Hatur nuhun parantos nganjang ka Nature.com. Versi browser anu anjeun anggo gaduh dukungan CSS anu terbatas. Pikeun pangalaman anu pangsaéna, kami nyarankeun anjeun nganggo browser anu diénggalan (atanapi mareuman Modeu Kompatibilitas dina Internet Explorer). Samentawis waktos, pikeun mastikeun dukungan anu terus-terusan, kami bakal ngarender situs tanpa gaya sareng JavaScript.
Baja tahan karat anu seueur dianggo sareng vérsi tempa na tahan korosi dina kaayaan lingkungan kusabab lapisan pasifasi anu diwangun ku kromium oksida. Korosi sareng erosi baja sacara tradisional aya hubunganana sareng karusakan lapisan ieu, tapi jarang dina tingkat mikroskopis, gumantung kana asal inhomogenitas permukaan. Dina karya ieu, heterogenitas kimia permukaan nano anu dideteksi ku mikroskop spéktroskopi sareng analisis kémometrik sacara teu kaduga ngadominasi dekomposisi sareng korosi baja tahan karat super dupleks modifikasi cerium 2507 (SDSS) anu digulung tiis salami paripolah deformasi panasna. sisi séjén. Sanaos mikroskop fotoéléktron sinar-X nunjukkeun panutupan anu relatif seragam tina lapisan Cr2O3 alami, SDSS anu digulung tiis nunjukkeun hasil pasifasi anu goréng kusabab distribusi lokal pulo nano anu beunghar Fe3+ dina lapisan oksida Fe/Cr. Pangaweruh ieu dina tingkat atom nyayogikeun pamahaman anu jero ngeunaan korosi baja tahan karat sareng diperkirakeun ngabantosan merangan korosi logam paduan tinggi anu sami.
Kusabab kapanggihna stainless steel, résistansi korosi tina paduan ferrochromium parantos dikaitkeun sareng kromium, anu ngabentuk oksida/oxyhydroxide anu kuat anu nunjukkeun paripolah pasif dina kalolobaan lingkungan. Dibandingkeun sareng stainless steel konvensional (austenitic sareng feritic), stainless steel super duplex (SDSS) kalayan résistansi korosi anu langkung saé gaduh sipat mékanis anu unggul1,2,3. Ningkatna kakuatan mékanis ngamungkinkeun desain anu langkung hampang sareng langkung kompak. Sabalikna, SDSS anu ekonomis gaduh résistansi anu luhur kana korosi pitting sareng crevice, anu ngahasilkeun umur jasa anu langkung lami sareng aplikasi anu langkung lega dina kontrol polusi, wadah kimia, sareng industri minyak sareng gas lepas pantai4. Nanging, kisaran suhu perlakuan panas anu sempit sareng formability anu goréng ngahalangan aplikasi praktisna anu lega. Ku alatan éta, SDSS parantos dimodifikasi pikeun ningkatkeun sipat-sipat di luhur. Salaku conto, modifikasi Ce sareng tambahan N 6, 7, 8 anu luhur diwanohkeun dina 2507 SDSS (Ce-2507). Konsentrasi anu cocog nyaéta 0,08 wt.% unsur tanah jarang (Ce) gaduh pangaruh anu mangpaat kana sipat mékanis DSS, sabab ningkatkeun panyaringan butir sareng kakuatan wates butir. Résistansi kana aus sareng korosi, kakuatan tarik sareng kakuatan luluh, sareng kamampuan kerja panas ogé parantos ningkat. Sajumlah ageung nitrogén tiasa ngagentos eusi nikel anu mahal, ngajantenkeun SDSS langkung efektif biaya10.
Anyar-anyar ieu, SDSS parantos dideformasi sacara plastis dina rupa-rupa suhu (suhu handap, tiis sareng panas) pikeun ngahontal sipat mékanis anu saé6,7,8. Nanging, résistansi korosi SDSS anu saé disababkeun ku ayana pilem oksida ipis dina permukaan, anu dipangaruhan ku seueur faktor, sapertos ayana seueur fase kalayan wates butir anu béda, endapan anu teu dihoyongkeun sareng réaksi anu béda. mikrostruktur internal anu teu homogen tina rupa-rupa fase austenitik sareng feritik dideformasi7. Ku alatan éta, panilitian ngeunaan sipat mikrodomain pilem sapertos kitu dina tingkat struktur éléktronik penting pisan pikeun ngartos korosi SDSS sareng meryogikeun téknik ékspériméntal anu rumit. Dugi ka ayeuna, metode anu sénsitip kana permukaan sapertos spéktroskopi éléktron Auger11 sareng spéktroskopi fotoéléktron sinar-X12,13,14,15 ogé sistem fotoéléktron fotoéléktron sinar-X anu teuas ngabédakeun, tapi sering gagal misahkeun, kaayaan kimiawi unsur anu sami dina titik anu béda dina rohangan dina skala nano. Sababaraha panilitian anyar parantos ngaitkeun oksidasi lokal kromium sareng paripolah korosi anu dititénan tina 17 baja tahan karat austenitik, 18 baja tahan karat martensitik, sareng SDSS 19, 20. Nanging, panilitian ieu utamina museur kana pangaruh hétérogénitas Cr (contona, kaayaan oksidasi Cr3+) kana résistansi korosi. Hétérogénitas lateral dina kaayaan oksidasi unsur tiasa disababkeun ku sanyawa anu béda-béda kalayan unsur konstituén anu sami, sapertos oksida beusi. Sanyawa ieu ngawaris ukuran alit anu diprosés sacara termomékanis anu caket pisan, tapi béda dina komposisi sareng kaayaan oksidasi16,21. Ku alatan éta, ngungkabkeun karusakan pilem oksida teras pitting meryogikeun pamahaman ngeunaan inhomogénitas permukaan dina tingkat mikroskopis. Sanaos aya sarat ieu, penilaian kuantitatif sapertos hétérogénitas oksidasi lateral, khususna beusi dina skala nano/atom, masih kurang sareng pentingna pikeun résistansi korosi tetep teu acan ditalungtik. Nepi ka ayeuna, kaayaan kimiawi rupa-rupa unsur, sapertos Fe sareng Ca, sacara kuantitatif digambarkeun dina sampel baja nganggo mikroskop fotoéléktron sinar-X lemes (X-PEEM) dina fasilitas radiasi sinkrotron skala nano. Digabungkeun sareng téknik spéktroskopi serapan sinar-X (XAS) anu sénsitip sacara kimiawi, X-PEEM ngamungkinkeun pangukuran XAS kalayan résolusi spasial sareng spéktral anu luhur, nyayogikeun inpormasi kimiawi ngeunaan komposisi unsur sareng kaayaan kimiawina kalayan résolusi spasial dugi ka skala nanometer 23. Observasi spéktroskopi ieu ngeunaan situs inisiasi dina mikroskop ngagampangkeun ékspérimén kimiawi lokal sareng tiasa nunjukkeun sacara spasial parobahan kimiawi anu teu acan dieksplorasi sateuacanna dina lapisan Fe.
