Hvala, ker ste obiskali Nature.com.Različica brskalnika, ki jo uporabljate, ima omejeno podporo za CSS.Za najboljšo izkušnjo priporočamo, da uporabite posodobljen brskalnik (ali onemogočite način združljivosti v Internet Explorerju).Medtem bomo za zagotovitev stalne podpore spletno mesto upodobili brez slogov in JavaScripta.
Široko uporabljeno nerjavno jeklo in njegove kovane različice so zaradi pasivne plasti iz kromovega oksida odporne proti koroziji v zunanjih pogojih.Korozija in erozija jekla je tradicionalno povezana z uničenjem teh plasti, vendar redko na mikroskopski ravni, odvisno od izvora površinske nehomogenosti.V tem delu kemična heterogenost nanometrske površine, odkrita s spektroskopsko mikroskopijo in kemometrično analizo, nepričakovano prevladuje pri razgradnji in koroziji hladno valjanega super dupleksnega nerjavečega jekla 2507 (SDSS), modificiranega s cerijem, med njegovim vročim deformacijskim obnašanjem.druga stran.Čeprav je rentgenska fotoelektronska mikroskopija pokazala razmeroma enakomerno pokritost naravnega sloja Cr2O3, je hladno valjani SDSS pokazal slabe rezultate pasivacije zaradi lokalizirane porazdelitve nanootočkov, bogatih z Fe3+, na sloju oksida Fe/Cr.To znanje na atomski ravni zagotavlja globoko razumevanje korozije nerjavnega jekla in naj bi pomagalo pri boju proti koroziji podobnih visokolegiranih kovin.
Od izuma nerjavečega jekla je bila odpornost ferokromovih zlitin proti koroziji pripisana kromu, ki tvori močan oksid/oksihidroksid, ki kaže pasivno obnašanje v večini okolij.V primerjavi z običajnimi (avstenitnimi in feritnimi) nerjavnimi jekli imajo super dupleksna nerjavna jekla (SDSS) z boljšo odpornostjo proti koroziji boljše mehanske lastnosti1,2,3.Povečana mehanska trdnost omogoča lažje in bolj kompaktne modele.V nasprotju s tem ima ekonomičen SDSS visoko odpornost proti luknjičasti in razpokani koroziji, kar ima za posledico daljšo življenjsko dobo in širšo uporabo pri nadzoru onesnaževanja, kemičnih posodah ter naftni in plinski industriji na morju4.Vendar pa ozko območje temperatur toplotne obdelave in slaba sposobnost oblikovanja ovirata njegovo široko praktično uporabo.Zato je bil SDSS spremenjen za izboljšanje zgornjih lastnosti.Na primer, modifikacija Ce in visoki dodatki N 6, 7, 8 so bili uvedeni v 2507 SDSS (Ce-2507).Primerna koncentracija 0,08 mas. % elementa redkih zemelj (Ce) blagodejno vpliva na mehanske lastnosti DSS, saj izboljša prečiščenost zrn in trdnost meje zrn.Izboljšana je tudi odpornost proti obrabi in koroziji, natezna trdnost in meja tečenja ter vroča obdelava9.Velike količine dušika lahko nadomestijo drago vsebnost niklja, zaradi česar je SDSS stroškovno učinkovitejši10.
Nedavno je bil SDSS plastično deformiran pri različnih temperaturah (nizka temperatura, hladno in vroče) za doseganje odličnih mehanskih lastnosti6,7,8.Vendar pa je odlična odpornost proti koroziji SDSS posledica prisotnosti tankega oksidnega filma na površini, na katerega vplivajo številni dejavniki, kot je prisotnost številnih faz z različnimi mejami zrn, neželenih oborin in različnih reakcij.notranja nehomogena mikrostruktura različnih avstenitnih in feritnih faz je deformirana 7 .Zato je preučevanje lastnosti mikrodomen takšnih filmov na ravni elektronske strukture ključnega pomena za razumevanje korozije SDSS in zahteva kompleksne eksperimentalne tehnike.Do sedaj površinsko občutljive metode, kot sta Augerjeva elektronska spektroskopija11 in rentgenska fotoelektronska spektroskopija12,13,14,15, kot tudi trdi rentgenski fotoelektronski fotoelektronski sistem razlikujejo, a pogosto ne ločijo kemičnih stanj istega elementa v različnih točkah v prostoru na nanometru.Več nedavnih študij je povezalo lokalno oksidacijo kroma z opaženim korozijskim obnašanjem 17 avstenitnih nerjavnih jekel, 18 martenzitnih nerjavnih jekel in SDSS 19, 20. Vendar so se te študije osredotočile predvsem na učinek heterogenosti Cr (npr. oksidacijsko stanje Cr3+) na odpornost proti koroziji.To spektroskopsko opazovanje mesta iniciacije pod mikroskopom olajša lokalne kemijske poskuse in lahko prostorsko pokaže prej neraziskane kemične spremembe v sloju Fe.
