Grazzi talli żort Nature.com.Il-verżjoni tal-browser li qed tuża għandha appoġġ limitat għal CSS.Għall-aħjar esperjenza, nirrakkomandaw li tuża browser aġġornat (jew tiddiżattiva l-Modalità ta' Kompatibbiltà fl-Internet Explorer).Sadanittant, biex niżguraw appoġġ kontinwu, aħna se nirrendu s-sit mingħajr stili u JavaScript.
L-istainless steel użat ħafna u l-verżjonijiet maħduma tiegħu huma reżistenti għall-korrużjoni f'kundizzjonijiet ambjentali minħabba s-saff ta 'passivazzjoni li jikkonsisti f'ossidu tal-kromju.Il-korrużjoni u l-erożjoni tal-azzar hija tradizzjonalment assoċjata mal-qerda ta 'dawn is-saffi, iżda rarament fil-livell mikroskopiku, skont l-oriġini tal-inhomogeneità tal-wiċċ.F'dan ix-xogħol, l-eteroġeneità kimika tal-wiċċ nanoskala misjuba minn mikroskopija spettroskopika u analiżi kimometrika tiddomina bla mistenni d-dekompożizzjoni u l-korrużjoni ta 'ċerju rrumblat kiesaħ modifikat super duplex stainless steel 2507 (SDSS) matul l-imġieba ta' deformazzjoni sħuna tiegħu.in-naha l-ohra.Għalkemm il-mikroskopija tal-fotoelettroni tar-raġġi X wriet kopertura relattivament uniformi tas-saff Cr2O3 naturali, SDSS irrumblat kiesaħ wera riżultati ta 'passivazzjoni fqira minħabba d-distribuzzjoni lokalizzata ta' nanoislands sinjuri Fe3 + fuq is-saff ta 'ossidu Fe/Cr.Dan l-għarfien fil-livell atomiku jipprovdi fehim profond tal-korrużjoni tal-istainless steel u huwa mistenni li jgħin fil-ġlieda kontra l-korrużjoni ta 'metalli simili ta' liga għolja.
Mill-invenzjoni tal-istainless steel, ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-ligi tal-ferrokromju ġiet attribwita lill-kromju, li jifforma ossidu/ossidrossidu qawwi li juri mġiba passivazzjoni fil-biċċa l-kbira tal-ambjenti.Meta mqabbel ma 'l-istainless steel konvenzjonali (awstenitiku u ferritiku), l-istainless steel super duplex (SDSS) b'reżistenza aħjar għall-korrużjoni għandhom proprjetajiet mekkaniċi superjuri1,2,3.Saħħa mekkanika miżjuda tippermetti disinji eħfef u aktar kompatti.B'kuntrast, l-SDSS ekonomiku għandu reżistenza għolja għall-korrużjoni tal-ħofor u xquq, li jirriżulta f'ħajja ta 'servizz itwal u applikazzjonijiet usa' fil-kontroll tat-tniġġis, kontenituri kimiċi, u l-industrija taż-żejt u l-gass offshore4.Madankollu, il-firxa dejqa tat-temperaturi tat-trattament bis-sħana u l-formabilità fqira jfixklu l-applikazzjoni prattika wiesgħa tagħha.Għalhekk, SDSS ġie modifikat biex itejjeb il-proprjetajiet ta 'hawn fuq.Pereżempju, il-modifika Ce u żidiet għoljin ta 'N 6, 7, 8 ġew introdotti fl-2507 SDSS (Ce-2507).Konċentrazzjoni xierqa ta '0.08 wt.% element rari tad-dinja (Ce) għandha effett ta' benefiċċju fuq il-proprjetajiet mekkaniċi tad-DSS, peress li ttejjeb ir-raffinament tal-qamħ u s-saħħa tal-konfini tal-qamħ.Ġew imtejba wkoll ir-reżistenza għall-ilbies u l-korrużjoni, is-saħħa tat-tensjoni u r-rendiment, u l-ħidma sħuna9.Ammonti kbar ta 'nitroġenu jistgħu jissostitwixxu l-kontenut għali tan-nikil, li jagħmlu SDSS aktar kost-effettiv10.
Riċentement, SDSS ġie deformat plastikament f'temperaturi varji (temperatura baxxa, kiesħa u sħuna) biex jinkisbu proprjetajiet mekkaniċi eċċellenti6,7,8.Madankollu, ir-reżistenza għall-korrużjoni eċċellenti ta 'SDSS hija dovuta għall-preżenza ta' film ta 'ossidu rqiq fuq il-wiċċ, li huwa affettwat minn ħafna fatturi, bħall-preżenza ta' ħafna fażijiet b'konfini ta 'qamħ differenti, preċipitati mhux mixtieqa u reazzjonijiet differenti.il-mikrostruttura interna mhux omoġenja ta 'diversi fażijiet awstenitiċi u ferritiċi hija deformata 7 .Għalhekk, l-istudju tal-proprjetajiet tal-mikrodominju ta 'tali films fil-livell tal-istruttura elettronika huwa ta' importanza kruċjali għall-fehim tal-korrużjoni SDSS u jeħtieġ tekniki sperimentali kumplessi.Sa issa, metodi sensittivi għall-wiċċ bħall-ispettroskopija tal-elettron Auger11 u spettroskopija tal-fotoelettron tar-raġġi X12,13,14,15 kif ukoll is-sistema tal-fotoelettron tal-fotoelettron tar-raġġi X iebes jiddistingwu, iżda ħafna drabi jonqsu milli jisseparaw, l-istati kimiċi tal-istess element f'punti differenti fl-ispazju fuq in-nanoskala.Diversi studji reċenti rabtu l-ossidazzjoni lokali tal-kromju mal-imġieba ta 'korrużjoni osservata ta' 17-il azzar inossidabbli awstenitiku, 18-il azzar inossidabbli martensitiku, u SDSS 19, 20. Madankollu, dawn l-istudji ffukaw prinċipalment fuq l-effett tal-eteroġeneità Cr (eż., Cr3 + stat ta 'ossidazzjoni) fuq ir-reżistenza għall-korrużjoni.L-eteroġeneità laterali fl-istati ta 'ossidazzjoni tal-elementi tista' tkun ikkawżata minn komposti differenti bl-istess elementi kostitwenti, bħal ossidi tal-ħadid.Dawn il-komposti jirtu daqs żgħir ipproċessat termomekkanikament maġenb xulxin, iżda jvarjaw fil-kompożizzjoni u l-istat ta 'ossidazzjoni16,21.Għalhekk, l-iżvelar tal-qerda tal-films tal-ossidu u mbagħad il-pitting jeħtieġ fehim tan-nuqqas ta 'omoġeneità tal-wiċċ fil-livell mikroskopiku.Minkejja dawn ir-rekwiżiti, valutazzjonijiet kwantitattivi bħall-eteroġeneità tal-ossidazzjoni laterali, speċjalment tal-ħadid fuq skala nano/atomika, għadhom neqsin u s-sinifikat tagħhom għar-reżistenza għall-korrużjoni għadu mhux esplorat.Sa ftit ilu, l-istat kimiku ta 'diversi elementi, bħal Fe u Ca, kien deskritt b'mod kwantitattiv fuq kampjuni ta' l-azzar bl-użu ta 'mikroskopija fotoelettronika tar-raġġi X artab (X-PEEM) f'faċilitajiet ta' radjazzjoni sinkrotron nanoskala.Flimkien ma 'tekniki ta' spettroskopija ta 'assorbiment tar-raġġi X kimikament sensittivi (XAS), X-PEEM jippermetti kejl XAS b'riżoluzzjoni spazjali u spettrali għolja, li jipprovdi informazzjoni kimika dwar il-kompożizzjoni elementali u l-istat kimiku tagħha b'riżoluzzjoni spazjali sa l-iskala nanometru 23 .Din l-osservazzjoni spettroskopika tas-sit tal-bidu taħt mikroskopju tiffaċilita esperimenti kimiċi lokali u tista 'turi spazjalment bidliet kimiċi mhux esplorati qabel fis-saff Fe.
Dan l-istudju jestendi l-vantaġġi tal-PEEM fl-iskoperta ta 'differenzi kimiċi fin-nanoskala u jippreżenta metodu ta' analiżi tal-wiċċ ta 'livell atomiku intelliġenti biex jifhem l-imġiba tal-korrużjoni ta' Ce-2507.Juża data kimometrika tal-grupp K-means24 biex immappja l-kompożizzjoni kimika globali (eteroġeneità) tal-elementi involuti, bl-istati kimiċi tagħhom ippreżentati f'rappreżentazzjoni statistika.B'differenza mill-korrużjoni konvenzjonali kkawżata mit-tqassim tal-film tal-ossidu tal-kromju, il-passivazzjoni fqira attwali u r-reżistenza għall-korrużjoni fqira huma attribwiti għal nanoislands sinjuri Fe3+ lokalizzati ħdejn is-saff tal-ossidu Fe/Cr, li jista 'jkun attakk mill-ossidu protettiv.Jifforma film fil-post u jikkawża korrużjoni.