Panilitian ieu ngalegaan kaunggulan PEEM dina ngadeteksi béda kimia dina skala nano sareng nampilkeun metode analisis permukaan tingkat atom anu wawasan pikeun ngartos paripolah korosi Ce-2507. Ieu ngagunakeun data kemometrik klaster K-means24 pikeun memetakan komposisi kimia global (hétérogénitas) unsur-unsur anu kalibet, kalayan kaayaan kimiawi na dipidangkeun dina répréséntasi statistik. Teu siga kasus korosi tradisional anu disababkeun ku karusakan pilem kromium oksida, pasivasi anu goréng ayeuna sareng résistansi korosi anu goréng disababkeun ku nanoislands beunghar Fe3+ lokal caket lapisan oksida Fe/Cr, anu tiasa janten hasil tina oksida pelindung. Di tempat karusakan, pilem kabentuk anu nyababkeun korosi.
Paripolah korosif SDSS 2507 anu cacad mimitina dievaluasi nganggo pangukuran éléktrokimia. Dina gambar 1, Gambar 1 nunjukkeun kurva Nyquist sareng Bode pikeun sampel anu dipilih dina larutan cai asam (pH = 1) FeCl3 dina suhu kamar. Éléktrolit anu dipilih bertindak salaku agén oksidator anu kuat, anu ngagambarkeun kacenderungan pilem pasifasi pikeun ngarecah. Sanaos bahan henteu ngalaman pitting suhu kamar anu stabil, analisis ieu masihan wawasan ngeunaan poténsi kajadian kagagalan sareng prosés pasca-korosi. Sirkuit ékuivalén (Gambar 1d) dianggo pikeun nyocogkeun spéktroskopi impedansi éléktrokimia (EIS), sareng hasil pas anu saluyu dipidangkeun dina Tabel 1. Satengah bunderan anu teu lengkep muncul nalika nguji larutan anu dirawat sareng sampel anu digarap panas, sedengkeun satengah bunderan anu dikomprés anu saluyu digulung tiis (Gambar 1b). Dina spéktrum EIS, radius satengah bunderan tiasa dianggap salaku résistansi polarisasi (Rp) 25,26. Rp tina SDSS anu diolah dina Tabel 1 nyaéta sakitar 135 kΩ cm-2, nanging pikeun SDSS anu diolah panas sareng digulung tiis urang tiasa ningali nilai anu langkung handap nyaéta 34,7 sareng 2,1 kΩ cm-2 masing-masing. Panurunan Rp anu signifikan ieu nunjukkeun pangaruh anu ngarugikeun tina deformasi plastik kana pasivasi sareng résistansi korosi, sapertos anu dipidangkeun dina laporan sateuacana 27, 28, 29, 30.
a Nyquist, b, c Diagram impedansi sareng fase Bode, sareng modél sirkuit anu sami pikeun d, dimana RS nyaéta résistansi éléktrolit, Rp nyaéta résistansi polarisasi, sareng QCPE nyaéta oksida unsur fase konstan anu dianggo pikeun modél kapasitansi non-ideal (n). Pangukuran EIS dilaksanakeun dina poténsial tanpa beban.
Konstanta orde kahiji dipidangkeun dina diagram Bode sareng dataran frékuénsi luhur ngagambarkeun résistansi éléktrolit RS26. Nalika frékuénsi nurun, impedansi ningkat sareng sudut fase négatip kapanggih, nunjukkeun dominasi kapasitansi. Sudut fase ningkat, ngajaga nilai maksimumna dina rentang frékuénsi anu relatif lega, teras nurun (Gambar 1c). Nanging, dina sadaya tilu kasus ieu nilai maksimum masih kirang ti 90°, nunjukkeun paripolah kapasitif anu henteu idéal kusabab dispersi kapasitif. Ku kituna, unsur fase konstan QCPE (CPE) dianggo pikeun ngagambarkeun distribusi kapasitansi antarmuka anu diturunkeun tina karasana permukaan atanapi inhomogenitas, khususna dina hal skala atom, géométri fraktal, porositas éléktroda, poténsial anu henteu seragam, sareng distribusi arus anu gumantung kana permukaan. Géométri éléktroda 31,32. Impedansi CPE:
dimana j nyaéta angka imajinér sareng ω nyaéta frékuénsi sudut. QCPE nyaéta konstanta anu henteu gumantung kana frékuénsi anu sabanding sareng daérah kabuka aktif éléktrolit. n nyaéta angka daya tanpa dimensi anu ngajelaskeun panyimpangan tina paripolah kapasitif idéal kapasitor, nyaéta beuki caket n ka 1, beuki caket CPE ka kapasitansi murni, sareng upami n caket nol, éta résistansi. Simpangan leutik n, caket 1, nunjukkeun paripolah kapasitif anu henteu idéal tina permukaan saatos uji polarisasi. QCPE tina SDSS anu digulung tiis jauh langkung luhur tibatan produk anu sami, anu hartosna kualitas permukaan kirang seragam.
Saluyu sareng kalolobaan sipat tahan korosi baja tahan karat, eusi Cr SDSS anu kawilang luhur umumna ngahasilkeun résistansi korosi SDSS anu unggul kusabab ayana pilem oksida pelindung pasif dina permukaan17. Pilem pasif ieu biasana beunghar ku oksida Cr3+ sareng/atanapi hidroksida, utamina ngahijikeun Fe2+, oksida Fe3+ sareng/atanapi (oxy)hidroksida 33. Sanaos seragam permukaan anu sami, lapisan oksida pasif, sareng teu aya retakan anu katingali dina permukaan, sakumaha anu ditangtukeun ku gambar mikroskopis,6,7 paripolah korosi SDSS anu didamel panas sareng digulung tiis béda sareng ku kituna meryogikeun panilitian anu jero ngeunaan mikrostruktur deformasi sareng karakteristik struktural baja.
Mikrostruktur baja tahan karat anu cacad ditalungtik sacara kuantitatif nganggo sinar-X énergi tinggi internal sareng sinkrotron (Gambar Tambahan 1, 2). Analisis anu lengkep disayogikeun dina Inpormasi Tambahan. Sanaos ieu biasana pakait sareng jinis fase utama, bédana kapanggih dina fraksi volume fase, anu didaptarkeun dina Tabel Tambahan 1. Bédana tiasa disababkeun ku fraksi fase hétérogén dina permukaan sareng fraksi volume (XRD) anu tunduk kana jerona deteksi anu béda kalayan nganggo difraksi sinar-X kalayan rupa-rupa sumber énergi foton anu datang. Proporsi austenit anu relatif langkung luhur dina spésimén anu digulung tiis, ditangtukeun ku XRD tina sumber laboratorium, nunjukkeun pasivasi anu langkung saé sareng salajengna résistansi korosi anu langkung saé35, sedengkeun hasil anu langkung akurat sareng statistik nunjukkeun tren anu sabalikna dina proporsi fase. Salaku tambahan, résistansi korosi baja ogé gumantung kana tingkat panyaringan butir, réduksi ukuran butir, paningkatan mikrodeformasi sareng kapadetan dislokasi anu lumangsung nalika perlakuan termomékanis36,37,38. Spésimén anu diolah kalayan panas nunjukkeun sipat anu langkung kasar, nunjukkeun ukuran sisikian mikron, sedengkeun cincin lemes anu dititénan dina spésimén anu digulung tiis (Gambar Tambahan 3) nunjukkeun panyaringan sisikian anu signifikan kana skala nano dina karya sateuacana6, anu kedah nyumbang kana pasifasi pilem. formasi sareng paningkatan résistansi korosi. Kapadetan dislokasi anu langkung luhur biasana aya hubunganana sareng résistansi anu langkung handap kana pitting, anu cocog sareng pangukuran éléktrokimia.