Ta študija razširja prednosti PEEM pri odkrivanju kemičnih razlik na nanometru in predstavlja pronicljivo metodo površinske analize na atomski ravni za razumevanje korozijskega obnašanja Ce-2507.Uporablja kemometrične podatke skupine K-means24 za preslikavo globalne kemične sestave (heterogenosti) vključenih elementov, pri čemer so njihova kemična stanja predstavljena v statističnem prikazu.Za razliko od običajne korozije, ki jo povzroči razpad filma kromovega oksida, se trenutna slaba pasivizacija in slaba odpornost proti koroziji pripisujeta lokaliziranim nanootokom, bogatim z Fe3+, v bližini sloja oksida Fe/Cr, kar je lahko napad zaščitnega oksida.Na mestu tvori film in povzroča korozijo.
Korozivno obnašanje deformiranega SDSS 2507 je bilo najprej ovrednoteno z elektrokemičnimi meritvami.Na sl.Slika 1 prikazuje Nyquistove in Bodejeve krivulje za izbrane vzorce v kislih (pH = 1) vodnih raztopinah FeCl3 pri sobni temperaturi.Izbrani elektrolit deluje kot močno oksidacijsko sredstvo, ki označuje nagnjenost pasivacijskega filma k razpadu.Čeprav material ni bil podvržen stabilnemu luknjanju pri sobni temperaturi, so te analize zagotovile vpogled v možne dogodke okvare in procese po koroziji.Enakovredno vezje (slika 1d) je bilo uporabljeno za prilagajanje spektrov elektrokemične impedančne spektroskopije (EIS), ustrezni rezultati prilagajanja pa so prikazani v tabeli 1. Nepopolni polkrogi so se pojavili pri testiranju vzorcev, obdelanih z raztopino, in vroče obdelanih vzorcev, medtem ko so bili ustrezni stisnjeni polkrogi hladno valjani (slika 1b).V spektru EIS se polkrožni polmer lahko obravnava kot polarizacijski upor (Rp) 25,26.Rp SDSS, obdelanega z raztopino, v tabeli 1 je približno 135 kΩ cm-2, vendar lahko za vroče obdelan in hladno valjan SDSS vidimo veliko nižje vrednosti 34,7 oziroma 2,1 kΩ cm-2.To znatno zmanjšanje Rp kaže na škodljiv učinek plastične deformacije na odpornost proti pasivizaciji in koroziji, kot je prikazano v prejšnjih poročilih 27, 28, 29, 30.
a Nyquist, b, c Bodejeva impedanca in fazni diagrami ter model enakovrednega vezja za d, kjer je RS upor elektrolita, Rp polarizacijski upor in QCPE oksid elementa s konstantno fazo, uporabljen za modeliranje neidealne kapacitivnosti (n).Meritve EIS so bile izvedene pri potencialu brez obremenitve.
Konstante prvega reda so prikazane v Bodejevem diagramu, visokofrekvenčni plato pa predstavlja upornost elektrolita RS26.Ko se frekvenca zmanjša, se impedanca poveča in ugotovi se negativni fazni kot, kar kaže na prevlado kapacitivnosti.Fazni kot se poveča, pri čemer ohrani največjo vrednost v razmeroma širokem frekvenčnem območju, nato pa se zmanjša (slika 1c).Vendar je v vseh treh primerih ta največja vrednost še vedno manjša od 90°, kar kaže na neidealno kapacitivno obnašanje zaradi kapacitivne disperzije.Tako se element konstantne faze QCPE (CPE) uporablja za predstavitev porazdelitve medfazne kapacitivnosti, ki izhaja iz površinske hrapavosti ali nehomogenosti, zlasti v smislu atomske lestvice, fraktalne geometrije, poroznosti elektrode, neenakomernega potenciala in površinsko odvisne porazdelitve toka.Elektroda Geometry31,32.Impedanca CPE:
kjer je j imaginarno število in ω kotna frekvenca.QCPE je frekvenčno neodvisna konstanta, sorazmerna z aktivno odprto površino elektrolita.n je brezdimenzionalno število moči, ki opisuje odstopanje od idealnega kapacitivnega obnašanja kondenzatorja, tj. bližje kot je n 1, bližje je CPE čisti kapacitivnosti, in če je n blizu nič, je to upor.Majhno odstopanje n, blizu 1, kaže na neidealno kapacitivno obnašanje površine po polarizacijskem testiranju.QCPE hladno valjanega SDSS je veliko višji od podobnih izdelkov, kar pomeni, da je kakovost površine manj enotna.
