Hatur nuhun parantos nganjang ka Nature.com. Anjeun nganggo vérsi browser anu dukungan CSSna terbatas. Pikeun pangalaman anu pangsaéna, kami nyarankeun anjeun nganggo browser anu diénggalan (atanapi mareuman Modeu Kompatibilitas dina Internet Explorer). Salian ti éta, pikeun mastikeun dukungan anu terus-terusan, kami nunjukkeun situs ieu tanpa gaya sareng JavaScript.
Nampilkeun korsel tilu slide sakaligus. Anggo tombol Sateuacanna sareng Salajengna pikeun ngaléngkah dina tilu slide sakaligus, atanapi anggo tombol slider di tungtungna pikeun ngaléngkah dina tilu slide sakaligus.
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 biasana aya hubunganana sareng karusakan lapisan ieu, tapi jarang sareng penampilan inhomogenitas permukaan, gumantung kana tingkat mikroskopis. Dina karya ieu, heterogenitas permukaan kimia nanoskala, anu dideteksi ku mikroskop spéktroskopi sareng analisis kémometrik, sacara teu disangka-sangka ngadominasi retakan sareng korosi baja tahan karat super dupleks modifikasi cerium gulung tiis 2507 (SDSS) salami deformasi panasna. Sanaos mikroskop fotoéléktron sinar-X nunjukkeun panutupan anu relatif seragam tina lapisan Cr2O3 alami, kinerja pasifasi SDSS gulung tiis goréng kusabab distribusi lokal nanoislands beunghar Fe3+ dina lapisan oksida Fe/Cr. Pangaweruh skala atom ieu nyayogikeun pamahaman anu jero ngeunaan korosi baja tahan karat sareng diperkirakeun ngabantosan merangan korosi logam paduan tinggi anu sami.
Kusabab kapanggihna stainless steel, sipat anti korosi ferokrom parantos dikaitkeun sareng kromium, anu ngabentuk oksida/oksihidroksida anu kuat sareng nunjukkeun paripolah pasif dina kalolobaan lingkungan. Dibandingkeun sareng stainless steel konvensional (austenitik sareng feritik) 1, 2, 3, stainless steel super duplex (SDSS) gaduh résistansi korosi anu langkung saé sareng sipat mékanis anu saé. 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, sahingga ngalegaan aplikasi na pikeun kontrol polusi, wadah kimia, sareng industri minyak sareng gas lepas pantai4. Nanging, kisaran suhu perlakuan panas anu sempit sareng formability anu goréng ngahalangan aplikasi praktis anu lega. Ku alatan éta, SDSS dimodifikasi pikeun ningkatkeun kinerja di luhur. Salaku conto, modifikasi Ce diwanohkeun dina SDSS 2507 (Ce-2507) kalayan kandungan nitrogén anu luhur6,7,8. Unsur tanah jarang (Ce) dina konsentrasi anu pas nyaéta 0,08 wt.% miboga pangaruh anu mangpaat kana sipat mékanis DSS, sabab ningkatkeun panyaringan butir sareng kakuatan wates butir. Résistansi kana maké sareng korosi, kakuatan tarik sareng kakuatan luluh, sareng kamampuan kerja panas ogé ningkat9. 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 (kriogenik, tiis sareng panas) pikeun ngahontal sipat mékanis anu saé6,7,8. Nanging, résistansi korosi SDSS anu saé kusabab ayana pilem oksida ipis dina permukaan kapangaruhan ku seueur faktor sapertos heterogenitas anu aya kusabab ayana fase hétérogén kalayan wates butir anu béda, endapan anu teu dihoyongkeun sareng réspon anu béda. deformasi fase austenitik sareng feritik7. Ku alatan éta, panilitian ngeunaan sipat domain mikroskopis pilem sapertos kitu dugi ka tingkat struktur éléktronik janten penting 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 sareng mikroskop fotoémisi sinar-X teuas (HAX-PEEM)16 sacara umum gagal ngadeteksi bédana kimia dina lapisan permukaan. kaayaan kimia unsur anu sami di tempat anu béda dina rohangan nano. Sababaraha panilitian anyar parantos ngahubungkeun oksidasi kromium lokal sareng paripolah korosi anu dititénan tina baja tahan karat austenitik17, baja martensitik18 sareng SDSS19,20. 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, anu ngawaris ukuran alit salaku hasil tina perlakuan termomékanis, caket pisan, tapi béda dina komposisi sareng kaayaan oksidasi16,21. Ku alatan éta, pikeun ngadeteksi retakan pilem oksida sareng pitting salajengna, perlu pikeun ngartos hétérogénitas permukaan dina tingkat mikroskopis. Sanaos aya sarat ieu, perkiraan kuantitatif sapertos hétérogénitas lateral dina oksidasi, khususna pikeun Fe dina skala nano sareng atom, masih kurang, sareng korélasina sareng résistansi korosi tetep teu acan ditalungtik. Nepi ka ayeuna, kaayaan kimiawi tina rupa-rupa unsur, sapertos Fe sareng Ca22, dina sampel baja dicirikeun sacara kuantitatif nganggo mikroskop fotoéléktron sinar-X lemes (X-PEEM) dina fasilitas radiasi sinkrotron skala nano. Digabungkeun sareng spéktroskopi serapan sinar-X anu sénsitip sacara kimiawi (XAS), 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 dua puluh tilu nanometer. . Observasi spéktromikroskopis tina awal ieu ngagampangkeun observasi kimiawi lokal sareng tiasa nunjukkeun parobahan kimiawi dina rohangan lapisan beusi anu sateuacanna teu acan ditalungtik.