Parobahan dina kaayaan kimiawi mikrodomain unsur-unsur dasar parantos dikaji sacara sistematis nganggo X-PEEM. Sanaos seueur unsur paduan, Cr, Fe, Ni, sareng Ce39 dipilih di dieu sabab Cr mangrupikeun unsur konci pikeun ngabentuk pilem pasifasi, Fe mangrupikeun unsur utama dina baja, sareng Ni ningkatkeun pasifasi sareng ngimbangan struktur fase ferit-austenitik sareng tujuan pikeun ngarobih Ce. Ku cara nyaluyukeun énergi radiasi sinkrotron, RAS dilapis tina permukaan ku fitur utama Cr (ujung L2.3), Fe (ujung L2.3), Ni (ujung L2.3) sareng Ce (ujung M4.5). pembentukan panas sareng penggulungan tiis Ce-2507 SDSS. Analisis data anu pas dilakukeun ku cara ngagabungkeun kalibrasi énergi sareng data anu diterbitkeun (contona XAS 40, 41 dina Fe L2, 3 ujung).
Dina gambar 2, gambar X-PEEM tina Ce-2507 SDSS anu diolah panas (Gambar 2a) sareng anu digulung tiis (Gambar 2d) sareng ujung XAS anu saluyu tina Cr sareng Fe L2,3 di lokasi anu ditandaan sacara individual. Tepi L2,3 tina XAS nguji kaayaan 3d anu teu aya saatos fotoeksitasi éléktron dina tingkat pamisahan spin-orbit 2p3/2 (tepi L3) sareng 2p1/2 (tepi L2). Inpormasi ngeunaan kaayaan valénsi Cr diala tina XAS di ujung L2,3 dina Gambar 2b, e. Babandingan sareng hakim. 42,43 nunjukkeun yén opat puncak katingali caket ujung L3, dingaranan A (578,3 eV), B (579,5 eV), C (580,4 eV) sareng D (582,2 eV), anu ngagambarkeun Cr3+ oktahedral, anu saluyu sareng ion Cr2O3. Spéktrum ékspériméntal sapuk sareng itungan téoritis anu dipidangkeun dina panel b sareng e, anu diala tina sababaraha itungan médan kristal dina antarmuka Cr L2.3 nganggo médan kristal 2.0 eV44. Duanana permukaan SDSS anu didamel panas sareng anu digulung tiis dilapis ku lapisan Cr2O3 anu relatif seragam.
Gambar termal X-PEEM tina SDSS anu dideformasi sacara termal anu pakait sareng ujung b Cr L2.3 sareng ujung c Fe L2.3, gambar termal d X-PEEM tina SDSS anu digulung tiis anu pakait sareng ujung e Cr L2.3 sareng sisi f Fe L2.3 (f). Spéktra XAS diplot dina posisi spasial anu béda anu ditandaan dina gambar termal (a, d), garis putus-putus oranyeu dina (b) sareng (e) ngagambarkeun spéktra XAS simulasi Cr3+ kalayan nilai medan kristal 2.0 eV. Pikeun gambar X-PEEM, anggo palét termal pikeun ningkatkeun kabacaan gambar, dimana warna ti biru ka beureum sabanding sareng inténsitas panyerepan sinar-X (ti handap ka luhur).
Sanajan lingkungan kimiawi unsur-unsur logam ieu, kaayaan kimiawi tina panambahan unsur paduan Ni sareng Ce pikeun duanana sampel tetep teu robih. Gambar tambahan. Gambar 5-9 nunjukkeun gambar X-PEEM sareng spéktra XAS anu saluyu pikeun Ni sareng Ce dina rupa-rupa posisi dina permukaan spésimén anu dikerjakeun panas sareng digulung tiis. Ni XAS nunjukkeun kaayaan oksidasi Ni2+ dina sakumna permukaan anu diukur tina spésimén anu dikerjakeun panas sareng digulung tiis (Diskusi Tambahan). Perlu dicatet yén, dina kasus sampel anu dikerjakeun panas, sinyal XAS Ce henteu dititénan, sedengkeun dina kasus sampel anu digulung tiis, spéktrum Ce3+ dititénan. Observasi bintik Ce dina sampel anu digulung tiis nunjukkeun yén Ce utamina muncul dina bentuk endapan.
Dina SDSS anu dideformasi sacara termal, teu aya parobahan struktural lokal dina XAS di ujung Fe L2,3 anu dititénan (Gambar 2c). Nanging, matriks Fe sacara mikro-régional ngarobih kaayaan kimiana dina tujuh titik anu dipilih sacara acak tina SDSS anu digulung tiis, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 2f. Salian ti éta, pikeun kéngingkeun gambaran anu akurat ngeunaan parobahan dina kaayaan Fe di lokasi anu dipilih dina Gambar 2f, panilitian permukaan lokal dilakukeun (Gambar 3 sareng Gambar Tambahan 10) dimana daérah sirkular anu langkung alit dipilih. Spéktra XAS tina ujung Fe L2,3 tina sistem α-Fe2O3 sareng oksida oktahedral Fe2+ dimodelkeun ku sababaraha itungan medan kristal nganggo medan kristal 1.0 (Fe2+) sareng 1.0 (Fe3+)44. Urang perhatikeun yén α-Fe2O3 sareng γ-Fe2O3 gaduh simétri lokal anu béda45,46, Fe3O4 gaduh kombinasi Fe2+ & Fe3+,47, sareng FeO45 salaku oksida Fe2+ anu sacara formal divalén (3d6). Urang perhatikeun yén α-Fe2O3 sareng γ-Fe2O3 gaduh simétri lokal anu béda45,46, Fe3O4 gaduh kombinasi Fe2+ & Fe3+,47, sareng FeO45 salaku oksida Fe2+ anu sacara formal divalén (3d6).Catet yén α-Fe2O3 sareng γ-Fe2O3 gaduh simétri lokal anu béda45,46, Fe3O4 ngagabungkeun Fe2+ sareng Fe3+,47 sareng FeO45 dina bentuk oksida divalén sacara formal Fe2+ (3d6).Catet yén α-Fe2O3 sareng γ-Fe2O3 gaduh simétri lokal anu béda45,46, Fe3O4 gaduh kombinasi Fe2+ sareng Fe3+,47 sareng FeO45 bertindak salaku oksida Fe2+ divalén formal (3d6). Sadaya ion Fe3+ dina α-Fe2O3 ngan ukur gaduh posisi Oh, sedengkeun γ-Fe2O3 biasana digambarkeun ku spinel Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 kalayan lowongan dina posisi eg. Ku alatan éta, ion Fe3+ dina γ-Fe2O3 gaduh posisi Td sareng Oh. Sakumaha anu parantos disebatkeun dina tulisan sateuacanna,45 sanaos babandingan inténsitas duanana béda, babandingan inténsitasna eg/t2g nyaéta ≈1, sedengkeun dina hal ieu babandingan inténsitas anu dititénan eg/t2g nyaéta sakitar 1. Ieu ngaleungitkeun kamungkinan yén dina kaayaan ayeuna ngan ukur Fe3+ anu aya. Nganggap kasus Fe3O4 sareng Fe2+ sareng Fe3+, fitur anu munggaran, anu dipikanyaho gaduh ujung L3 anu langkung lemah (langkung kuat) pikeun Fe, nunjukkeun jumlah kaayaan t2g anu teu dieusi anu langkung alit (langkung ageung). Ieu lumaku pikeun Fe2+ (Fe3+), anu nunjukkeun yén fitur anu munggaran tina paningkatan nunjukkeun paningkatan dina eusi Fe2+47. Hasil ieu nunjukkeun yén ayana babarengan Fe2+ sareng γ-Fe2O3, α-Fe2O3 sareng/atanapi Fe3O4 dominan dina permukaan komposit anu digulung tiis.
