terbaik. Apabila graf dipaparkan, piksel akan ditugaskan semula kepada sentroid gugusan yang betul. Setiap taburan warna sepadan dengan pusat gugusan, menunjukkan susunan ruang objek kimia atau fizikal. Sentroid yang diekstrak adalah gabungan linear spektrum tulen.
Data yang menyokong hasil kajian ini boleh didapati daripada pengarang WC masing-masing atas permintaan yang munasabah.
Sieurin, H. & Sandström, R. Ketangguhan patah bagi keluli tahan karat dupleks yang dikimpal. Sieurin, H. & Sandström, R. Ketangguhan patah bagi keluli tahan karat dupleks yang dikimpal. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Ketangguhan patah keluli tahan karat dupleks yang dikimpal. Sieurin, H. & Sandström, R. 焊接双相不锈钢的断裂韧性。 Sieurin, H. & Sandstrom, R. 焊接双相不锈钢的断裂韧性。 Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварных дуплексных нержавеющих сталей. Sieurin, H. & Sandström, R. Ketangguhan patah keluli tahan karat dupleks yang dikimpal.projek. fraktal. bulu. 73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Rintangan kakisan keluli tahan karat dupleks dalam persekitaran asid organik dan asid organik/klorida terpilih. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Rintangan kakisan keluli tahan karat dupleks dalam persekitaran asid organik dan asid organik/klorida terpilih.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. dan Van Der Merwe, J. Rintangan kakisan keluli tahan karat dupleks dalam persekitaran dengan beberapa asid organik dan asid organik/klorida. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相不锈钢在选定有机酸和有机酸/氯化物环境中的耐。 Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相 keluli tahan karat在特定organic酸和Organik酸/persekitaran berklorin的耐而性性。Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. dan Van Der Merwe, J. Rintangan kakisan keluli tahan karat dupleks dalam persekitaran dengan beberapa asid organik dan asid organik/klorida.anti-karat. Method Mater 57, 107–117 (2010).
Barella S. et al. Sifat pengoksidaan kakisan aloi dupleks Fe-Al-Mn-C. Bahan 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Generasi baharu keluli super dupleks untuk pengeluaran gas dan minyak peralatan. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Generasi baharu keluli super dupleks untuk pengeluaran gas dan minyak peralatan.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Generasi baharu keluli super dupleks untuk peralatan pengeluaran minyak dan gas.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Generasi baharu keluli super dupleks untuk peralatan pengeluaran gas dan minyak. Webinar E3S. 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Penyiasatan tingkah laku ubah bentuk panas keluli tahan karat dupleks gred 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Penyiasatan tingkah laku ubah bentuk panas keluli tahan karat dupleks gred 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Satu Kajian tentang Tingkah Laku Deformasi Panas Keluli Tahan Karat Dupleks Jenis 2507. Logam. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 级双相不锈钢的热变形行为研究。 Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507Kingklang, S. dan Utaisansuk, V. Penyiasatan Kelakuan Ubah Bentuk Panas Keluli Tahan Karat Dupleks Jenis 2507. Logam.almamater. berkhayal. A 48, 95–108 (2017).
Zhou, T. et al. Kesan penggelek sejuk terkawal terhadap mikrostruktur dan sifat mekanikal keluli tahan karat SAF 2507 super-dupleks yang diubah suai cerium. alma mater. sains. projek. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. et al. Struktur dan sifat mekanikal yang disebabkan oleh ubah bentuk panas bagi keluli tahan karat SAF 2507 super-dupleks yang diubah suai cerium. J. Alma mater. tangki simpanan. teknologi. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Kesan unsur nadir bumi terhadap sifat pengoksidaan suhu tinggi keluli austenit. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Kesan unsur nadir bumi terhadap sifat pengoksidaan suhu tinggi keluli austenit.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. dan Zheng K. Pengaruh unsur nadir bumi terhadap kelakuan keluli austenit di bawah pengoksidaan suhu tinggi. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. 稀土元素对奥氏体钢高温氧化行为的影响。 Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. dan Zheng K. Pengaruh unsur nadir bumi terhadap kelakuan keluli austenit pada pengoksidaan suhu tinggi.kakisan. sains. 164, 108359 (2020).