V skladu z večino lastnosti odpornosti proti koroziji nerjavnih jekel relativno visoka vsebnost Cr v SDSS na splošno povzroči vrhunsko odpornost proti koroziji SDSS zaradi prisotnosti pasivnega zaščitnega oksidnega filma na površini17.Ta pasivni film je običajno bogat s Cr3+ oksidi in/ali hidroksidi, ki večinoma vključujejo Fe2+, Fe3+ okside in/ali (oksi)hidrokside 33 .Kljub enaki enakomernosti površine, pasivizirajoči oksidni plasti in brez vidnih poškodb na površini, kot je bilo ugotovljeno z mikroskopskimi slikami 6,7, je korozijsko obnašanje vroče obdelanega in hladno valjanega SDSS različno in zato zahteva poglobljeno študijo deformacijske mikrostrukture in strukturne značilnosti jekla.
Mikrostrukturo deformiranega nerjavnega jekla smo kvantitativno raziskali z uporabo notranjih in sinhrotronskih visokoenergijskih rentgenskih žarkov (dodatni sliki 1, 2).Podrobna analiza je na voljo v Dodatnih informacijah.Čeprav v veliki meri ustrezajo tipu glavne faze, so ugotovljene razlike v prostorninskih deležih faze, ki so navedene v Dodatni tabeli 1. Te razlike so lahko povezane z nehomogenimi faznimi deleži na površini, pa tudi z volumetričnimi faznimi deleži, izvedenimi na različnih globinah.detekcija z rentgensko difrakcijo.(XRD) z različnimi viri energije vpadnih fotonov.Relativno višji delež avstenita v hladno valjanih vzorcih, ugotovljen z XRD iz laboratorijskega vira, kaže na boljšo pasivacijo in posledično boljšo odpornost proti koroziji35, medtem ko natančnejši in statistični rezultati kažejo nasprotne trende v faznih razmerjih.Poleg tega je odpornost jekla proti koroziji odvisna tudi od stopnje prečiščenosti zrn, zmanjšanja velikosti zrn, povečanja mikrodeformacij in gostote dislokacij, ki nastanejo med termomehansko obdelavo36,37,38.Vroče obdelani vzorci kažejo bolj zrnato naravo, kar kaže na zrna mikronske velikosti, medtem ko gladki obroči, opaženi pri hladno valjanih vzorcih (dodatna slika 3), kažejo znatno prečiščenost zrn do nanometra v prejšnjem delu6, kar bi moralo prispevati k pasivizaciji filma.nastanek in povečanje odpornosti proti koroziji.Večja gostota dislokacij je običajno povezana z nižjo odpornostjo proti luknjanju, kar se dobro ujema z elektrokemičnimi meritvami.
Spremembe kemijskih stanj mikrodomen elementarnih elementov so bile sistematično preučene z uporabo X-PEEM.Kljub obilici legirnih elementov smo tukaj izbrali Cr, Fe, Ni in Ce39, saj je Cr ključni element za tvorbo pasivacijskega filma, Fe je glavni element v jeklu, Ni pa krepi pasivacijo in uravnoteži strukturo feritno-avstenitne faze in namen modifikacije Ce.S prilagajanjem energije sinhrotronskega sevanja je bil RAS s površine prevlečen z glavnimi značilnostmi Cr (rob L2.3), Fe (rob L2.3), Ni (rob L2.3) in Ce (rob M4.5).vroče oblikovanje in hladno valjanje Ce-2507 SDSS.Ustrezna analiza podatkov je bila izvedena z vključitvijo energetske kalibracije z objavljenimi podatki (npr. XAS 40, 41 na Fe L2, 3 robovi).
Na sl.Slika 2 prikazuje slike X-PEEM vroče obdelanega (slika 2a) in hladno valjanega (slika 2d) Ce-2507 SDSS in ustreznih XAS robov Cr in Fe L2,3 na posamezno označenih lokacijah.Rob L2,3 XAS preiskuje nezasedena 3d stanja po fotoekscitaciji elektronov na nivojih cepitve spin-orbita 2p3/2 (rob L3) in 2p1/2 (rob L2).Primerjava s sodniki.42,43 je pokazalo, da so bili opaženi štirje vrhovi blizu roba L3, imenovani A (578,3 eV), B (579,5 eV), C (580,4 eV) in D (582,2 eV), ki odražajo oktaedrični Cr3+, ki ustreza ionu Cr2O3.