Gambar pencitraan termal fotoéléktron anu digedekeun tina spéktrum XAS (a, c) sareng (b, d) anu meuntas sisi Fe L2,3 dina rupa-rupa posisi spasial dina daérah 2 sareng E anu dipilih dina Gambar 2d.
Data ékspérimén anu diala (Gambar 4a sareng Gambar Tambahan 11) diplot sareng dibandingkeun sareng data pikeun sanyawa murni 40, 41, 48. Tilu jinis spéktra XAS ujung-L anu diamati sacara ékspériméntal (XAS-1, XAS-2 sareng XAS-3: Gambar 4a). Khususna, spéktrum 2-a (dilambangkeun salaku XAS-1) dina Gambar 3b dituturkeun ku spéktrum 2-b (dilabélan XAS-2) diamati di sakumna daérah deteksi, sedengkeun spéktra sapertos E-3 diamati dina gambar 3d (dilabélan XAS-3) diamati di lokasi anu khusus. Salaku aturan, opat parameter dianggo pikeun ngaidentipikasi kaayaan valénsi anu aya dina sampel anu ditalungtik: (1) karakteristik spéktral L3 sareng L2, (2) posisi énergi tina karakteristik L3 sareng L2, (3) bédana énergi L3-L2. , (4) babandingan inténsitas L2/L3. Numutkeun pangamatan visual (Gambar 4a), sadaya tilu komponén Fe, nyaéta Fe0, Fe2+, sareng Fe3+, aya dina permukaan SDSS anu ditalungtik. Babandingan inténsitas anu diitung L2/L3 ogé nunjukkeun ayana sadaya tilu komponén éta.
Spéktra XAS simulasi Fe kalayan tilu data ékspérimén anu béda anu dititénan (garis padet XAS-1, XAS-2 sareng XAS-3 pakait sareng 2-a, 2-b sareng E-3 dina Gambar 2 sareng 3) Babandingan, Oktahedron Fe2+, Fe3+ kalayan nilai médan kristal 1,0 eV sareng 1,5 eV, masing-masing, data ékspérimén diukur nganggo bd (XAS-1, XAS-2, XAS-3) sareng data LCF anu dioptimalkeun anu saluyu (garis hideung padet), sareng ogé dina bentuk spéktra XAS-3 kalayan standar Fe3O4 (kaayaan campuran Fe) sareng Fe2O3 (Fe3+ murni).
Kombinasi linier (LCF) tina tilu standar 40, 41, 48 dianggo pikeun ngitung komposisi oksida beusi. LCF diimplementasikeun pikeun tilu spéktra XAS ujung-L Fe anu dipilih anu nunjukkeun kontras pangluhurna, nyaéta XAS-1, XAS-2 sareng XAS-3, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 4b–d. Pikeun fitting LCF, 10% Fe0 diperhatoskeun dina sadaya kasus kusabab kami niténan ledge leutik dina sadaya data, sareng ogé kusabab kanyataan yén beusi logam mangrupikeun komponén utama baja. Memang, jerona probation X-PEEM pikeun Fe (~6 nm)49 langkung ageung tibatan perkiraan ketebalan lapisan oksidasi (rada > 4 nm), anu ngamungkinkeun deteksi sinyal tina matriks beusi (Fe0) di handapeun lapisan passivasi. Memang, jerona probation X-PEEM pikeun Fe (~6 nm)49 langkung ageung tibatan perkiraan ketebalan lapisan oksidasi (rada > 4 nm), anu ngamungkinkeun deteksi sinyal tina matriks beusi (Fe0) di handapeun lapisan passivasi. Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм)49 больше, чем предполагаемая толщина слоя окисления (> 4 нмениго), обнаружить сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. Memang, jerona probe X-PEEM pikeun Fe (~6 nm)49 leuwih gede tibatan ketebalan lapisan oksidasi anu diasumsikeun (rada >4 nm), anu ngamungkinkeun pikeun ngadeteksi sinyal tina matriks beusi (Fe0) di handapeun lapisan pasifasi.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），允许检测来自钝化层下方的铁基体（Fe0）的信号。事实上 ， X-PEEM 对 Fe （~ 6 nm） 49 的 检测 深度 大于 的 氧化层 厚度 略 略 > 4 nm） 允记钝化层 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 信号信号Фактически, глубина обнаружения Fe (~ 6 нм) 49 с помощью X-PEEM больше, чем предполагаемая толщина оксидного ( > сидного) что позволяет обнаруживать сигнал от железной матрицы (Fe0) ниже пассивирующего слоя. Kanyataanna, jerona deteksi Fe (~6 nm) 49 ku X-PEEM leuwih gede tibatan ketebalan lapisan oksida anu dipiharep (rada > 4 nm), anu ngamungkinkeun deteksi sinyal tina matriks beusi (Fe0) di handap lapisan pasifasi. .Rupa-rupa kombinasi Fe2+ sareng Fe3+ dilakukeun pikeun mendakan solusi anu pangsaéna pikeun data ékspérimén anu dititénan. Dina gambar 4b nunjukkeun spéktrum XAS-1 pikeun kombinasi Fe2+ sareng Fe3+, dimana proporsi Fe2+ sareng Fe3+ sami sakitar 45%, nunjukkeun kaayaan oksidasi campuran Fe. Sedengkeun pikeun spéktrum XAS-2, perséntase Fe2+ sareng Fe3+ janten masing-masing ~30% sareng 60%. Fe2+ kirang ti Fe3+. Babandingan Fe2+ sareng Fe3, sami sareng 1:2, hartosna Fe3O4 tiasa kabentuk dina babandingan anu sami antara ion Fe. Salian ti éta, pikeun spéktrum XAS-3, perséntase Fe2+ sareng Fe3+ janten ~10% sareng 80%, anu nunjukkeun konvérsi Fe2+ ka Fe3+ anu langkung luhur. Sakumaha anu parantos disebatkeun di luhur, Fe3+ tiasa asalna tina α-Fe2O3, γ-Fe2O3 atanapi Fe3O4. Pikeun ngartos sumber Fe3+ anu paling dipikaresep, spéktrum XAS-3 diplot nganggo standar Fe3+ anu béda dina Gambar 4e, nunjukkeun kamiripan sareng duanana standar nalika mertimbangkeun puncak B. Nanging, inténsitas puncak taktak (A: tina Fe2+) sareng rasio inténsitas B/A nunjukkeun yén spéktrum XAS-3 caket, tapi henteu cocog sareng spéktrum γ-Fe2O3. Dibandingkeun sareng γ-Fe2O3 bulk, puncak Fe 2p XAS tina A SDSS ngagaduhan inténsitas anu rada luhur (Gambar 4e), anu nunjukkeun inténsitas Fe2+ anu langkung luhur. Sanaos spéktrum XAS-3 sami sareng γ-Fe2O3, dimana Fe3+ aya dina posisi Oh sareng Td, idéntifikasi kaayaan valénsi anu béda sareng koordinasi ngan ukur sapanjang ujung L2,3 atanapi rasio inténsitas L2/L3 tetep janten masalah. topik diskusi anu terus-terusan kusabab kompleksitas rupa-rupa faktor anu mangaruhan spéktrum ahir41.