L-imġiba korrużiva ta 'SDSS 2507 deformat ġiet evalwata l-ewwel bl-użu ta' kejl elettrokimiku.Fuq il-fig.Il-Figura 1 turi l-kurvi ta 'Nyquist u Bode għal kampjuni magħżula f'soluzzjonijiet milwiema aċidużi (pH = 1) ta' FeCl3 f'temperatura tal-kamra.L-elettrolit magħżul jaġixxi bħala aġent ossidanti qawwi, li jikkaratterizza t-tendenza tal-film tal-passivazzjoni li jkisser.Għalkemm il-materjal ma għaddax minn pitting stabbli fit-temperatura tal-kamra, dawn l-analiżi pprovdew ħarsa lejn avvenimenti potenzjali ta 'falliment u proċessi ta' wara l-korrużjoni.Iċ-ċirkwit ekwivalenti (Fig. 1d) intuża biex jitwaħħal spettri ta 'spettroskopija ta' impedenza elettrokimika (EIS), u r-riżultati ta 'twaħħil korrispondenti huma murija fit-Tabella 1. Dehru nofs ċrieki mhux kompluti meta ttestjaw is-soluzzjoni trattati u kampjuni maħduma bis-sħana, filwaqt li n-nofs ċrieki kompressati korrispondenti kienu rrumblati kiesaħ (Fig. 1b).Fl-ispettru EIS, ir-raġġ semiċirku jista 'jitqies bħala r-reżistenza tal-polarizzazzjoni (Rp)25,26.L-Rp tas-soluzzjoni SDSS ittrattata fit-Tabella 1 hija ta 'madwar 135 kΩ cm-2, madankollu għal SDSS maħduma bis-sħana u rrumblati fil-kesħa nistgħu naraw valuri ferm aktar baxxi ta' 34.7 u 2.1 kΩ cm-2 rispettivament.Dan it-tnaqqis sinifikanti fl-Rp jindika effett detrimentali tad-deformazzjoni tal-plastik fuq ir-reżistenza għall-passivazzjoni u l-korrużjoni, kif muri fir-rapporti preċedenti 27, 28, 29, 30.
a Nyquist, b, c Impedenza ta 'Bode u dijagrammi tal-fażi, u mudell ta' ċirkwit ekwivalenti għal d, fejn RS hija r-reżistenza tal-elettrolit, Rp hija r-reżistenza tal-polarizzazzjoni, u QCPE huwa l-ossidu tal-element kostanti tal-fażi użat biex jimmudella l-kapaċità mhux ideali (n) .Il-kejl tal-EIS twettaq b'potenzjal mingħajr tagħbija.
Il-kostanti tal-ewwel ordni huma murija fid-dijagramma ta 'Bode u l-plateau ta' frekwenza għolja tirrappreżenta r-reżistenza tal-elettroliti RS26.Hekk kif il-frekwenza tonqos, l-impedenza tiżdied u jinstab angolu tal-fażi negattiv, li jindika dominanza tal-kapaċità.L-angolu tal-fażi jiżdied, u jżomm il-valur massimu tiegħu f'firxa ta 'frekwenza relattivament wiesgħa, u mbagħad jonqos (Fig. 1c).Madankollu, fit-tliet każijiet kollha dan il-valur massimu għadu inqas minn 90 °, li jindika imġieba abilità mhux ideali minħabba dispersjoni kapaċità.Għalhekk, l-element tal-fażi kostanti QCPE (CPE) huwa użat biex jirrappreżenta d-distribuzzjoni tal-kapaċità interfacial derivata minn ħruxija tal-wiċċ jew inomoġeneità, speċjalment f'termini ta 'skala atomika, ġeometrija frattali, porożità tal-elettrodu, potenzjal mhux uniformi, u distribuzzjoni tal-kurrent dipendenti fuq il-wiċċ.Ġeometrija tal-elettrodu31,32.Impedenza CPE:
fejn j huwa n-numru immaġinarju u ω hija l-frekwenza angolari.QCPE huwa kostanti indipendenti tal-frekwenza proporzjonali għaż-żona miftuħa attiva tal-elettrolit.n huwa numru ta 'qawwa mingħajr dimensjoni li jiddeskrivi d-devjazzjoni mill-imġieba kapaċità ideali ta' kapaċitatur, jiġifieri l-eqreb n huwa għal 1, l-eqreb CPE huwa għal kapaċità pura, u jekk n huwa qrib iż-żero, hija reżistenza.Devjazzjoni żgħira ta 'n, qrib 1, tindika l-imġiba abilità mhux ideali tal-wiċċ wara l-ittestjar tal-polarizzazzjoni.Il-QCPE ta 'SDSS irrumblat kiesaħ huwa ħafna ogħla minn prodotti simili, li jfisser li l-kwalità tal-wiċċ hija inqas uniformi.
Konsistenti mal-biċċa l-kbira tal-proprjetajiet ta 'reżistenza għall-korrużjoni ta' l-istainless steel, il-kontenut ta 'Cr relattivament għoli ta' SDSS ġeneralment jirriżulta f'reżistenza għall-korrużjoni superjuri ta 'SDSS minħabba l-preżenza ta' film ta 'ossidu protettiv passiv fuq il-wiċċ17.Dan il-film passivating ġeneralment ikun għani f'ossidi u/jew idrossidi Cr3+, li prinċipalment jintegra ossidi Fe2+, Fe3+ u/jew (ossi)idrossidi 33 .Minkejja l-istess uniformità tal-wiċċ, saff ta 'ossidu passiv, u l-ebda ħsara viżibbli fuq il-wiċċ, kif determinat minn stampi mikroskopiċi,6,7 l-imġieba tal-korrużjoni ta' SDSS maħduma bis-sħana u rrumblata kiesħa hija differenti u għalhekk teħtieġ studju fil-fond tal-mikrostruttura tad-deformazzjoni u l-karatteristika strutturali tal-azzar.
Il-mikrostruttura ta 'l-istainless steel deformat ġiet investigata b'mod kwantitattiv bl-użu ta' raġġi-X ta 'enerġija għolja interni u synchrotron (Figuri Supplimentari 1, 2).Analiżi dettaljata hija pprovduta fl-Informazzjoni Supplimentari.Għalkemm fil-biċċa l-kbira jikkorrispondu mat-tip tal-fażi prinċipali, jinstabu differenzi fil-frazzjonijiet tal-volum tal-fażi, li huma elenkati fit-Tabella Supplimentari 1. Dawn id-differenzi jistgħu jiġu assoċjati ma 'frazzjonijiet ta' fażi mhux omoġenji fil-wiċċ, kif ukoll frazzjonijiet ta 'fażi volumetrika mwettqa f'fond differenti.skoperta permezz ta' diffrazzjoni tar-raġġi X.(XRD) b'diversi sorsi ta' enerġija ta' fotoni inċidentali.Il-proporzjon relattivament ogħla ta 'austenite f'kampjuni rrumblati fil-kesħa, iddeterminat minn XRD minn sors tal-laboratorju, jindika passivazzjoni aħjar u sussegwentement reżistenza għall-korrużjoni aħjar35, filwaqt li riżultati aktar preċiżi u statistiċi jindikaw xejriet opposti fil-proporzjonijiet tal-fażi.Barra minn hekk, ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-azzar tiddependi wkoll fuq il-grad ta 'raffinament tal-qamħ, it-tnaqqis tad-daqs tal-qamħ, iż-żieda fil-mikrodeformazzjonijiet u d-densità ta' dislokazzjoni li jseħħu waqt it-trattament termomekkaniku36,37,38.Il-kampjuni maħduma bis-sħana juru natura aktar grainy, indikattiva ta 'ħbub ta' daqs mikron, filwaqt li ċ-ċrieki lixxi osservati fil-kampjuni rrumblati fil-kesħa (Figura Supplimentari 3) jindikaw irfinar sinifikanti tal-qamħ għal nanoskala fix-xogħol preċedenti6, li għandu jikkontribwixxi għall-passivazzjoni tal-film.formazzjoni u żieda tar-reżistenza għall-korrużjoni.Densità ogħla ta 'dislokazzjoni hija ġeneralment assoċjata ma' reżistenza aktar baxxa għall-pitting, li taqbel sew mal-kejl elettrokimiku.