toplotna slika X-PEEM toplotno deformiranega SDSS, ki ustreza b Cr L2.3 robu in c Fe L2.3 robu, d X-PEEM toplotna slika hladno valjanega SDSS, ki ustreza e Cr L2.3 robu in f Fe L2 .3 robu (f).Spektri XAS so narisani na različnih prostorskih položajih, označenih na toplotnih slikah (a, d), oranžne pikčaste črte v (b) in (e) predstavljajo simulirane spektre XAS Cr3+ z vrednostjo kristalnega polja 2,0 eV.Za slike X-PEEM uporabite termalno paleto za izboljšanje berljivosti slike, kjer so barve od modre do rdeče sorazmerne z intenzivnostjo absorpcije rentgenskih žarkov (od nizke do visoke).
Ne glede na kemijsko okolje teh kovinskih elementov je kemijsko stanje dodatkov Ni in Ce legirnih elementov za oba vzorca ostalo nespremenjeno.Dodatna risba.Slike 5-9 prikazujejo slike X-PEEM in ustrezne spektre XAS za Ni in Ce na različnih mestih na površini vroče obdelanih in hladno valjanih vzorcev.Ni XAS prikazuje oksidacijska stanja Ni2+ na celotni izmerjeni površini vroče obdelanih in hladno valjanih vzorcev (dodatna razprava).Opozoriti je treba, da pri vroče obdelanih vzorcih XAS signal Ce ni bil opažen, medtem ko je bil pri hladno valjanih vzorcih opazen spekter Ce3+.Opazovanje Ce lis v hladno valjanih vzorcih je pokazalo, da se Ce pojavlja predvsem v obliki oborin.
V toplotno deformiranem SDSS niso opazili nobene lokalne strukturne spremembe v XAS na robu Fe L2,3 (slika 2c).Vendar pa matrika Fe mikroregionalno spremeni svoje kemijsko stanje na sedmih naključno izbranih točkah hladno valjanega SDSS, kot je prikazano na sliki 2f.Poleg tega, da bi dobili natančno predstavo o spremembah v stanju Fe na izbranih lokacijah na sliki 2f, so bile izvedene lokalne površinske študije (slika 3 in dopolnilna slika 10), v katerih so bila izbrana manjša krožna območja.Spektri XAS roba Fe L2,3 sistemov α-Fe2O3 in oktaedrskih oksidov Fe2+ so bili modelirani z izračuni več kristalnih polj z uporabo kristalnih polj 1,0 (Fe2+) in 1,0 (Fe3+)44. Ugotavljamo, da imata α-Fe2O3 in γ-Fe2O3 različne lokalne simetrije 45, 46, Fe3O4 ima kombinacijo tako Fe2+ kot Fe3+, 47 in FeO45 kot formalno dvovalenten Fe2+ oksid (3d6). Ugotavljamo, da imata α-Fe2O3 in γ-Fe2O3 različni lokalni simetriji 45, 46, Fe3O4 ima kombinacijo tako Fe2+ kot Fe3+, 47 in FeO45 kot formalno dvovalenten Fe2+ oksid (3d6).Upoštevajte, da imata α-Fe2O3 in γ-Fe2O3 različne lokalne simetrije45,46, Fe3O4 združuje tako Fe2+ kot Fe3+,47 in FeO45 v obliki formalno dvovalentnega oksida Fe2+ (3d6).Kot je bilo omenjeno v prejšnjem prispevku,45 čeprav je razmerje intenzivnosti obeh različno, je njuno razmerje intenzivnosti eg/t2g ≈1, medtem ko je v tem primeru opaženo razmerje intenzitete eg/t2g približno 1. To izključuje možnost, da je v trenutni situaciji prisoten samo Fe3+.Če upoštevamo primer Fe3O4 s Fe2+ in Fe3+, prva značilnost, za katero je znano, da ima šibkejši (močnejši) rob L3 za Fe, kaže na manjše (večje) nezasedeno stanje t2g.
2d.
, (4) razmerje intenzivnosti L2/L3.
a Simulirani XAS spektri Fe z opazovanimi tremi različnimi eksperimentalnimi podatki (polne črte XAS-1, XAS-2 in XAS-3 ustrezajo 2-a, 2-b in E-3 na sliki 2 in 3) Primerjava, oktaedri Fe2+, Fe3+ z vrednostmi kristalnega polja 1,0 eV oziroma 1,5 eV, eksperimentalni podatki, merjeni z bd (XAS-1, XAS-2, XAS-3) in ustrezni optimizirani podatki LCF (polna črna črta) ter tudi v obliki spektrov XAS-3 s standardoma Fe3O4 (mešano stanje Fe) in Fe2O3 (čisti Fe3+).