Salian ti béda spéktral dina kaayaan kimiawi daérah anu dipilih anu dijelaskeun di luhur, hétérogénitas kimiawi global tina unsur konci Cr sareng Fe ogé dipeunteun ku cara ngaklasifikasikeun sadaya spéktra XAS anu diala dina permukaan sampel nganggo metode klaster K-means. . Profil ujung Cr L disetel pikeun ngabentuk dua klaster optimal anu disebarkeun sacara spasial dina spésimén anu dikerjakeun panas sareng digulung tiis anu dipidangkeun dina Gambar 5. Jelas yén teu aya parobahan struktural lokal anu dianggap sami, kumargi dua séntroid tina spéktra XAS Cr tiasa dibandingkeun. Wangun spéktral tina dua klaster ieu ampir sami sareng anu pakait sareng Cr2O342, anu hartosna lapisan Cr2O3 jarakna relatif rata dina SDSS.
Cr L K-means gugusan daérah ujung, sareng b nyaéta centroid XAS anu saluyu. Hasil babandingan K-means X-PEEM tina SDSS anu digulung tiis: c Cr L2.3 daérah ujung tina gugusan K-means sareng d centroid XAS anu saluyu.
Pikeun ngagambarkeun peta ujung FeL anu langkung rumit, opat sareng lima klaster anu dioptimalkeun sareng sentroid anu aya hubunganana (profil spéktral) dianggo pikeun spésimén anu didamel panas sareng digulung tiis. Ku alatan éta, persentase (%) Fe2+ sareng Fe3+ tiasa diala ku cara nyocogkeun LCF anu dipidangkeun dina Gambar 4. Poténsi pseudoelectrode Epseudo salaku fungsi Fe0 dianggo pikeun ngungkabkeun inhomogenitas mikrokimia tina pilem oksida permukaan. Epseudo kira-kira diperkirakeun ku aturan campuran,
dimana \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) sarua jeung \(\rm{Fe} + 2e^ – \ ka \rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), 0,440 jeung 0,036 V, masing-masing. Daérah anu mibanda poténsi anu leuwih handap mibanda kandungan sanyawa Fe3+ anu leuwih luhur. Sebaran poténsial dina sampel anu dideformasi sacara termal mibanda karakter berlapis kalayan parobahan maksimum sakitar 0,119 V (Gambar 6a, b). Sebaran poténsial ieu raket patalina jeung topografi permukaan (Gambar 6a). Teu aya parobahan anu gumantung kana posisi dina interior laminar anu aya di handapeun anu dititénan (Gambar 6b). Sabalikna, pikeun sambungan oksida anu béda kalayan eusi Fe2+ sareng Fe3+ anu béda dina SDSS anu digulung tiis, urang tiasa niténan sipat pseudopoténsial anu henteu seragam (Gambar 6c, d). Oksida Fe3+ sareng/atanapi (oksi)hidroksida mangrupikeun konstituén utama karat dina baja sareng permeabel kana oksigén sareng cai50. Dina hal ieu, pulo-pulo anu beunghar Fe3+ dianggap sumebar sacara lokal sareng tiasa dianggap salaku daérah anu korosi. Dina waktos anu sami, gradien dina widang poténsial, tinimbang nilai absolut poténsial, tiasa dianggo salaku indikator pikeun lokalisasi situs korosi aktif. Sebaran Fe2+ sareng Fe3+ anu henteu rata dina permukaan SDSS anu digulung tiis ieu tiasa ngarobih kimia lokal sareng nyayogikeun daérah permukaan aktif anu langkung praktis dina ngarecahna pilem oksida sareng réaksi korosi, sahingga ngamungkinkeun korosi kontinyu tina matriks logam anu aya di handapeunna, anu ngahasilkeun korosi internal, hétérogénitas sipat sareng panurunan sipat pelindung lapisan pasif.
Gugus K-means sareng centroid XAS anu saluyu dina daérah ujung Fe L2.3 tina X-PEEM ac anu dideformasi panas sareng df tina SDSS anu digulung tiis. a, d plot gugus K-means anu ditumpuk dina gambar X-PEEM. Poténsi pseudoelectrode anu diitung (Epseudo) disebatkeun babarengan sareng plot gugus K-means. Kacaangan gambar X-PEEM, sapertos warna dina Gambar 2 sabanding sareng inténsitas panyerepan sinar-X.
Cr anu relatif seragam tapi kaayaan kimiawi Fe anu béda nyababkeun karusakan pilem oksida sareng pola korosi anu béda dina Ce-2507 anu didamel panas sareng digulung tiis. Sipat Ce-2507 anu digulung tiis ieu parantos ditalungtik kalayan saé. Ngeunaan formasi oksida sareng hidroksida Fe dina hawa ambien dina karya anu ampir nétral ieu, réaksina sapertos kieu:
Réaksi di luhur lumangsung dina skénario ieu dumasar kana analisis X-PEEM. Taktak leutik anu pakait sareng Fe0 pakait sareng beusi logam anu aya di handapeunna. Réaksi logam Fe sareng lingkungan ngahasilkeun formasi lapisan Fe(OH)2 (persamaan (5)), anu ningkatkeun sinyal Fe2+ dina Fe L-edge XAS. Paparan hawa anu berkepanjangan tiasa nyababkeun formasi oksida Fe3O4 sareng/atanapi Fe2O3 saatos Fe(OH)252,53. Dua bentuk stabil Fe, Fe3O4 sareng Fe2O3, ogé tiasa kabentuk dina lapisan pelindung anu beunghar Cr3+, anu Fe3O4 langkung milih struktur anu seragam sareng lengket. Ayana duanana ngahasilkeun kaayaan oksidasi campuran (spéktrum XAS-1). Spéktrum XAS-2 utamina pakait sareng Fe3O4. Samentawis observasi spéktrum XAS-3 di sababaraha tempat nunjukkeun konvérsi lengkep ka γ-Fe2O3. Kusabab jerona penetrasi sinar-X anu teu diungkabkeun sakitar 50 nm, sinyal ti lapisan handap ngahasilkeun inténsitas puncak A anu langkung luhur.