Bidliet fl-istati kimiċi ta 'mikrodominji ta' elementi elementari ġew studjati b'mod sistematiku bl-użu ta 'X-PEEM.Minkejja l-abbundanza ta 'elementi ta' liga, Cr, Fe, Ni u Ce39 ġew magħżula hawn, peress li Cr huwa element ewlieni għall-formazzjoni ta 'film ta' passivazzjoni, Fe huwa l-element ewlieni fl-azzar, u Ni jsaħħaħ il-passivazzjoni u jibbilanċja l-istruttura tal-fażi ferrite-awstenitika u l-iskop tal-modifika Ce.Billi aġġusta l-enerġija tar-radjazzjoni sinkrotron, ir-RAS kien miksi mill-wiċċ bil-karatteristiċi ewlenin ta 'Cr (tarf L2.3), Fe (tarf L2.3), Ni (tarf L2.3) u Ce (tarf M4.5).hot forming u cold rolling Ce-2507 SDSS.Twettqet analiżi tad-dejta xierqa bl-inkorporazzjoni tal-kalibrazzjoni tal-enerġija b'dejta ppubblikata (eż. XAS 40, 41 fuq Fe L2, 3 truf).
Fuq il-fig.Il-Figura 2 turi stampi X-PEEM ta 'Ce-2507 SDSS maħdumin bis-sħana (Fig. 2a) u rrumblati fil-kesħa (Fig. 2d) u truf XAS korrispondenti ta' Cr u Fe L2,3 f'postijiet immarkati individwalment.It-tarf L2,3 tal-XAS jistħarreġ l-istati 3d mhux okkupati wara fotoeċċitazzjoni tal-elettroni fil-livelli ta 'qsim tal-orbita spin 2p3/2 (tarf L3) u 2p1/2 (tarf L2).Informazzjoni dwar l-istat ta 'valenza ta' Cr inkisbet minn XAS fit-tarf L2,3 f'Fig. 2b, e.Paragun mal-imħallfin.42,43 wera li erba 'qċaċet ġew osservati ħdejn ix-xifer L3, bl-isem A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV) u D (582.2 eV), li jirriflettu ottaedriku Cr3 +, li jikkorrispondi għall-jone Cr2O3.L-ispettri sperimentali jaqblu mal-kalkoli teoretiċi murija fil-pannelli b u e, miksuba minn kalkoli multipli tal-kamp tal-kristall fl-interface Cr L2.3 bl-użu ta 'kamp tal-kristall ta' 2.0 eV44.Iż-żewġ uċuħ ta 'SDSS maħdumin bis-sħana u rrumblati fil-kesħa huma miksija b'saff relattivament uniformi ta' Cr2O3.
a X-PEEM immaġni termali ta 'SDSS termalment deformat li jikkorrispondi għal b Cr L2.3 tarf u c Fe L2.3 tarf, d X-PEEM immaġni termali ta' cold rolled SDSS li jikkorrispondi għal e Cr L2.3 tarf u f Fe L2 .3 naħa tat-tarf ( f).L-ispettri XAS huma plottjati f'pożizzjonijiet spazjali differenti mmarkati fuq l-immaġini termali (a, d), il-linji bit-tikek oranġjo f'(b) u (e) jirrappreżentaw l-ispettri XAS simulati ta 'Cr3 + b'valur tal-kamp tal-kristall ta' 2.0 eV.Għal immaġini X-PEEM, uża paletta termali biex ittejjeb il-leġibbiltà tal-immaġni, fejn il-kuluri minn blu għal aħmar huma proporzjonali għall-intensità tal-assorbiment tar-raġġi X (minn baxx għal għoli).
Irrispettivament mill-ambjent kimiku ta 'dawn l-elementi metalliċi, l-istat kimiku taż-żidiet ta' elementi ta 'liga Ni u Ce għaż-żewġ kampjuni baqa' ma nbidilx.Tpinġija addizzjonali.Figuri 5-9 juru stampi X-PEEM u spettri XAS korrispondenti għal Ni u Ce f'diversi pożizzjonijiet fuq il-wiċċ ta 'kampjuni maħduma bis-sħana u rrumblati fil-kesħa.Ni XAS juri l-istati ta 'ossidazzjoni ta' Ni2 + fuq il-wiċċ kollu mkejjel ta 'kampjuni maħduma bis-sħana u rrumblati fil-kesħa (Diskussjoni Supplimentari).Għandu jiġi nnutat li, fil-każ ta 'kampjuni maħduma bis-sħana, is-sinjal XAS ta' Ce ma ġiex osservat, filwaqt li fil-każ ta 'kampjuni rrumblati fil-kesħa, l-ispettru ta' Ce3+ ġie osservat.L-osservazzjoni ta 'tikek Ce f'kampjuni rrumblati fil-kesħa wriet li Ce jidher prinċipalment fil-forma ta' preċipitati.
Fl-SDSS deformat termalment, ma ġiet osservata l-ebda bidla strutturali lokali fix-XAS fit-tarf Fe L2,3 (Fig. 2c).Madankollu, il-matriċi Fe mikro-reġjonalment tbiddel l-istat kimiku tagħha f'seba 'punti magħżula b'mod każwali tal-SDSS irrumblat fil-kesħa, kif muri fil-Fig. 2f.Barra minn hekk, sabiex tinkiseb idea preċiża tal-bidliet fl-istat ta 'Fe fil-postijiet magħżula f'Fig. 2f, saru studji tal-wiċċ lokali (Fig. 3 u Fig. Supplimentari 10) li fihom intgħażlu reġjuni ċirkolari iżgħar.L-ispettri XAS tat-tarf Fe L2,3 tas-sistemi α-Fe2O3 u l-ossidi ottaedriċi Fe2+ ġew immudellati minn kalkoli multipli tal-kamp tal-kristall bl-użu ta 'kampijiet tal-kristall ta' 1.0 (Fe2+) u 1.0 (Fe3+)44. Aħna ninnotaw li α-Fe2O3 u γ-Fe2O3 għandhom simmetriji lokali differenti45,46, Fe3O4 għandu kombinazzjoni kemm ta 'Fe2+ & Fe3+,47, u FeO45 bħala ossidu Fe2+ formalment divalenti (3d6). Aħna ninnotaw li α-Fe2O3 u γ-Fe2O3 għandhom simetriji lokali differenti45,46, Fe3O4 għandu kombinazzjoni kemm ta 'Fe2+ & Fe3+,47, kif ukoll FeO45 bħala ossidu Fe2+ formalment divalenti (3d6).Innota li α-Fe2O3 u γ-Fe2O3 għandhom simmetriji lokali differenti45,46, Fe3O4 jgħaqqad kemm Fe2+ kif ukoll Fe3+,47 u FeO45 fil-forma ta’ ossidu formalment divalenti Fe2+ (3d6).Innota li α-Fe2O3 u γ-Fe2O3 għandhom simetriji lokali differenti45,46, Fe3O4 għandu kombinazzjoni ta 'Fe2+ u Fe3+,47 u FeO45 jaġixxi bħala ossidu divalenti formali Fe2+ (3d6).Il-joni Fe3+ kollha f'α-Fe2O3 għandhom biss pożizzjonijiet Oh, filwaqt li γ-Fe2O3 normalment ikun rappreżentat minn Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 spinel b'postijiet vakanti f'eż. pożizzjonijiet.Għalhekk, il-joni Fe3+ f'γ-Fe2O3 għandhom kemm pożizzjonijiet Td kif ukoll Oh.Kif issemma f'dokument preċedenti,45 għalkemm il-proporzjon tal-intensità tat-tnejn huwa differenti, il-proporzjon tal-intensità tagħhom eg/t2g huwa ≈1, filwaqt li f'dan il-każ il-proporzjon tal-intensità osservat eg/t2g huwa ta 'madwar 1. Dan jeskludi l-possibbiltà li fis-sitwazzjoni attwali biss Fe3 + huwa preżenti.Meta wieħed iqis il-każ ta 'Fe3O4 kemm b'Fe2+ kif ukoll b'Fe3+, l-ewwel karatteristika magħrufa li għandha tarf L3 aktar dgħajjef (aktar b'saħħtu) għal Fe tindika stat mhux okkupat iżgħar (akbar) t2g.Dan japplika għal Fe2+ (Fe3+), li juri li l-ewwel karatteristika taż-żieda tindika żieda fil-kontenut ta 'Fe2+47.Dawn ir-riżultati juru li l-koeżistenza ta 'Fe2+ u γ-Fe2O3, α-Fe2O3 u/jew Fe3O4 tiddomina fuq il-wiċċ irrumblat fil-kesħa tal-komposti.