Dejansko je preizkusna globina X-PEEM za Fe (~6 nm)49 večja od ocenjene debeline oksidacijske plasti (nekoliko > 4 nm), kar omogoča zaznavanje signala iz železove matrike (Fe0) pod pasivacijsko plastjo. Dejansko je preizkusna globina X-PEEM za Fe (~6 nm)49 večja od ocenjene debeline oksidacijske plasti (nekoliko > 4 nm), kar omogoča zaznavanje signala iz železove matrike (Fe0) pod pasivacijsko plastjo. Dejansko je globina sonde X-PEEM za Fe (~ 6 nm)49 večja od domnevne debeline oksidacijske plasti (nekoliko> 4 nm), kar omogoča zaznavanje signala iz železove matrike (Fe0) pod pasivacijsko plastjo.Dejstvo je, da je odkrita globina Fe (~ 6 nm) 49 z X-PEEM večja od domnevne debeline oksidnih plasti (nezmogoče > 4 nm), kar omogoča odkrivanje signala iz železne matrice (Fe0) pod pasivno plastjo. Dejstvo je, da je globina detekcije Fe (~6 nm) 49 z X-PEEM večja od pričakovane debeline oksidne plasti (rahlo > 4 nm), kar omogoča detekcijo signala iz železove matrike (Fe0) pod pasivacijsko plastjo. .Na sl.Medtem ko za spekter XAS-2 odstotek Fe2+ in Fe3+ postane ~30 % oziroma 60 %.Fe2+ ​​je manj kot Fe3+.Razmerje med Fe2+ in Fe3, ki je enako 1:2, pomeni, da lahko Fe3O4 nastane pri enakem razmerju med Fe ioni.Poleg tega za spekter XAS-3 odstotek Fe2+ in Fe3+ postane ~10 % in 80 %, kar kaže na večjo pretvorbo Fe2+ v Fe3+.Kot je navedeno zgoraj, lahko Fe3+ izvira iz α-Fe2O3, γ-Fe2O3 ali Fe3O4.V primerjavi z maso γ-Fe2O3 ima Fe 2p XAS vrh A SDSS nekoliko večjo intenzivnost (slika 4e), kar kaže na večjo intenzivnost Fe2+.razprava zaradi zapletenosti različnih dejavnikov, ki vplivajo na končni spekter41.
Poleg spektralnih razlik v kemijskem stanju izbranih zanimivih območij, opisanih zgoraj, je bila ocenjena tudi globalna kemijska heterogenost ključnih elementov Cr in Fe z razvrščanjem vseh spektrov XAS, pridobljenih na površini vzorca z uporabo metode združevanja v skupine K-means.Te spektralne oblike obeh grozdov so skoraj enake tistim, ki ustrezajo Cr2O342, kar pomeni, da so plasti Cr2O3 relativno enakomerno razporejene na SDSS.

Za ponazoritev kompleksnejših zemljevidov robov FeL so bili uporabljeni štirje in pet optimiziranih grozdov in z njimi povezani centroidi (spektralni profili) za vroče in hladno valjane vzorce.Zato lahko odstotek (%) Fe2+ in Fe3+ dobimo s prilagajanjem LCF, prikazanega na sliki 4.Psevdoelektrodni potencial Epseudo kot funkcija Fe0 je bil uporabljen za odkrivanje mikrokemične nehomogenosti površinskega oksidnega filma.Epsevdo je grobo ocenjen po pravilu mešanja,
kjer je \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) enako \(\rm{Fe} + 2e^ – \ do \rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), 0,440 oziroma 0,036 V.Regije z nižjim potencialom imajo večjo vsebnost spojine Fe3+.Porazdelitev potenciala v toplotno deformiranih vzorcih ima slojevit značaj z največjo spremembo okoli 0,119 V (sl. 6a, b).Ta potencialna porazdelitev je tesno povezana s topografijo površja (slika 6a).Nobenih drugih sprememb, odvisnih od položaja, v spodnji laminarni notranjosti niso opazili (slika 6b).Fe3+ oksidi in/ali (oksi)hidroksidi so glavne sestavine rje v jeklu in so prepustni za kisik in vodo50.V tem primeru velja, da so otoki, bogati z Fe3+, lokalno porazdeljeni in jih je mogoče obravnavati kot korodirana območja.lastnosti in zmanjšajo zaščitne lastnosti pasivirne plasti.
a, d K-pomeni grafike grozdov, prekrite s slikami X-PEEM.Izračunani potencial psevdoelektrode (Epseudo) je omenjen skupaj z grafom gruče K-povprečij.Svetlost slike X-PEEM, tako kot barva na sliki 2, je sorazmerna z intenzivnostjo absorpcije rentgenskih žarkov.