Spéktrum XPA nunjukkeun yén komponén Fe dina pilem oksida mibanda struktur berlapis anu digabungkeun sareng lapisan oksida Cr. Sabalikna tina tanda-tanda pasivasi kusabab inhomogenitas lokal Cr2O3 nalika korosi, sanaos lapisan Cr2O3 seragam dina ieu panilitian, résistansi korosi anu handap katingali dina hal ieu, khususna pikeun spésimén anu digulung tiis. Paripolah anu katingali tiasa kahartos salaku hétérogénitas kaayaan oksidasi kimiawi dina lapisan luhur (Fe), anu mangaruhan kinerja korosi. Kusabab stoikiometri anu sami tina lapisan luhur (oksida beusi) sareng lapisan handap (kromium oksida)52,53 interaksi anu langkung saé (adési) antara aranjeunna nyababkeun transportasi ion logam atanapi oksigén anu laun dina kisi, anu, kahareupna, nyababkeun paningkatan résistansi korosi. Ku alatan éta, babandingan stoikiométri kontinyu, nyaéta hiji kaayaan oksidasi Fe, langkung dipikaresep tibatan parobahan stoikiométri anu ujug-ujug. SDSS anu cacad panas ngagaduhan permukaan anu langkung seragam, lapisan pelindung anu langkung padet, sareng résistansi korosi anu langkung saé. Sedengkeun pikeun SDSS anu digulung tiis, ayana pulo-pulo anu beunghar Fe3+ di handapeun lapisan pelindung ngalanggar integritas permukaan sareng nyababkeun korosi galvanik sareng substrat caket dieu, anu nyababkeun turunna Rp anu seukeut (Tabel 1). Spéktrum EIS sareng résistansi korosi na ngirangan. Éta tiasa katingali yén distribusi lokal pulo-pulo anu beunghar Fe3+ kusabab deformasi plastik utamina mangaruhan résistansi korosi, anu mangrupikeun kamajuan dina karya ieu. Ku kituna, panilitian ieu nampilkeun gambar mikroskopis spéktroskopi tina réduksi résistansi korosi sampel SDSS anu diulik ku metode deformasi plastik.
Salian ti éta, sanaos paduan sareng unsur tanah jarang dina baja dua fase nunjukkeun kinerja anu langkung saé, interaksi unsur aditif ieu sareng matriks baja individu dina hal paripolah korosi numutkeun data mikroskop spéktroskopi tetep hésé dititénan. Penampilan sinyal Ce (via XAS M-edges) ngan ukur muncul di sababaraha tempat nalika rolling tiis, tapi ngaleungit nalika deformasi panas SDSS, nunjukkeun présipitasi lokal Ce dina matriks baja, tinimbang paduan homogen. Sanaos henteu ningkatkeun sipat mékanis SDSS6,7 sacara signifikan, ayana unsur tanah jarang ngirangan ukuran inklusi sareng dipercaya ngahalangan pitting di daérah awal54.
Dina kacindekanana, ieu karya ngungkabkeun pangaruh hétérogénitas permukaan kana korosi 2507 SDSS anu dimodifikasi ku cerium ku cara ngitung eusi kimia komponén nanoskala. Urang ngajawab patarosan naha stainless steel korosi sanajan di handapeun lapisan oksida pelindung ku cara ngitung mikrostrukturna, kimia permukaan, sareng pamrosésan sinyal nganggo klaster K-means. Parantos ditetepkeun yén pulo-pulo anu beunghar Fe3+, kalebet koordinasi oktahedral sareng tétrahedralna sapanjang sakabéh fitur campuran Fe2+/Fe3+, mangrupikeun sumber karusakan sareng korosi pilem oksida gulung tiis SDSS. Nanoislands anu didominasi ku Fe3+ nyababkeun résistansi korosi anu goréng sanajan aya lapisan pasifasi Cr2O3 stoikiometri anu cekap. Salian ti kamajuan metodologis dina nangtukeun pangaruh hétérogénitas kimia nanoskala kana korosi, karya anu terus-terusan dipiharep bakal ngainspirasi prosés rékayasa pikeun ningkatkeun résistansi korosi stainless steel salami pembuatan baja.
Pikeun nyiapkeun ingot Ce-2507 SDSS anu dianggo dina panilitian ieu, komposisi campuran anu kalebet paduan master Fe-Ce anu disegel ku tabung beusi murni dilebur dina tungku induksi frékuénsi sedeng 150 kg pikeun ngahasilkeun baja cair sareng dituang kana citakan. Komposisi kimia anu diukur (wt%) didaptarkeun dina Tabel Tambahan 2. Ingot mimitina ditempa panas kana blok. Teras dipanaskeun dina suhu 1050°C salami 60 menit pikeun kéngingkeun baja dina kaayaan larutan padet, teras didinginkan dina cai dugi ka suhu kamar. Sampel anu ditalungtik ditalungtik sacara rinci nganggo TEM sareng DOE pikeun nalungtik fase, ukuran butir sareng morfologi. Inpormasi anu langkung lengkep ngeunaan sampel sareng prosés produksi tiasa dipendakan dina sumber sanés6,7.
Sampel silinder (φ10 mm × 15 mm) pikeun komprési panas diprosés supados sumbu silinder sajajar sareng arah deformasi blok. Komprési suhu luhur dilaksanakeun dina rupa-rupa suhu dina kisaran 1000-1150 °C nganggo simulator termal Gleeble-3800 dina laju galur konstan dina kisaran 0,01-10 s-1. Sateuacan deformasi, sampel dipanaskeun dina laju 10 °C s-1 salami 2 menit dina suhu anu dipilih pikeun ngaleungitkeun gradien suhu. Saatos ngahontal keseragaman suhu, sampel dideformasi kana nilai galur anu leres 0,7. Saatos deformasi, sampel langsung didinginkan ku cai pikeun ngajaga struktur anu dideformasi. Spesimen anu dikeraskeun teras dipotong sajajar sareng arah komprési. Pikeun panilitian khusus ieu, kami milih spésimén kalayan kaayaan galur panas 1050 °C, 10 s-1 sabab mikrohardness anu diamati langkung luhur tibatan spésimén sanés7.
Sampel masif (80 × 10 × 17 mm3) tina larutan padet Ce-2507 dianggo dina gilingan dua-gulung asinkron tilu fase LG-300 kalayan sipat mékanis anu pangsaéna di antara sadaya tingkat deformasi anu sanés6. Laju galur sareng réduksi ketebalan pikeun unggal jalur nyaéta 0,2 m·s-1 sareng 5%, masing-masing.
Workstation éléktrokimia Autolab PGSTAT128N dianggo pikeun pangukuran éléktrokimia SDSS saatos digulung tiis dugi ka réduksi 90% dina ketebalan (1,0 galur sajati sarimbag) sareng saatos dipencet panas dina suhu 1050°C salami 10 s-1 dugi ka galur sajati 0,7. Workstation ieu ngagaduhan sél tilu éléktroda kalayan éléktroda kalomel jenuh salaku éléktroda rujukan, éléktroda lawan grafit, sareng sampel SDSS salaku éléktroda kerja. Sampel dipotong kana silinder kalayan diaméter 11,3 mm, anu sisi-sisina disolder kawat tambaga. Sampel teras dipasangkeun ku époksi, nyésakeun daérah kabuka kerja 1 cm2 salaku éléktroda kerja (sisi handap sampel silinder). Ati-ati nalika ngarawat époksi sareng pengamplasan sareng pemolesan salajengna pikeun nyingkahan retakan. Beungeut kerja digiling sareng dipoles ku suspénsi pemoles inten kalayan ukuran partikel 1 μm, dikumbah ku cai sulingan sareng étanol, teras dikeringkeun dina hawa tiis. Sateuacan pangukuran éléktrokimia, sampel anu dipoles dipanaskeun ka hawa salami sababaraha dinten pikeun ngabentuk pilem oksida alami. Leyuran FeCl3 (6,0 wt%) cai, anu distabilisasi kana pH = 1,0 ± 0,01 ku HCl numutkeun rekomendasi ASTM, dianggo pikeun ngagancangkeun korosi stainless steel55 sabab korosif nalika aya ion klorida kalayan kapasitas oksidasi anu kuat sareng pH anu handap Standar Lingkungan G48 sareng A923. Celupkeun sampel dina larutan uji salami 1 jam pikeun ngahontal kaayaan anu caket sateuacan ngalakukeun pangukuran. Pikeun sampel larutan padet, anu dibentuk panas, sareng anu digulung tiis, pangukuran impedansi dilaksanakeun dina poténsial sirkuit kabuka (OPC) masing-masing 0,39, 0,33, sareng 0,25 V, dina rentang frékuénsi ti 1 105 dugi ka 0,1 Hz kalayan amplitudo 5 mV. Sadaya tés kimia diulang sahenteuna 3 kali dina kaayaan anu sami pikeun mastikeun réproduksibilitas data.