Immaġini termali fotoelettroni mkabbra tal-ispettri XAS (a, c) u (b, d) li jaqsmu t-tarf Fe L2,3 f'diversi pożizzjonijiet spazjali f'reġjuni magħżula 2 u E fil-Fig.2d.
Id-dejta sperimentali miksuba (Fig. 4a u Fig. 11 Supplimentari) huma plottjati u mqabbla mad-dejta għal komposti puri 40, 41, 48. Tliet tipi differenti ta 'spettri XAS Fe L-edge osservati b'mod sperimentali (XAS- 1, XAS-2 u XAS-3: Fig. 4a).B'mod partikolari, l-ispettru 2-a (immarkat bħala XAS-1) f'Fig. 3b segwit minn spettru 2-b (ittikkettat XAS-2) ġie osservat fuq iż-żona kollha ta 'skoperta, filwaqt li spettri bħal E-3 ġew osservati fil-figura 3d (ittikkettati XAS-3) kienu osservati f'postijiet speċifiċi.Bħala regola, intużaw erba 'parametri biex jidentifikaw l-istati ta' valenza eżistenti fil-kampjun taħt studju: (1) karatteristiċi spettrali L3 u L2, (2) pożizzjonijiet tal-enerġija tal-karatteristiċi L3 u L2, (3) differenza tal-enerġija L3-L2., ( 4) Proporzjon ta 'intensità L2/L3.Skont osservazzjonijiet viżwali (Fig. 4a), it-tliet komponenti Fe, jiġifieri, Fe0, Fe2+, u Fe3+, huma preżenti fuq il-wiċċ SDSS taħt studju.Il-proporzjon tal-intensità kkalkulat L2/L3 indika wkoll il-preżenza tat-tliet komponenti kollha.
a Spettri XAS simulati ta 'Fe bi tliet dejta sperimentali differenti osservati (linji solidi XAS-1, XAS-2 u XAS-3 jikkorrispondu għal 2-a, 2-b u E-3 f'Fig. 2 u 3) Tqabbil, Octahedrons Fe2+, Fe3+ b'valuri tal-kamp tal-kristall ta' 1.0 eV u 1.0 eV kejl, rispettivament, 1.0 eV u 1.5 eV data sperimentali, 1. XAS-3) u d-dejta LCF ottimizzata korrispondenti (linja sewda solida), u wkoll fil-forma spettri XAS-3 bi standards Fe3O4 (stat imħallat ta 'Fe) u Fe2O3 (Fe3+ pur).
Intużat kombinazzjoni lineari (LCF) tat-tliet standards 40, 41, 48 biex tikkwantifika l-kompożizzjoni tal-ossidu tal-ħadid.LCF ġie implimentat għal tliet spettri XAS tat-tarf tal-Fe L magħżula li juru l-ogħla kuntrast, jiġifieri XAS-1, XAS-2 u XAS-3, kif muri f'Fig. 4b-d.Għal fittings LCF, 10% Fe0 tqieset fil-każijiet kollha minħabba l-fatt li osservajna ledge żgħir fid-dejta kollha, u wkoll minħabba l-fatt li l-ħadid metalliku huwa l-komponent ewlieni tal-azzar. Tabilħaqq, il-fond ta 'probation ta' X-PEEM għal Fe (~ 6 nm)49 huwa akbar mill-ħxuna stmata tas-saff ta 'ossidazzjoni (ftit> 4 nm), li tippermetti skoperta ta' sinjal mill-matriċi tal-ħadid (Fe0) taħt is-saff ta 'passivazzjoni. Tabilħaqq, il-fond ta 'probation ta' X-PEEM għal Fe (~ 6 nm)49 huwa akbar mill-ħxuna stmata tas-saff ta 'ossidazzjoni (ftit> 4 nm), li tippermetti skoperta ta' sinjal mill-matriċi tal-ħadid (Fe0) taħt is-saff ta 'passivazzjoni. Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм)49 больше, чем предполагаемая толщина толщина толщина сл49 нм ), что позволяет обнаружить сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. Tabilħaqq, il-fond tas-sonda X-PEEM għal Fe (~ 6 nm)49 huwa akbar mill-ħxuna preżunta tas-saff ta 'ossidazzjoni (ftit> 4 nm), li jagħmilha possibbli li jinstab is-sinjal mill-matriċi tal-ħadid (Fe0) taħt is-saff ta' passivazzjoni.事实上，X-PEEM 对Fe（~6 nm）49 的检测深度大于估计的氧化层厚度（略> 4 nm（啥> 4 nm（检测深度大于估计的氧化层厚度（略> 4 nm（啥> 4 nm（希浥）层下方的铁基体（Fe0）的信号。事实上 ， X-PEEM 对 Fe （~ 6 nm） 49 的 检测 深度 大于 的 氧化层 厚度 略 略> 4 nm 杵慣度 4 nm钝化层 下方 铁基体 （fe0） 的。 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号号Фактически, глубина обнаружения Fe (~ 6 нм) 49 с помощью X-PEEM больше, чем предполатае масо дполатаемью немного > 4 нм), что позволяет обнаруживать сигнал от железной матрицы (Fe0) ниже пасюювироя. Fil-fatt, il-fond ta 'skoperta ta' Fe (~ 6 nm) 49 minn X-PEEM huwa akbar mill-ħxuna mistennija tas-saff ta 'ossidu (ftit> 4 nm), li tippermetti l-iskoperta tas-sinjal mill-matriċi tal-ħadid (Fe0) taħt is-saff ta' passivazzjoni. .Twettqu diversi kombinazzjonijiet ta 'Fe2+ u Fe3+ biex tinstab l-aħjar soluzzjoni possibbli għad-dejta sperimentali osservata.Fuq il-fig.4b juri l-ispettru XAS-1 għall-kombinazzjoni ta 'Fe2+ u Fe3+, fejn il-proporzjonijiet ta' Fe2+ u Fe3+ kienu simili b'madwar 45%, u jindikaw stati ta 'ossidazzjoni mħallta ta' Fe.Filwaqt li għall-ispettru XAS-2, il-persentaġġ ta 'Fe2 + u Fe3 + isir ~ 30% u 60%, rispettivament.Fe2+ ​​huwa inqas minn Fe3+.Il-proporzjon ta 'Fe2+ għal Fe3, ugwali għal 1:2, ifisser li Fe3O4 jista' jiġi ffurmat fl-istess proporzjon bejn joni Fe.Barra minn hekk, għall-ispettru XAS-3, il-persentaġġ ta 'Fe2+ u Fe3+ isir ~ 10% u 80%, li jindika konverżjoni ogħla ta' Fe2+ għal Fe3+.Kif imsemmi hawn fuq, Fe3+ jista 'jiġi minn α-Fe2O3, γ-Fe2O3 jew Fe3O4.Biex tifhem is-sors l-aktar probabbli ta 'Fe3 +, l-ispettru XAS-3 ġie plottjat bi standards Fe3 + differenti fil-Figura 4e, li juri xebh maż-żewġ standards meta qieset il-quċċata B.Madankollu, l-intensità tal-qċaċet tal-ispalla (A: minn Fe2+) u l-proporzjon tal-intensità B/A jindikaw li l-ispettru ta 'XAS-3 huwa qrib, iżda ma jikkoinċidix mal-ispettru ta' γ-Fe2O3.Meta mqabbel mal-massa γ-Fe2O3, il-quċċata Fe 2p XAS ta 'A SDSS għandha intensità kemmxejn ogħla (Fig. 4e), li tindika intensità ogħla ta' Fe2+.Għalkemm l-ispettru ta 'XAS-3 huwa simili għal dak ta' γ-Fe2O3, fejn Fe3 + huwa preżenti fil-pożizzjonijiet Oh u Td, l-identifikazzjoni ta 'stati ta' valenza differenti u koordinazzjoni biss tul ix-xifer L2,3 jew il-proporzjon ta 'intensità L2 / L3 tibqa' s-suġġett ta 'riċerka kontinwa.diskussjoni minħabba l-kumplessità tad-diversi fatturi li jaffettwaw l-ispettru finali41.