Relativno enoten Cr, vendar različno kemijsko stanje Fe vodi do različnih poškodb oksidnega filma in vzorcev korozije pri vroče obdelanem in hladno valjanem Ce-2507.Ta lastnost hladno valjanega Ce-2507 je dobro raziskana.V zvezi s tvorbo oksidov in hidroksidov Fe v zunanjem zraku pri tem skoraj nevtralnem delu so reakcije naslednje:
Zgornje reakcije se pojavijo v naslednjih scenarijih na podlagi analize X-PEEM.Majhna rama, ki ustreza Fe0, je povezana s spodnjim kovinskim železom.Dolgotrajna izpostavljenost zraku lahko povzroči nastanek Fe3O4 in/ali Fe2O3 oksidov po Fe(OH)252,53.V zaščitni plasti, bogati s Cr3+, lahko nastaneta tudi dve stabilni obliki Fe, Fe3O4 in Fe2O3, od katerih ima Fe3O4 prednost enotno in lepljivo strukturo.Prisotnost obeh ima za posledico mešana oksidacijska stanja (spekter XAS-1).Spekter XAS-2 v glavnem ustreza Fe3O4.Medtem ko je opazovanje spektrov XAS-3 na več mestih pokazalo popolno pretvorbo v γ-Fe2O3.Ker je globina prodiranja razvitih rentgenskih žarkov približno 50 nm, povzroči signal iz spodnje plasti višjo intenzivnost A vrha.
Spekter XPA kaže, da ima komponenta Fe v oksidnem filmu večplastno strukturo v kombinaciji s plastjo Cr oksida.Zato je zvezno stehiometrično razmerje, tj. eno oksidacijsko stanje Fe, bolje kot nenadne stehiometrične spremembe.Toplotno deformiran SDSS ima bolj enotno površino, gostejšo zaščitno plast in boljšo odpornost proti koroziji.Spekter EIS in njegova odpornost proti koroziji sta zmanjšana.
Poleg tega, čeprav legiranje redkih zemelj v dvofaznih jeklih kaže boljšo učinkovitost, ostaja interakcija tega aditiva s posamezno jekleno matriko v smislu korozijskega obnašanja glede na spektroskopsko mikroskopijo nedosegljiva.Pojav Ce signalov (prek XAS M-robov) se pojavi le na nekaj mestih med hladnim valjanjem, vendar izgine med vročo deformacijo SDSS, kar kaže na lokalno obarjanje Ce v jekleni matrici in ne na homogeno legiranje.
Na koncu to delo razkriva učinek površinske heterogenosti na korozijo 2507 SDSS, modificiranega s cerijem, s kvantificiranjem kemične vsebnosti komponent nanometrskega merila.Na vprašanje, zakaj nerjavno jeklo korodira tudi pod zaščitno oksidno plastjo, odgovarjamo tako, da kvantificiramo njegovo mikrostrukturo, površinsko kemijo in obdelavo signalov z uporabo združevanja K-means.Ugotovljeno je bilo, da so otoki, bogati z Fe3+, vključno z njihovo oktaedrično in tetraedrično koordinacijo vzdolž celotne značilnosti mešanice Fe2+/Fe3+, vir poškodb in korozije hladno valjanega oksidnega filma SDSS.Poleg metodološkega napredka pri določanju učinka kemijske heterogenosti v nanometru na korozijo se pričakuje, da bo tekoče delo navdihnilo inženirske procese za izboljšanje korozijske odpornosti nerjavnih jekel med proizvodnjo jekla.
Izmerjene kemične sestave (masni %) so navedene v dodatni tabeli 2. Ingoti so najprej vroče kovani v bloke.Nato smo ga žarili pri 1050 °C 60 minut, da smo dobili jeklo v stanju trdne raztopine, nato pa galili v vodi na sobno temperaturo.
Pred deformacijo smo vzorce segrevali s hitrostjo 10 °C s-1 2 minuti pri izbrani temperaturi, da smo odpravili temperaturni gradient.Po doseganju temperaturne enakomernosti smo vzorec deformirali na vrednost prave deformacije 0,7.Po deformaciji smo vzorce takoj pogasili z vodo, da smo ohranili deformirano strukturo.Za to posebno študijo smo izbrali vzorec s stanjem vroče deformacije 1050 °C, 10 s-1, ker je bila opažena mikrotrdota višja od drugih vzorcev7.
Hitrost deformacije in zmanjšanje debeline za vsako pot sta 0,2 m·s-1 oziroma 5 %.