Pikeun pangukuran HE-SXRD, blok baja dupleks pasagi panjang ukuran 1 × 1 × 1,5 mm3 diukur pikeun ngitung komposisi fase sinar tina wiggler énergi tinggi Brockhouse di CLS, Kanada56. Pangumpulan data dilaksanakeun dina géométri Debye-Scherrer atanapi géométri transmisi dina suhu kamar. Panjang gelombang sinar-X anu dikalibrasi ku kalibrator LaB6 nyaéta 0,212561 Å, anu pakait sareng 58 keV, anu jauh langkung luhur tibatan Cu Kα (8 keV) anu umum dianggo salaku sumber sinar-X laboratorium. Sampel ayana dina jarak 740 mm ti detektor. Volume deteksi unggal sampel nyaéta 0,2 × 0,3 × 1,5 mm3, anu ditangtukeun ku ukuran sinar sareng ketebalan sampel. Sadaya data dikumpulkeun nganggo detektor daérah Perkin Elmer, detektor sinar-X panel datar, piksel 200 µm, 40 × 40 cm2 nganggo waktos paparan 0,3 detik sareng 120 pigura.
Pangukuran X-PEEM tina dua sistem modél anu dipilih dilaksanakeun di stasiun tungtung Beamline MAXPEEM PEEM di laboratorium MAX IV (Lund, Swédia). Sampel disiapkeun ku cara anu sami sareng pikeun pangukuran éléktrokimia. Sampel anu disiapkeun disimpen dina hawa salami sababaraha dinten sareng didegaskeun dina rohangan vakum ultrahigh sateuacan diiradiasi ku foton sinkrotron. Résolusi énergi tina garis pancaran diala ku cara ngukur spéktrum hasil ion di daérah éksitasi ti N1s ​​dugi ka 1\(\pi_g^ \ast\) caket hv = 401 eV dina N2 kalayan gumantungna énergi foton kana E3/2, 57. Spéktrum aproksimasi masihan ΔE (lébar garis spéktral) sakitar 0,3 eV dina rentang énergi anu diukur. Ku kituna, résolusi énergi beamline diperkirakeun E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 sareng fluks ≈1012 ph/s ku cara ngamangpaatkeun monokromator SX-700 anu dimodifikasi kalayan kisi Si 1200-line mm−1 pikeun sisi Fe 2p L2,3, sisi Cr 2p L2,3, sisi Ni 2p L2,3, sareng sisi Ce M4,5. Ku kituna, résolusi énergi beamline diperkirakeun E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 sareng fluks ≈1012 ph/s ku cara ngamangpaatkeun monokromator SX-700 anu dimodifikasi kalayan kisi Si 1200-line mm−1 pikeun ujung Fe 2p L2.3, ujung Cr 2p L2.3, ujung Ni 2p L2.3, sareng ujung Ce M4.5. Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка было оценено как E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ > 2000 и/10 фик ≈ использовании модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 штрихов/мм для Fe кромка 2p L2,3, кромка L2,3, кромка Cr 3, кромка Cr 2 кромка Ce M4,5. Ku kituna, résolusi énergi saluran pancaran diperkirakeun salaku E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 sareng fluks ≈1012 f/s nganggo monokromator SX-700 anu dimodifikasi kalayan kisi Si 1200 garis/mm pikeun ujung Fe 2p L2,3, ujung Cr 2p L2.3, ujung Ni 2p L2.3, sareng ujung 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，通过使甜 1 mm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 Ce M4,5 边缘和因此 ， 光束线 能量 分辨率 为 为 为 为 δe = 700 EV/0.3 EV> 2000 和 ≈1012 PH/S ， 剨 此1200 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 边缘、Cr 2p L2.3 边缘、Cr 2p L2.3、边缘和Ce M4.5 边缘。Ku kituna, nalika nganggo monokromator SX-700 anu dimodifikasi kalayan kisi Si garis 1200. 3, ujung Cr 2p L2.3, ujung Ni 2p L2.3 sareng ujung Ce M4.5.Énergi foton scan dina léngkah 0,2 eV. Dina unggal énergi, gambar PEEM dirékam nganggo detektor CMOS TVIPS F-216 anu digandengkeun ku serat kalayan 2 x 2 bin, anu nyayogikeun résolusi 1024 x 1024 piksel dina widang pandang 20 µm. Waktos paparan gambar nyaéta 0,2 detik, rata-rata 16 pigura. Énergi gambar fotoéléktron dipilih ku cara sapertos kitu pikeun nyayogikeun sinyal éléktron sekundér maksimum. Sadaya pangukuran dilaksanakeun dina insiden normal nganggo sinar foton anu terpolarisasi sacara linier. Inpormasi lengkep ngeunaan pangukuran tiasa dipendakan dina panilitian sateuacana. Saatos nalungtik modeu deteksi total éléktron hasil (TEY) sareng aplikasi na dina X-PEEM49, jerona uji coba metode ieu diperkirakeun sakitar 4-5 nm pikeun sinyal Cr sareng sakitar 6 nm pikeun Fe. Jerona Cr caket pisan sareng ketebalan pilem oksida (~4 nm)60,61 sedengkeun jerona Fe langkung ageung tibatan ketebalanna. XRD anu dikumpulkeun di sisi FeL nyaéta campuran XRD oksida beusi sareng Fe0 tina matriks. Dina kasus anu munggaran, inténsitas éléktron anu dipancarkeun asalna tina sadaya jinis éléktron anu nyumbang kana TEY. Nanging, sinyal beusi murni meryogikeun énergi kinétik anu langkung luhur supados éléktron tiasa ngaliwat lapisan oksida ka permukaan sareng dikumpulkeun ku analiser. Dina hal ieu, sinyal Fe0 utamina disababkeun ku éléktron LVV Auger, ogé éléktron sekundér anu dipancarkeun ku aranjeunna. Salaku tambahan, inténsitas TEY anu disumbangkeun ku éléktron ieu turun nalika jalur kabur éléktron, langkung ngirangan réspon spéktral Fe0 dina peta XAS beusi.