Minbarra d-differenzi spettrali fl-istat kimiku tar-reġjuni magħżula ta 'interess deskritti hawn fuq, l-eteroġeneità kimika globali ta' l-elementi ewlenin Cr u Fe ġiet ukoll evalwata billi jiġu kklassifikati l-ispettri XAS kollha miksuba fuq il-wiċċ tal-kampjun bl-użu tal-metodu ta 'clustering K-means.Il-profili tat-tarf Cr L jiffurmaw żewġ gruppi ottimali mqassma spazjalment fil-kampjuni maħdumin bis-sħana u rrumblati fil-kesħa murija fil-Fig.5. Huwa ċar li l-ebda tibdil strutturali lokali ma huwa pperċepit bħala simili, peress li ż-żewġ ċentralji tal-ispettri XAS Cr huma komparabbli.Dawn il-forom spettrali taż-żewġ gruppi huma kważi identiċi għal dawk li jikkorrispondu għal Cr2O342, li jfisser li s-saffi Cr2O3 huma spazjati relattivament b'mod ugwali fuq l-SDSS.
Cr L K tfisser clusters tar-reġjun tat-tarf, u b hija ċ-ċentru XAS korrispondenti.Riżultati ta 'paragun K-means X-PEEM ta' SDSS irrumblat fil-kesħa: c Cr L2.3 reġjun tat-tarf ta 'clusters K-means u d centroids XAS korrispondenti.
Biex jintwerew mapep tat-tarf FeL aktar kumplessi, erba 'u ħames raggruppamenti ottimizzati u ċ-ċentruojdi assoċjati tagħhom (profili spettrali) intużaw għal kampjuni maħduma bis-sħana u rrumblati fil-kesħa, rispettivament.Għalhekk, il-persentaġġ (%) ta 'Fe2+ u Fe3+ jista' jinkiseb billi titwaħħal l-LCF murija f'Fig.4.Il-potenzjal tal-psewdoelettrodu Epseudo bħala funzjoni ta 'Fe0 intuża biex jiżvela n-nuqqas ta' omoġeneità mikrokimika tal-film tal-ossidu tal-wiċċ.Epseudo huwa stmat bejn wieħed u ieħor bir-regola tat-taħlit,
fejn \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) hija ugwali għal \(\rm{Fe} + 2e^ – \ sa \rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), 0.440 u 0.036 V, rispettivament.Reġjuni b'potenzjal aktar baxx għandhom kontenut ogħla tal-kompost Fe3+.Id-distribuzzjoni potenzjali f'kampjuni deformati termalment għandha karattru f'saffi b'bidla massima ta 'madwar 0.119 V (Fig. 6a, b).Din id-distribuzzjoni potenzjali hija relatata mill-qrib mat-topografija tal-wiċċ (Fig. 6a).Ma ġew osservati l-ebda bidliet oħra dipendenti mill-pożizzjoni fl-intern laminari sottostanti (Fig. 6b).Għall-kuntrarju, għall-konnessjoni ta 'ossidi differenti b'kontenuti differenti ta' Fe2 + u Fe3 + f'SDSS irrumblati fil-kesħa, wieħed jista 'josserva natura mhux uniformi tal-psewdopotenzjal (Fig. 6c, d).Fe3+ ossidi u/jew (ossi)idrossidi huma l-kostitwenti ewlenin tas-sadid fl-azzar u huma permeabbli għall-ossiġnu u l-ilma50.F'dan il-każ, il-gżejjer rikki f'Fe3+ jitqiesu li huma distribwiti lokalment u jistgħu jitqiesu bħala żoni msadda.Fl-istess ħin, il-gradjent fil-qasam potenzjali, aktar milli l-valur assolut tal-potenzjal, jista 'jintuża bħala indikatur għall-lokalizzazzjoni ta' siti ta 'korrużjoni attivi.Din id-distribuzzjoni irregolari ta 'Fe2+ u Fe3+ fuq il-wiċċ ta' SDSS irrumblat fil-kesħa tista 'tbiddel il-kimika lokali u tipprovdi żona tal-wiċċ attiva aktar prattika waqt it-tqassim tal-film tal-ossidu u reazzjonijiet ta' korrużjoni, li tippermetti li l-matriċi tal-metall sottostanti tkompli tissaddad, li tirriżulta f'eteroġeneità interna.proprjetajiet u tnaqqas il-proprjetajiet protettivi tas-saff passivating.
K-means clusters u centroids XAS korrispondenti fir-reġjun tat-tarf Fe L2.3 ta 'X-PEEM ac deformat bis-sħana u df ta' SDSS irrumblat fil-kesħa.a, d K-means cluster plots overlaid fuq stampi X-PEEM.Il-potenzjal tal-psewdoelettrodu kkalkulat (Epseudo) jissemma flimkien mal-plott tal-cluster K-means.Il-luminożità tal-immaġni X-PEEM, bħall-kulur fil-Fig. 2 hija proporzjonali għall-intensità tal-assorbiment tar-raġġi X.
Cr relattivament uniformi iżda stat kimiku differenti ta 'Fe jwassal għal ħsara fil-film tal-ossidu differenti u mudelli ta' korrużjoni f'Ce-2507 maħdum bis-sħana u rrumblat kiesaħ.Din il-proprjetà ta 'cold rolled Ce-2507 ġiet studjata sew.Fir-rigward tal-formazzjoni ta 'ossidi u idrossidi ta' Fe fl-arja ambjentali f'dan ix-xogħol kważi newtrali, ir-reazzjonijiet huma kif ġej:
Ir-reazzjonijiet ta 'hawn fuq iseħħu fix-xenarji li ġejjin ibbażati fuq analiżi X-PEEM.Spalla żgħira li tikkorrispondi għal Fe0 hija assoċjata mal-ħadid metalliku sottostanti.Ir-reazzjoni ta 'Fe metalliku ma' l-ambjent tirriżulta fil-formazzjoni ta 'saff Fe(OH)2 (ekwazzjoni (5)), li ttejjeb is-sinjal Fe2+ fix-XAS ta' Fe L-xifer.Espożizzjoni fit-tul għall-arja tista' tirriżulta fil-formazzjoni ta' ossidi Fe3O4 u/jew Fe2O3 wara Fe(OH)252,53.Żewġ forom stabbli ta 'Fe, Fe3O4 u Fe2O3, jistgħu jiffurmaw ukoll fis-saff protettiv għani Cr3+, li minnhom Fe3O4 jippreferi struttura uniformi u twaħħal.Il-preżenza taż-żewġ tirriżulta fi stati ta 'ossidazzjoni mħallta (spettru XAS-1).L-ispettru XAS-2 jikkorrispondi prinċipalment għal Fe3O4.Filwaqt li l-osservazzjoni tal-ispettri XAS-3 f'diversi postijiet indikat konverżjoni kompleta għal γ-Fe2O3.Peress li l-fond tal-penetrazzjoni tar-raġġi X mhux mitwija huwa ta 'madwar 50 nm, is-sinjal mis-saff t'isfel jirriżulta f'intensità ogħla tal-quċċata A.
L-ispettru XPA juri li l-komponent Fe fil-film ta 'l-ossidu għandu struttura f'saffi flimkien ma' saff ta 'ossidu Cr.B'kuntrast mas-sinjali ta 'passivazzjoni minħabba in-omoġeneità lokali ta' Cr2O3 waqt il-korrużjoni, minkejja s-saff uniformi ta 'Cr2O3 f'dan ix-xogħol, reżistenza għall-korrużjoni baxxa hija osservata f'dan il-każ, speċjalment għal kampjuni rrumblati fil-kesħa.L-imġieba osservata tista 'tinftiehem bħala l-eteroġeneità tal-istat ta' ossidazzjoni kimika fis-saff ta 'fuq (Fe), li taffettwa l-prestazzjoni tal-korrużjoni.Minħabba l-istess stojkjometrija tas-saff ta 'fuq (ossidu tal-ħadid) u s-saff ta' isfel (ossidu tal-kromju)52,53 interazzjoni aħjar (adeżjoni) bejniethom twassal għal trasport bil-mod ta 'jonji tal-metall jew ossiġnu fil-kannizzata, li, imbagħad, iwassal għal żieda fir-reżistenza għall-korrużjoni.Għalhekk, proporzjon stojkjometriku kontinwu, jiġifieri stat wieħed ta 'ossidazzjoni ta' Fe, huwa preferibbli għal bidliet stojkjometriċi f'daqqa.L-SDSS deformat bis-sħana għandu wiċċ aktar uniformi, saff protettiv aktar dens, u reżistenza aħjar għall-korrużjoni.Billi għal SDSS irrumblat fil-kesħa, il-preżenza ta 'gżejjer rikki ta' Fe3 + taħt is-saff protettiv tikser l-integrità tal-wiċċ u tikkawża korrużjoni galvanika mas-sottostrat fil-qrib, li twassal għal tnaqqis qawwi f'Rp (Tabella 1).L-ispettru EIS u r-reżistenza għall-korrużjoni tiegħu huma mnaqqsa.Jista 'jidher li d-distribuzzjoni lokali ta' gżejjer sinjuri Fe3 + minħabba deformazzjoni tal-plastik taffettwa prinċipalment ir-reżistenza għall-korrużjoni, li hija avvanz f'dan ix-xogħol.Għalhekk, dan l-istudju jippreżenta immaġini mikroskopiċi spettroskopiċi tat-tnaqqis fir-reżistenza għall-korrużjoni ta 'kampjuni SDSS studjati bil-metodu ta' deformazzjoni plastika.