Elektrokemična delovna postaja Autolab PGSTAT128N je bila uporabljena za elektrokemične meritve SDSS po hladnem valjanju do 90-odstotnega zmanjšanja debeline (1,0 ekvivalentna prava deformacija) in po vročem stiskanju pri 1050 °C za 10 s-1 do dejanske deformacije 0,7.Delovna postaja ima celico s tremi elektrodami z nasičeno kalomelno elektrodo kot referenčno elektrodo, grafitno nasprotno elektrodo in vzorcem SDSS kot delovno elektrodo.Vzorce smo nato fiksirali z epoksidom, pri čemer smo pustili delovno odprto površino 1 cm2 kot delovno elektrodo (spodnja stran cilindričnega vzorca).Delovne površine so bile brušene in polirane z diamantno polirno suspenzijo z velikostjo delcev 1 μm, sprane z destilirano vodo in etanolom ter posušene na hladnem zraku.Vodna raztopina FeCl3 (6,0 mas. %), stabilizirana na pH = 1,0 ± 0,01 s HCl v skladu s priporočili ASTM, se uporablja za pospešitev korozije nerjavnega jekla55, ker je jedka v prisotnosti kloridnih ionov z močno oksidacijsko sposobnostjo in nizkim pH Okoljski standardi G48 in A923.Za vzorce v trdni raztopini, vroče oblikovane in hladno valjane vzorce so bile meritve impedance izvedene pri potencialih odprtega tokokroga (OPC) 0,39, 0,33 oziroma 0,25 V v frekvenčnem območju od 1105 do 0,1 Hz z amplitudo 5 mV.Vsi kemični testi so bili ponovljeni vsaj 3-krat pod enakimi pogoji, da se zagotovi ponovljivost podatkov.
Zbiranje podatkov je potekalo v geometriji Debye-Scherrer ali transmisijski geometriji pri sobni temperaturi.Vzorec je bil lociran na razdalji 740 mm od detektorja.Zaznavna prostornina vsakega vzorca je 0,2 × 0,3 × 1,5 mm3, ki je določena z velikostjo žarka in debelino vzorca.
Meritve X-PEEM dveh izbranih modelnih sistemov so bile izvedene na končni postaji Beamline MAXPEEM PEEM v laboratoriju MAX IV (Lund, Švedska).Pripravljene vzorce smo nekaj dni hranili na zraku in jih razplinili v ultravisoki vakuumski komori, preden smo jih obsevali s sinhrotronskimi fotoni.Energetska ločljivost linije žarka je bila dobljena z merjenjem spektra ionskega donosa v območju vzbujanja od n 1 s na 1 \ (\ pi _g^ \ ast \) blizu HV = 401 eV v N2 z odvisnostjo fotonske energije od E3/2, 57. Spekter približevanja je bilo dano ΔE (širina spektralne linije). Tako je bila energetska ločljivost kanala žarka ocenjena kot e/∆E = 700 eV/0,3 eV> 2000 in tok ≈1012 f/s z uporabo spremenjenega monokromatorja SX-700 s siriranjem SI 1200 črte/mm za Fe Edge 2P 2p L2, CR 2p 2p 2p l2,3 in CE.Skenirajte energijo fotona v korakih po 0,2 eV.Čas osvetlitve slik je bil 0,2 s, povprečno 16 sličic.Energija fotoelektronske slike je izbrana tako, da zagotavlja največji sekundarni elektronski signal.Vse meritve so bile izvedene pri normalnem vpadu z uporabo linearno polariziranega fotonskega žarka.Več informacij o meritvah najdete v prejšnji študiji.Globina Cr je zelo blizu debelini oksidnega filma (~ 4 nm) 60, 61, medtem ko je globina Fe večja od debeline.XRD, zbrana na robu Fe L, je mešanica XRD železovih oksidov in Fe0 iz matriksa.V prvem primeru intenzivnost oddanih elektronov izvira iz vseh možnih vrst elektronov, ki prispevajo k TEY.V tem primeru je Fe0 signal predvsem posledica LVV Augerjevih elektronov, pa tudi sekundarnih elektronov, ki jih oddajajo.
Na primer, združevanje v skupine K-means se je dobro izkazalo pri združevanju v skupine hiperspektralnih slikovnih podatkov.Algoritem K-means vključuje dve stopnji: v prvi fazi se izračuna K centroidov, v drugi fazi pa je vsaki točki dodeljena gruča s sosednjimi centroidi.Težišče gruče je opredeljeno kot aritmetična sredina podatkovnih točk (spekter XAS) za to gručo.