Ngahijikeun panggalian data kana kubus data (data X-PEEM) mangrupikeun léngkah konci dina ngekstrak inpormasi anu relevan (sipat kimia atanapi fisik) dina pendekatan multidiménsi. Klaster K-means seueur dianggo dina sababaraha widang, kalebet visi mesin, pamrosésan gambar, pangakuan pola anu teu diawasi, kecerdasan buatan, sareng analisis klasifikasi. Salaku conto, klaster K-means parantos hasil kalayan saé dina klaster data gambar hiperspektral. Sacara prinsip, pikeun data multi-fitur, algoritma K-means tiasa kalayan gampang ngagolongkeunana dumasar kana inpormasi ngeunaan atributna (sipat énergi foton). Klaster K-means mangrupikeun algoritma iteratif pikeun ngabagi data kana grup K anu henteu tumpang tindih (klaster), dimana unggal piksel kagolong kana klaster anu tangtu gumantung kana distribusi spasial inhomogenitas kimia dina komposisi mikrostruktur baja. Algoritma K-means ngawengku dua tahapan: dina tahap kahiji, K centroid diitung, sareng dina tahap kadua, unggal titik ditugaskeun klaster sareng centroid tatangga. Pusat gravitasi hiji gugusan dihartikeun salaku rata-rata aritmatika tina titik data (spéktrum XAS) pikeun gugusan éta. Aya rupa-rupa jarak pikeun ngahartikeun centroid tatangga salaku jarak Euclidean. Pikeun gambar input px,y (dimana x sareng y nyaéta résolusi dina piksel), CK nyaéta pusat gravitasi gugusan; gambar ieu teras tiasa dibagi (dikelompokkeun) kana K gugusan nganggo K-means63. Léngkah-léngkah ahir tina algoritma klaster K-means nyaéta:
Léngkah 2. Hitung kaanggotaan sadaya piksel numutkeun sentroid ayeuna. Contona, éta diitung tina jarak Euclidean d antara puseur sareng unggal piksel:
Léngkah 3 Pasangkeun unggal piksel kana centroid pangdeukeutna. Teras itung deui posisi K centroid sapertos kieu:
Léngkah 4. Balikan deui prosésna (persamaan (7) sareng (8)) dugi ka centroid konvergen. Hasil kualitas klaster ahir berkorelasi kuat sareng pilihan centroid awal anu pangsaéna. Pikeun struktur data PEEM tina gambar baja, biasana X (x × y × λ) nyaéta kubus data array 3D, sedengkeun sumbu x sareng y ngagambarkeun inpormasi spasial (résolusi piksel) sareng sumbu λ pakait sareng gambar spéktral énergi foton. Algoritma K-means dianggo pikeun ngajalajah daérah anu dipikaresep dina data X-PEEM ku cara misahkeun piksel (klaster atanapi sub-blok) numutkeun fitur spéktralna sareng ngekstrak centroid anu pangsaéna (profil spéktral XAS) pikeun unggal analit. klaster). Ieu dianggo pikeun nalungtik distribusi spasial, parobahan spéktral lokal, paripolah oksidasi, sareng kaayaan kimia. Salaku conto, algoritma klaster K-means dianggo pikeun daérah Fe L-edge sareng Cr L-edge dina X-PEEM anu dikerjakeun panas sareng digulung tiis. Rupa-rupa jumlah gugusan K (daérah mikrostruktur) diuji pikeun mendakan gugusan sareng sentroid anu optimal. Nalika angka-angka ieu ditampilkeun, piksel-pikselna ditugaskeun deui ka sentroid gugusan anu saluyu. Unggal distribusi warna pakait sareng puseur gugusan, nunjukkeun susunan spasial objék kimia atanapi fisik. Sentroid anu diekstrak mangrupikeun kombinasi linier tina spéktra murni.
Data anu ngadukung hasil panilitian ieu sayogi upami aya pamundut anu wajar ti panulis WC masing-masing.
Sieurin, H. & Sandström, R. Kateguhan retakan tina baja tahan karat dupleks anu dilas. Sieurin, H. & Sandström, R. Kateguhan retakan tina baja tahan karat dupleks anu dilas. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Kateguhan retakan baja tahan karat dupleks anu dilas. 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. Kateguhan retakan baja tahan karat dupleks anu dilas.Britannia. Bagian fraksional. bulu. 73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Résistansi korosi baja tahan karat dupleks dina asam organik anu dipilih sareng lingkungan asam organik/klorida. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Résistansi korosi baja tahan karat dupleks dina asam organik anu dipilih sareng lingkungan asam organik/klorida.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. sareng Van Der Merwe, J. Résistansi korosi baja tahan karat dupleks dina lingkungan anu ngandung sababaraha asam organik sareng asam organik/klorida. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相stainless steel在选定的organic酸和organic酸/klorinasi lingkungan的耐而性性。Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. sareng Van Der Merwe, J. Résistansi korosi baja tahan karat dupleks dina lingkungan asam organik sareng asam organik/klorida anu dipilih.pengawet. Métode Bahan 57, 107–117 (2010).
Barrera, S. et al. Paripolah korosi-oksidatif tina paduan dupleks Fe-Al-Mn-C. Bahan 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Generasi anyar baja super duplex pikeun produksi gas sareng minyak peralatan. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Generasi anyar baja super duplex pikeun produksi gas sareng minyak peralatan.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Generasi anyar baja super duplex pikeun alat produksi minyak sareng gas.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Generasi anyar baja super duplex pikeun alat produksi gas sareng minyak. Webinar E3S 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Panalungtikan ngeunaan paripolah deformasi panas tina baja tahan karat dupleks kelas 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Panalungtikan ngeunaan paripolah deformasi panas tina baja tahan karat dupleks kelas 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Ulikan ngeunaan Paripolah Deformasi Panas Baja Tahan Karat Dupleks Tipe 2507. Logam. 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. sareng Utaisansuk, V. Panalungtikan ngeunaan Paripolah Deformasi Panas Baja Tahan Karat Dupleks Tipe 2507. Logam.almamater. trance. 48, 95–108 (2017).
Zhou, T. et al. Pangaruh tina rolling tiis anu dikontrol kana mikrostruktur sareng sipat mékanis baja tahan karat SAF 2507 super-duplex anu dimodifikasi cerium. almamater. élmu. Britannia. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. et al. Sipat struktural sareng mékanis anu diinduksi ku deformasi termal baja tahan karat SAF 2507 super-duplex anu dimodifikasi cerium. J. Alma mater. tangki panyimpenan. téknologi. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Pangaruh unsur tanah jarang kana paripolah oksidasi suhu luhur baja austenitik. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Pangaruh unsur tanah jarang kana paripolah oksidasi suhu luhur baja austenitik.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. sareng Zheng K. Pangaruh unsur tanah jarang kana paripolah baja austenitik dina oksidasi suhu luhur. 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. sareng Zheng K. Pangaruh unsur tanah jarang kana paripolah baja austenitik dina oksidasi suhu luhur.koros. élmu. 164, 108359 (2020).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Pangaruh Ce kana mikrostruktur sareng sipat baja tahan karat super-feritik 27Cr-3.8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Pangaruh Ce kana mikrostruktur sareng sipat baja tahan karat super-feritik 27Cr-3.8Mo-2Ni.Li Y., Yang G., Jiang Z., Chen K. sareng Sun S. Pangaruh Se kana mikrostruktur sareng sipat baja tahan karat superferitik 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. Pangaruh Ce kana mikrostruktur sareng sipat baja tahan karat super-baja 27Cr-3.8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Panonpoé, S. Влияние Ce на микроструктуру и свойства суперферритной нержавеющей стали 27Cr-3,8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Pangaruh Ce kana mikrostruktur sareng sipat baja tahan karat superferitik 27Cr-3,8Mo-2Ni.Tanda beusi. Steelmak 47, 67–76 (2020).