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 pendekatan kemometrik K-means24 anu dikelompokkeun pikeun memetakan homogenitas kimia (hetero) global tina unsur-unsur anu kalibet, anu kaayaan kimiana dipidangkeun dina répréséntasi statistik. Sabalikna tina korosi anu dimimitian ku karusakan pilem kromium oksida dina kasus tradisional, pasivasi anu kirang sareng résistansi korosi anu langkung handap ayeuna disababkeun ku nanoislands beunghar Fe3+ lokal caket lapisan oksida Fe/Cr, anu tiasa janten sipat pelindung. Oksida ngancurkeun pilem titik-titik sareng 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 pasif pikeun ngarecah. Sanaos bahan henteu ngalaman pitting anu stabil dina suhu kamar, analisis ieu masihan wawasan ngeunaan kamungkinan kajadian kagagalan sareng korosi salajengna. Sirkuit ékuivalén (Gambar 1d) dianggo pikeun nyocogkeun spéktrum spéktroskopi impedansi éléktrokimia (EIS), sareng hasil pas anu saluyu dipidangkeun dina Tabel 1. Satengah bunderan anu teu lengkep muncul dina spésimén anu dirawat larutan sareng dikerjakeun panas, sedengkeun satengah bunderan anu dikomprés muncul dina spésimén anu digulung tiis (Gambar 1b). Dina spéktroskopi EIS, radius satengah bunderan tiasa dianggap salaku résistansi polarisasi (Rp) 25,26. Rp tina landasan pacu anu diolah ku larutan dina Tabel 1 nyaéta sakitar 135 kΩ cm–2, kumaha oge, nilai landasan pacu anu dikerjakeun panas sareng digulung tiis langkung handap, masing-masing 34,7 sareng 2,1 kΩ cm–2. Pangurangan Rp anu signifikan ieu nunjukkeun pangaruh anu ngarugikeun tina deformasi plastik kana pasivasi sareng résistansi korosi, sapertos anu dipidangkeun dina laporan sateuacana27,28,29,30.
a Nyquist, b, c Diagram impedansi sareng fase Bode, sareng d modél sirkuit ékuivalén anu saluyu, 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 dilakukeun dina poténsial sirkuit kabuka.