2. korak. Izračunajte pripadnost vseh slikovnih pik glede na trenutni centroid.Na primer, izračuna se iz evklidske razdalje d med središčem in vsako slikovno piko:
3. korak Vsako slikovno piko dodelite najbližjemu centroidu.Nato ponovno izračunajte položaje težišča K na naslednji način:
Za podatkovno strukturo PEEM jeklenih slik je običajno X (x × y × λ) kocka 3D matričnih podatkov, medtem ko osi x in y predstavljata prostorske informacije (ločljivost slikovnih pik), os λ pa ustreza fotonu.energijska spektralna slika.Algoritem K-means se uporablja za raziskovanje zanimivih območij v podatkih X-PEEM z ločevanjem slikovnih pik (gruč ali podblokov) glede na njihove spektralne značilnosti in ekstrahiranjem najboljših centroidov (spektralnih profilov XAS) za vsak analit.grozd).Ekstrahirani centroidi so linearne kombinacije čistih spektrov.
Podatki, ki podpirajo rezultate te študije, so na voljo na razumno zahtevo zadevnega avtorja WC.
Sieurin, H. & Sandström, R. Zlomna žilavost varjenega dupleksnega nerjavečega jekla. Sieurin, H. & Sandström, R. Zlomna žilavost varjenega dupleksnega nerjavečega jekla. Sieurin, H. & Sandström, R. Vzkost razrušitve svarnoj dupleksnoj nerjaveče stali. Sieurin, H. & Sandström, R. Zlomna žilavost varjenega dupleksnega nerjavnega jekla. Sieurin, H. & Sandstrom, R. 焊接双相不锈钢的断裂韧性。 Sieurin, H. & Sandström, R. Vzkost uničenja svarnih dupleksnih nerjavečih stebel. Sieurin, H. & Sandström, R. Zlomna žilavost varjenih dupleksnih nerjavnih jekel.Britannia.Delni del.krzno.73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Odpornost proti koroziji dupleksnih nerjavnih jekel v izbranih organskih kislinah in okoljih organske kisline/klorida. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Odpornost proti koroziji dupleksnih nerjavnih jekel v izbranih organskih kislinah in okoljih organske kisline/klorida.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相nerjavno jeklo在特定的organsko酸和organsko酸/klorirano okolje的耐过性性。.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh.konzervans.Materialne metode 57, 107–117 (2010).
Barrera, S. et al.Materiali 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Nova generacija super dupleksnih jekel za opremo za proizvodnjo plina in nafte. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Nova generacija super dupleksnih jekel za opremo za proizvodnjo plina in nafte.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Nova generacija super dupleksnih jekel za opremo za proizvodnjo nafte in plina.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Nova generacija super dupleksnih jekel za opremo za proizvodnjo plina in nafte.Webinar E3S 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Preiskava vročega deformiranja dupleksnega nerjavečega jekla razreda 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Preiskava vročega deformiranja dupleksnega nerjavečega jekla razreda 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Raziskovanje vedenja vroče deformacije dupleksne nerjaveče stali znamke 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Študija vročega deformacijskega obnašanja nerjavečega jekla tipa 2507 Duplex.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. in Utaisansuk, V. Raziskava vročega deformacijskega obnašanja nerjavečega jekla Duplex tipa 2507.Kovina.alma mater.trans.48, 95–108 (2017).
Zhou, T. et al.alma mater.znanost.Britannia.A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. et al.Strukturne in mehanske lastnosti, povzročene s toplotno deformacijo s cerijem modificiranega super-dupleksnega nerjavečega jekla SAF 2507.J. Alma mater.rezervoar za shranjevanje.tehnologija.9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Vpliv redkih zemeljskih elementov na visokotemperaturno oksidacijsko obnašanje avstenitnega jekla. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Vpliv redkih zemeljskih elementov na visokotemperaturno oksidacijsko obnašanje avstenitnega jekla.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. in Zheng K. Vpliv elementov redkih zemelj na obnašanje avstenitnega jekla pri visokotemperaturni oksidaciji. 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. in Zheng K. Vpliv elementov redkih zemelj na obnašanje avstenitnih jekel pri visokotemperaturni oksidaciji.koros.znanost.164, 108359 (2020).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Učinki Ce na mikrostrukturo in lastnosti 27Cr-3,8Mo-2Ni superferitnih nerjavnih jekel. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Učinki Ce na mikrostrukturo in lastnosti 27Cr-3,8Mo-2Ni superferitnih nerjavnih jekel.Li Y., Yang G., Jiang Z., Chen K. in Sun S. Vpliv Se na mikrostrukturo in lastnosti superferitnih nerjavnih jekel 27Cr-3,8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Vpliv Ce na mikrostrukturo in lastnosti superferritnega nerjavečega stališča 27Cr-3,8Mo-2Ni. Železno znamenje.Steelmak 47, 67–76 (2020).