Barra minn hekk, għalkemm il-liga ta 'earth rari f'azzar ta' fażi doppja turi prestazzjoni aħjar, l-interazzjoni ta 'dan l-element addittiv mal-matriċi tal-azzar individwali f'termini ta' mġiba ta 'korrużjoni skont mikroskopija spettroskopika tibqa' elużiva.Id-dehra tas-sinjali Ce (permezz ta 'XAS M-truf) tidher biss fi ftit postijiet matul irrumblar kiesaħ, iżda tisparixxi waqt deformazzjoni sħuna tal-SDSS, li tindika preċipitazzjoni lokali ta' Ce fil-matriċi tal-azzar, aktar milli liga omoġenja.Filwaqt li ma ttejjebx b'mod sinifikanti l-proprjetajiet mekkaniċi ta 'SDSS6,7, il-preżenza ta' elementi ta 'art rari tnaqqas id-daqs tal-inklużjonijiet u huwa maħsub li jinibixxi l-pitting fir-reġjun inizjali54.
Bħala konklużjoni, dan ix-xogħol jiżvela l-effett tal-eteroġeneità tal-wiċċ fuq il-korrużjoni ta '2507 SDSS modifikat biċ-ċerju billi jikkwantifika l-kontenut kimiku ta' komponenti nanoskala.Aħna nwieġbu l-mistoqsija għaliex l-istainless steel jissaddad anke taħt saff ta 'ossidu protettiv billi nikkwantifikaw il-mikrostruttura tiegħu, il-kimika tal-wiċċ, u l-ipproċessar tas-sinjali bl-użu ta' K-means clustering.Ġie stabbilit li l-gżejjer sinjuri f'Fe3+, inkluża l-koordinazzjoni ottaedrika u tetraedrika tagħhom tul il-karatteristika sħiħa ta 'Fe2+/Fe3+ imħallat, huma s-sors ta' ħsara u korrużjoni tal-film tal-ossidu rrumblat kiesaħ SDSS.Nanoislands ddominati minn Fe3+ iwasslu għal reżistenza għall-korrużjoni fqira anke fil-preżenza ta 'saff passivating Cr2O3 stojkjometriku suffiċjenti.Minbarra l-avvanzi metodoloġiċi fid-determinazzjoni tal-effett tal-eteroġeneità kimika nanoskala fuq il-korrużjoni, ix-xogħol li għaddej huwa mistenni li jispira proċessi ta 'inġinerija biex itejbu r-reżistenza għall-korrużjoni tal-istainless steel waqt il-produzzjoni tal-azzar.
Biex tipprepara l-ingott Ce-2507 SDSS użat f'dan l-istudju, kompożizzjoni mħallta inkluż liga master Fe-Ce ssiġillata b'tubu tal-ħadid pur iddewweb f'forn ta 'induzzjoni ta' frekwenza medja ta '150 kg biex tipproduċi azzar imdewweb u mferra' f'moffa.Il-kompożizzjonijiet kimiċi mkejla (wt%) huma elenkati fit-Tabella Supplimentari 2. L-ingotti huma l-ewwel iffalsifikati bis-sħana fi blokki.Imbagħad ġie ittemprat f'1050 ° C għal 60 min biex jikseb azzar fl-istat ta 'soluzzjoni solida, u mbagħad imkessaħ fl-ilma sa temperatura tal-kamra.Il-kampjuni studjati ġew studjati fid-dettall bl-użu ta 'TEM u DOE biex jiġu studjati l-fażijiet, id-daqs tal-qamħ u l-morfoloġija.Informazzjoni aktar dettaljata dwar kampjuni u proċess ta' produzzjoni tista' tinstab f'sorsi oħra6,7.
Kampjuni ċilindriċi (φ10 mm × 15 mm) għal kompressjoni sħuna ġew ipproċessati sabiex l-assi taċ-ċilindru kien parallel mad-direzzjoni tad-deformazzjoni tal-blokka.Kompressjoni f'temperatura għolja twettqet f'temperaturi varji fil-medda ta '1000-1150 ° C bl-użu ta' simulatur termali Gleeble-3800 b'rata ta 'tensjoni kostanti fil-medda ta' 0.01-10 s-1.Qabel id-deformazzjoni, il-kampjuni ġew imsaħħna b'rata ta '10 °C s-1 għal 2 min f'temperatura magħżula biex jiġi eliminat il-gradjent tat-temperatura.Wara li kisbet l-uniformità tat-temperatura, il-kampjun ġie deformat għal valur ta 'strain veru ta' 0.7.Wara d-deformazzjoni, il-kampjuni ġew imkessħa immedjatament bl-ilma biex jippreservaw l-istruttura deformata.Il-kampjun imwebbes imbagħad jinqata 'parallel mad-direzzjoni tal-kompressjoni.Għal dan l-istudju partikolari, għażilna kampjun b'kundizzjoni ta 'strain sħun ta' 1050 ° C, 10 s-1 minħabba li l-mikroebusija osservata kienet ogħla minn kampjuni oħra7.
Kampjuni massivi (80 × 10 × 17 mm3) tas-soluzzjoni solida Ce-2507 intużaw f'mitħna asinkronika bi tliet fażijiet LG-300 bl-aħjar proprjetajiet mekkaniċi fost il-livelli kollha ta 'deformazzjoni6.Ir-rata tat-tensjoni u t-tnaqqis tal-ħxuna għal kull mogħdija huma 0.2 m·s-1 u 5%, rispettivament.
Stazzjon tax-xogħol elettrokimiku Autolab PGSTAT128N intuża għal kejl elettrokimiku SDSS wara rolling kiesaħ għal tnaqqis ta '90% fil-ħxuna (1.0 strain veru ekwivalenti) u wara tagħfas sħun f'1050 ° C għal 10 s-1 għal strain vera ta' 0.7.L-istazzjon tax-xogħol għandu ċellula ta 'tliet elettrodi b'elettrodu tal-kalomel saturat bħala l-elettrodu ta' referenza, kontro-elettrodu tal-grafita, u kampjun SDSS bħala l-elettrodu tax-xogħol.Il-kampjuni kienu maqtugħin f'ċilindri b'dijametru ta '11.3 mm, li l-ġnub tagħhom kienu issaldjati wajers tar-ram.Il-kampjuni mbagħad ġew iffissati bl-epossi, u ħallew żona miftuħa ta 'ħidma ta' 1 cm2 bħala l-elettrodu tax-xogħol (in-naħa ta 'isfel tal-kampjun ċilindriku).Oqgħod attent waqt it-tqaddid ta 'l-epossi u xkatlar u l-illustrar sussegwenti biex tevita l-qsim.L-uċuħ tax-xogħol ġew mitħunin u illustrati b'sospensjoni tal-illustrar tad-djamanti b'daqs ta 'partiċelli ta' 1 μm, maħsula b'ilma distillat u etanol, u mnixxfa f'arja kiesħa.Qabel il-kejl elettrokimiku, il-kampjuni illustrati ġew esposti għall-arja għal diversi jiem biex jiffurmaw film ta 'ossidu naturali.Soluzzjoni milwiema ta 'FeCl3 (6.0 wt%), stabbilizzata għal pH = 1.0 ± 0.01 b'HCl skond ir-rakkomandazzjonijiet ASTM, tintuża biex taċċellera l-korrużjoni ta' l-istainless steel55 minħabba li hija korrużiva fil-preżenza ta 'joni tal-klorur b'kapaċità ossidanti qawwija u pH baxx Standards ambjentali G48 u A923.Għaddas il-kampjun fis-soluzzjoni tat-test għal siegħa biex jilħaq kważi l-istat fiss qabel ma tagħmel xi kejl.Għal kampjuni ta 'soluzzjoni solida, iffurmati bis-sħana u rrumblati fil-kesħa, twettqu kejl ta' impedenza f'potenzali ta 'ċirkwit miftuħ (OPC) ta' 0.39, 0.33, u 0.25 V, rispettivament, fil-medda ta 'frekwenza minn 1 105 sa 0.1 Hz b'amplitudni ta' 5 mV.It-testijiet kimiċi kollha ġew ripetuti mill-inqas 3 darbiet taħt l-istess kundizzjonijiet biex tiġi żgurata r-riproduċibbiltà tad-dejta.