Konstanta simultan dipidangkeun dina plot Bode, kalayan dataran tinggi dina rentang frékuénsi luhur anu ngagambarkeun résistansi éléktrolit RS26. Nalika frékuénsi nurun, impedansi ningkat sareng sudut fase négatip kapanggih, nunjukkeun dominasi kapasitansi. Sudut fase ningkat, nahan maksimum dina rentang frékuénsi anu relatif lega, teras nurun (Gambar 1c). Nanging, dina sadaya tilu kasus, maksimum ieu 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 timbul tina karasana permukaan atanapi inhomogenitas, khususna dina skala atom, géométri fraktal, porositas éléktroda, poténsial anu henteu seragam, sareng géométri kalayan bentuk éléktroda31,32. Impedansi CPE:
dimana j nyaéta angka imajinér sareng ω nyaéta frékuénsi sudut. QCPE nyaéta konstanta bébas frékuénsi anu sabanding sareng daérah kabuka efektif éléktrolit. n nyaéta angka daya tanpa dimensi anu ngajelaskeun panyimpangan kapasitor tina kapasitansi idéal, nyaéta beuki caket n ka 1, beuki caket CPE ka kapasitif murni, sedengkeun upami n caket nol, éta katingalina résistif. Simpangan leutik n, caket 1, nunjukkeun paripolah kapasitif non-idéal tina permukaan saatos tés polarisasi. QCPE tina SDSS anu digulung tiis sacara signifikan langkung luhur tibatan sasama, 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 saé kusabab ayana pilem oksida pelindung pasif dina permukaan17. Pilem pasif sapertos kitu biasana beunghar ku oksida Cr3+ sareng/atanapi hidroksida, utamina digabungkeun sareng Fe2+, oksida Fe3+ sareng/atanapi (oxy)hidroksida33. Sanaos seragam permukaan anu sami, lapisan oksida pasif, sareng teu aya retakan permukaan anu dititénan numutkeun pangukuran mikroskopis6,7, paripolah korosi SDSS anu didamel panas sareng digulung tiis béda, janten panilitian anu jero ngeunaan karakteristik mikrostruktural diperyogikeun pikeun deformasi baja.
Mikrostruktur baja tahan karat anu cacad diulik sacara kuantitatif nganggo sinar-X énergi tinggi intrinsik sareng sinkrotron (Gambar Tambahan 1, 2). Analisis anu lengkep disayogikeun dina Inpormasi Tambahan. Sanaos aya konsensus umum ngeunaan jinis fase utama, bédana dina fraksi fase massal kapanggih, anu didaptarkeun dina Tabel Tambahan 1. Béda ieu tiasa disababkeun ku fraksi fase anu teu homogen dina permukaan sareng dina volume, anu kapangaruhan ku jerona deteksi difraksi sinar-X (XRD) anu béda.) kalayan sumber énergi foton anu datang anu béda34. Fraksi austenit anu relatif luhur dina spésimén anu digulung tiis anu ditangtukeun ku XRD tina sumber laboratorium nunjukkeun pasivasi anu langkung saé teras résistansi korosi anu langkung saé35, sedengkeun hasil anu langkung akurat sareng statistik nunjukkeun tren anu sabalikna dina fraksi 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 sisikian ukuran mikron, sedengkeun cincin lemes anu dititénan dina spésimén anu digulung tiis (Gambar Tambahan 3) nunjukkeun panyaringan sisikian anu signifikan kana ukuran nano dina panilitian sateuacana. Ieu kedah ngadukung formasi pilem pasif 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 utama diulik sacara sistematis nganggo X-PEEM. Sanaos aya langkung seueur unsur paduan, Cr, Fe, Ni sareng Ce39 dipilih di dieu, kumargi Cr mangrupikeun unsur konci pikeun ngabentuk pilem pasif, Fe mangrupikeun unsur utama pikeun baja, sareng Ni ningkatkeun pasivasi sareng ngimbangan fase ferit-austenitik. Struktur sareng modifikasi mangrupikeun tujuan Ce. Ku cara nyetel énergi sinar sinkrotron, XAS néwak ciri utama Cr (ujung L2.3), Fe (ujung L2.3), Ni (ujung L2.3), sareng Ce (ujung M4.5) tina permukaan. -2507 SDSS. Analisis data anu pas dilakukeun ku cara ngalebetkeun kalibrasi énergi sareng data anu diterbitkeun (contona XAS dina Fe L2, 3 iga40,41).
Dina gambar 2, gambar X-PEEM tina Ce-2507 SDSS anu diolah panas (Gambar 2a) sareng anu digulung tiis (Gambar 2d) sareng ujung XAS Cr sareng Fe L2,3 anu saluyu dina posisi anu ditandaan sacara individual. Ujung L2,3 XAS ngajalajah kaayaan éléktron 3d anu teu dieusi saatos fotoeksitasi dina tingkat pamisahan orbit spin 2p3/2 (ujung L3) sareng 2p1/2 (ujung L2). Inpormasi ngeunaan kaayaan valénsi Cr diala tina analisis difraksi sinar-X tina ujung L2,3 dina Gambar 2b,d. Babandingan tautan. 42, 43 nunjukkeun yén opat puncak A (578,3 eV), B (579,5 eV), C (580,4 eV), sareng D (582,2 eV) dititénan caket ujung L3, anu ngagambarkeun ion Cr3+ oktahedral, anu saluyu sareng Cr2O3. Spéktra ékspériméntal saluyu sareng itungan téoritis, sapertos 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.