Għal kejl HE-SXRD, blokki tal-azzar duplex rettangolari li jkejlu 1 × 1 × 1.5 mm3 ġew imkejla biex jikkwantifikaw il-kompożizzjoni tal-fażi tar-raġġ ta 'wiggler ta' enerġija għolja Brockhouse f'CLS, Canada56.Il-ġbir tad-dejta sar fil-ġeometrija Debye-Scherrer jew fil-ġeometrija tat-trażmissjoni f'temperatura tal-kamra.Il-wavelength tar-raġġi X ikkalibrat bil-kalibratur LaB6 huwa 0.212561 Å, li jikkorrispondi għal 58 keV, li huwa ħafna ogħla minn dak ta 'Cu Kα (8 keV) komunement użat bħala sors tar-raġġi X tal-laboratorju.Il-kampjun kien jinsab f'distanza ta '740 mm mid-ditekter.Il-volum ta 'skoperta ta' kull kampjun huwa 0.2 × 0.3 × 1.5 mm3, li huwa determinat mid-daqs tar-raġġ u l-ħxuna tal-kampjun.Id-dejta kollha nġabret bl-użu ta 'rilevatur taż-żona Perkin Elmer, ditekter tar-raġġi X b'pannell ċatt, pixels 200 µm, 40 × 40 cm2 bl-użu ta' ħin ta 'espożizzjoni ta' 0.3 s u 120 frejm.
Twettqu kejl X-PEEM ta 'żewġ sistemi ta' mudelli magħżula fl-istazzjon tat-tarf Beamline MAXPEEM PEEM fil-laboratorju MAX IV (Lund, l-Isvezja).Il-kampjuni ġew ippreparati bl-istess mod bħal għal kejl elettrokimiku.Il-kampjuni ppreparati nżammu fl-arja għal diversi jiem u ddegassati f'kamra tal-vakwu ultrahigh qabel ma ġew irradjati b'fotoni sinkrotron.Ir-riżoluzzjoni tal-enerġija tal-linja tar-raġġ inkisbet billi tkejjel l-ispettru tar-rendiment tal-jone fir-reġjun tal-eċitazzjoni minn N 1 s sa 1\(\pi _g^ \ast\) ħdejn hv = 401 eV f'N2 bid-dipendenza tal-enerġija tal-fotoni fuq E3/2, 57. L-ispettri ta 'approssimazzjoni taw ΔE (wisa' linja) eV tal-firxa spettrali tal-firxa ta 'l-eV. Għalhekk, ir-riżoluzzjoni tal-enerġija tal-linja tar-raġġ kienet stmata li kienet E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 u fluss ≈1012 ph/s billi uża monokromatur SX-700 modifikat b'grada Si 1200-line mm−1 għat-tarf Fe 2p L2,3, L2, C2,3 e L2p, C2,3 e L2p, C2,3 e L2p ,5 tarf. Għalhekk, ir-riżoluzzjoni tal-enerġija tal-linja tar-raġġ kienet stmata li tkun E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 u fluss ≈1012 ph/s billi uża monokromatur SX-700 modifikat b'ħakk Si 1200-line mm−1 għat-tarf Fe 2p L2.3, L2p L2.3 edge, L2p e L2.3, C. .5 tarf. Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка было оценено как E/∆E = 700 ђт20 эВ эВ0 ≈1012 ф/с при использовании модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 шеткой Si 1200 шеткой Si 1200 шл2, мхрованного монохроматора кромка Cr 2p L2,3, кромка Ni 2p L2,3 и кромка Ce M4,5. Għalhekk, ir-riżoluzzjoni tal-enerġija tal-kanal tar-raġġ kienet stmata bħala E / ∆E = 700 eV / 0.3 eV > 2000 u fluss ≈1012 f / s bl-użu ta 'monokromatur SX-700 modifikat bi gradilja Si ta' 1200 linji / mm għal Fe edge 2p L2 ,3, 2 Nip L2 e.2 e. 4.5.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，通迨1 倚 迨1 倚 迨 0.3 eV > 2000光栅的改进的SX-700 单色器用于Fe 2p L2,3 边缘、Cr 2p L2,3 边缘、Ni 2p L2,3 边缘和 ス缘缌5C 、Cr 2p L2,3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 和 ≈1012 PH/S ， 1012 帺 朦 20 为线 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 、 L2.3 缌 L2.3 〼 用 用 用 用M4.5 边缘。Għalhekk, meta tuża monokromatur SX-700 modifikat bi gradilja Si 1200 linja.3, tarf Cr 2p L2.3, tarf Ni 2p L2.3 u tarf Ce M4.5.Skennja l-enerġija tal-fotoni f'passi ta' 0.2 eV.F'kull enerġija, immaġini PEEM ġew irreġistrati bl-użu ta 'detector CMOS TVIPS F-216 akkoppjat bil-fibra b'2 x 2 bins, li jipprovdi riżoluzzjoni ta' 1024 × 1024 pixels f'kamp viżiv ta '20 µm.Il-ħin ta 'espożizzjoni ta' l-immaġini kien ta '0.2 s, b'medja ta' 16-il frejm.L-enerġija tal-immaġni tal-fotoelettroni tintgħażel b'tali mod li tipprovdi s-sinjal massimu tal-elettroni sekondarju.Il-kejl kollu twettaq f'inċidenza normali bl-użu ta 'raġġ ta' fotoni polarizzat lineari.Aktar informazzjoni dwar il-kejl tista 'tinstab fi studju preċedenti.Wara l-istudju tal-mod ta 'skoperta tal-produzzjoni totali tal-elettroni (TEY) u l-applikazzjoni tiegħu f'X-PEEM49, il-fond tal-prova ta' dan il-metodu huwa stmat li huwa madwar 4-5 nm għas-sinjal Cr u madwar 6 nm għal Fe.Il-fond Cr huwa qrib ħafna tal-ħxuna tal-film tal-ossidu (~ 4 nm) 60,61 filwaqt li l-fond tal-Fe huwa akbar mill-ħxuna.XRD miġbura fit-tarf ta 'Fe L hija taħlita ta' XRD ta 'ossidi tal-ħadid u Fe0 mill-matriċi.Fl-ewwel każ, l-intensità tal-elettroni emessi ġejja mit-tipi kollha possibbli ta 'elettroni li jikkontribwixxu għal TEY.Madankollu, sinjal tal-ħadid pur jeħtieġ enerġija kinetika ogħla biex l-elettroni jgħaddu mis-saff tal-ossidu sal-wiċċ u jinġabru mill-analizzatur.F'dan il-każ, is-sinjal Fe0 huwa prinċipalment dovut għal elettroni LVV Auger, kif ukoll elettroni sekondarji emessi minnhom.Barra minn hekk, l-intensità TEY ikkontribwit minn dawn l-elettroni titmermir matul il-mogħdija tal-ħarba tal-elettroni, u tkompli tnaqqas ir-rispons spettrali Fe0 fil-mappa XAS tal-ħadid.
L-integrazzjoni tat-tħaffir tad-dejta f'kubu tad-dejta (dejta X-PEEM) hija pass ewlieni fl-estrazzjoni tal-informazzjoni rilevanti (proprjetajiet kimiċi jew fiżiċi) f'approċċ multidimensjonali.K-means clustering huwa użat ħafna f'diversi oqsma, inklużi viżjoni bil-magna, ipproċessar ta 'immaġni, rikonoxximent tal-mudell mhux sorveljat, intelliġenza artifiċjali u analiżi klassifikatorja.Pereżempju, il-K-means clustering wettaq tajjeb fil-clustering tad-dejta tal-immaġni iperspettrali.Fil-prinċipju, għal dejta b'ħafna karatteristiċi, l-algoritmu tal-K-means jista 'faċilment jiġborhom ibbażat fuq informazzjoni dwar l-attributi tagħhom (proprjetajiet tal-enerġija tal-foton).K-means clustering huwa algoritmu iterattiv għad-diviżjoni tad-dejta f'K gruppi li ma jikkoinċidux (clusters), fejn kull pixel jappartjeni għal cluster speċifiku skont id-distribuzzjoni spazjali tal-inhomogeneità kimika fil-kompożizzjoni mikrostrutturali tal-azzar.L-algoritmu tal-K-means jinkludi żewġ stadji: fl-ewwel stadju, iċ-ċentrali K huma kkalkulati, u fit-tieni stadju, kull punt huwa assenjat raggruppament b'ċentrujdi ġirien.Iċ-ċentru tal-gravità ta' cluster huwa definit bħala l-medja aritmetika tal-punti tad-dejta (ispettru XAS) għal dak ir-raggruppament.Hemm diversi distanzi biex jiġu definiti ċ-ċentruojdi ġirien bħala distanza Ewklidjana.Għal immaġini ta' input ta' px,y (fejn x u y huma r-riżoluzzjoni f'pixels), CK huwa ċ-ċentru tal-gravità tar-raggruppament;din l-immaġni tista 'mbagħad tiġi segmentata (raggruppata) fi K clusters bl-użu ta' K-means63.Il-passi finali tal-algoritmu tal-clustering K-means huma:
Pass 2. Ikkalkula s-sħubija tal-pixels kollha skont iċ-ċentru tal-kurrent.Pereżempju, huwa kkalkulat mid-distanza Ewklidjana d bejn iċ-ċentru u kull pixel:
Pass 3 Assenja kull pixel lill-eqreb iċ-ċentru.Imbagħad ikkalkola mill-ġdid il-pożizzjonijiet taċ-ċentru K kif ġej:
Pass 4. Irrepeti l-proċess (ekwazzjonijiet (7) u (8)) sakemm iċ-ċentrujdi jikkonverġu.Ir-riżultati finali tal-kwalità tar-raggruppament huma korrelatati b'mod qawwi mal-aħjar għażla ta 'centroids inizjali.Għall-istruttura tad-dejta PEEM ta 'immaġini tal-azzar, tipikament X (x × y × λ) huwa kubu ta' data ta 'array 3D, filwaqt li l-assi x u y jirrappreżentaw informazzjoni spazjali (riżoluzzjoni tal-pixel) u l-assi λ jikkorrispondi għal foton.stampa spettrali tal-enerġija.L-algoritmu K-means jintuża biex jesplora reġjuni ta 'interess fid-dejta X-PEEM billi jissepara l-pixels (clusters jew sub-blocks) skont il-karatteristiċi spettrali tagħhom u jiġbed l-aħjar ċentrojdi (profili spettrali XAS) għal kull analit.cluster).Jintuża biex tistudja d-distribuzzjoni spazjali, il-bidliet spettrali lokali, l-imġiba ta 'ossidazzjoni, u stati kimiċi.Pereżempju, l-algoritmu ta 'clustering K-means intuża għal reġjuni Fe L-edge u Cr L-edge f'X-PEEM maħdumin bis-sħana u rrumblati fil-kesħa.Diversi numri ta 'clusters K (reġjuni ta' mikrostruttura) ġew ittestjati biex jinstabu l-aħjar clusters u ċ-ċentru.Meta dawn in-numri jintwerew, il-pixels jiġu assenjati mill-ġdid liċ-ċentrujdi tal-cluster korrispondenti.Kull distribuzzjoni tal-kulur tikkorrispondi maċ-ċentru tal-cluster, li turi l-arranġament spazjali ta 'oġġetti kimiċi jew fiżiċi.Iċ-ċentrujdi estratti huma kombinazzjonijiet lineari ta 'spettri puri.
Dejta li tappoġġja r-riżultati ta' dan l-istudju hija disponibbli fuq talba raġonevoli mill-awtur rispettiv tal-WC.
Sieurin, H. & Sandström, R. Toughness tal-ksur ta 'azzar inossidabbli duplex iwweldjat. Sieurin, H. & Sandström, R. Toughness tal-ksur ta 'azzar inossidabbli duplex iwweldjat. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Toughness tal-ksur ta 'l-istainless steel duplex iwweldjat. 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. Toughness tal-ksur ta 'azzar inossidabbli duplex iwweldjat.Britannia.Parti frazzjonali.pil.73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Reżistenza għall-korrużjoni ta 'azzar inossidabbli duplex f'aċidi organiċi magħżula u ambjenti ta' aċidu organiku/klorur. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Reżistenza għall-korrużjoni ta 'azzar inossidabbli duplex f'aċidi organiċi magħżula u ambjenti ta' aċidu organiku/klorur.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh.u Van Der Merwe, J. Reżistenza għall-korrużjoni ta 'azzar inossidabbli duplex f'ambjenti b'xi aċidi organiċi u aċidi organiċi/kloruri. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相不锈钢在选定的有机酸和有机酸/氯化物环境不锈钢在选定的有机酸和有机酸/氯化物环境不锈钢在选定的有机酸和有机酸/氯化物环境不锈钢在 Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相stainless steel在特定的organic酸和organic酸/chlorinated environment的耐过性性。Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh.u Van Der Merwe, J. Reżistenza għall-korrużjoni ta 'azzar inossidabbli duplex f'ambjenti magħżula ta' aċidi organiċi u aċidi organiċi/kloruri.preservattiv.Materjali Metodi 57, 107–117 (2010).
Barrera, S. et al.Imġieba ta 'korrużjoni-ossidazzjoni ta' ligi duplex Fe-Al-Mn-C.Materjali 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Ġenerazzjoni ġdida ta 'azzar super duplex għall-produzzjoni tal-gass u taż-żejt tat-tagħmir. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Ġenerazzjoni ġdida ta 'azzar super duplex għall-produzzjoni tal-gass u taż-żejt tat-tagħmir.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Ġenerazzjoni ġdida ta 'azzar super duplex għal tagħmir ta' produzzjoni taż-żejt u tal-gass.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Ġenerazzjoni ġdida ta 'azzar super duplex għal tagħmir tal-produzzjoni tal-gass u taż-żejt.Webinar E3S 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Investigazzjoni ta 'imġieba ta' deformazzjoni sħuna ta 'grad ta' l-istainless steel duplex 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Investigazzjoni ta 'imġieba ta' deformazzjoni sħuna ta 'grad ta' l-istainless steel duplex 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей сталиl м2507киL Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Studju dwar l-Imġieba ta 'Deformazzjoni sħuna tat-Tip 2507 Duplex Stainless Steel.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. u Utaisansuk, V. Investigazzjoni ta 'l-Imġieba ta' Deformazzjoni sħuna tat-Tip 2507 Duplex Stainless Steel.Metall.alma mater.trance.48, 95–108 (2017).
Zhou, T. et al.Effett tal-irrumblar kiesaħ ikkontrollat ​​fuq il-mikrostruttura u l-proprjetajiet mekkaniċi tal-istainless steel super-duplex SAF 2507 modifikat biċ-ċerju.alma mater.ix-xjenza.Britannia.A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. et al.Proprjetajiet strutturali u mekkaniċi indotti minn deformazzjoni termali tal-istainless steel SAF 2507 super-duplex modifikat biċ-ċerju.J. Alma mater.tank tal-ħażna.teknoloġija.9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Effett ta 'elementi ta' art rari fuq imġieba ta 'ossidazzjoni f'temperatura għolja ta' azzar awstenitiku. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Effett ta 'elementi ta' art rari fuq imġieba ta 'ossidazzjoni f'temperatura għolja ta' azzar awstenitiku.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. u Zheng K. Influwenza ta 'elementi ta' art rari fuq l-imġieba ta 'azzar awstenitiku taħt ossidazzjoni f'temperatura għolja. 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. u Zheng K. Influwenza ta 'elementi ta' art rari fuq l-imġieba ta 'azzar awstenitiku f'ossidazzjoni ta' temperatura għolja.koros.ix-xjenza.164, 108359 (2020).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Effetti ta 'Ce fuq il-mikrostruttura u l-proprjetajiet ta' azzar inossidabbli super-ferritiku 27Cr-3.8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Effetti ta 'Ce fuq il-mikrostruttura u l-proprjetajiet ta' azzar inossidabbli super-ferritiku 27Cr-3.8Mo-2Ni.Li Y., Yang G., Jiang Z., Chen K. u Sun S. Influwenza ta 'Se fuq il-mikrostruttura u l-proprjetajiet ta' azzar li ma jissaddadx superferritiku 27Cr-3,8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ce 对27Cr-3.8Mo-2Ni 超铁素体不锈钢的显微组织和性能的影响 Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Effett ta 'Ce fuq il-mikrostruttura u l-proprjetajiet ta' l-istainless steel super-azzar 27Cr-3.8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Влияние Ce на микроструктуру и свойства суперферритной нержавеюющей нержавеюющей 2.87Cr-2. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Effett ta 'Ce fuq il-mikrostruttura u l-proprjetajiet ta' l-istainless steel superferritic 27Cr-3,8Mo-2Ni.Sinjal tal-ħadid.Steelmak 47, 67–76 (2020).