a Gambar termal tina SDSS anu kabentuk panas X-PEEM anu pakait sareng ujung b Cr L2.3 sareng ujung c Fe L2.3, d Gambar termal X-PEEM tina SDSS anu digulung tiis anu pakait sareng ujung e Cr L2.3 sareng f Fe L2.3 tina sisi (e). Spéktra XAS anu diplot dina sababaraha posisi spasial anu ditandaan dina gambar termal (a, d) ku garis putus-putus oranyeu dina (b) sareng (e) ngagambarkeun spéktra XAS simulasi Cr3+ kalayan nilai medan kristal 2.0 eV. Pikeun gambar X-PEEM, palét termal dianggo 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 sami. Gambar tambahan. Dina gambar 5-9, tunjukkeun gambar X-PEEM sareng spéktra XAS anu saluyu pikeun Ni sareng Ce dina rupa-rupa posisi dina permukaan spésimén anu didamel panas sareng digulung tiis. Ni XAS nunjukkeun kaayaan oksidasi Ni2+ dina sakumna permukaan anu diukur tina spésimén anu didamel panas sareng digulung tiis (Diskusi Tambahan). Perlu dicatet yén dina kasus spésimén anu didamel panas, sinyal XAS Ce henteu katingali, sedengkeun spéktrum Ce3+ tina spésimén anu digulung tiis katingali dina hiji titik. Observasi bintik Ce dina sampel anu digulung tiis nunjukkeun yén Ce utamina aya dina bentuk endapan.
Dina SDSS anu dideformasi sacara termal, teu aya parobahan struktural lokal dina XAS anu katingali di ujung Fe L2.3 (Gambar 2c). Nanging, sapertos anu dipidangkeun dina gambar 2f, matriks Fe sacara mikroskopis ngarobih kaayaan kimiana dina tujuh titik anu dipilih sacara acak dina SDSS anu digulung tiis. 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 bunderan anu langkung alit dipilih. Spéktra XAS tina ujung Fe L2,3 tina sistem α-Fe2O3 sareng oksida oktahedral Fe2+ dimodelkeun nganggo itungan medan kristal multiplet 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+ divalen formal (3d6). Sadaya ion Fe3+ dina α-Fe2O3 ngan ukur gaduh posisi Oh, sedengkeun γ-Fe2O3 biasana dikedalkeun salaku 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 karya sateuacana, 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 ngan ukur Fe3+ anu aya dina hal ieu. Nganggap kasus Fe3O4 kalayan kombinasi Fe2+ sareng Fe3+, dipikanyaho yén fitur munggaran anu langkung lemah (kuat) dina ujung L3 Fe nunjukkeun kosongna anu langkung alit (langkung ageung) dina kaayaan t2g. Ieu lumaku pikeun Fe2+ (Fe3+), anu nunjukkeun paningkatan dina tanda munggaran anu nunjukkeun paningkatan dina eusi Fe2+47. Hasil ieu nunjukkeun yén Fe2+ sareng γ-Fe2O3, α-Fe2O3 sareng/atanapi Fe3O4 dominan dina permukaan komposit anu digulung tiis.
Gambar termal éléktron fotoémisi anu digedekeun tina spéktrum XAS (a, c) sareng (b, d) di sakuliah 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 sanyawa murni 40, 41, 48. Dasarna, tilu jinis spéktra XAS ujung-L anu diamati sacara ékspériméntal (XAS-1, XAS-2 sareng XAS-3: Gambar 4a) diamati di lokasi anu béda sacara spasial. Khususna, spéktrum anu sami sareng 2-a (dilambangkeun salaku XAS-1) dina Gambar 3b diamati di sakumna daérah anu dipikaresep, dituturkeun ku spéktrum 2-b (dilabélan XAS-2), sedengkeun spéktrum anu sami sareng E-3 diamati dina gambar 3d (disebut XAS-3) parantos diamati di lokasi lokal anu tangtu. Biasana, opat parameter dianggo pikeun ngaidentipikasi kaayaan valénsi anu aya dina sampel probe: (1) fitur spéktral L3 sareng L2, (2) posisi énergi fitur 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.
a Niténan tilu data ékspérimén anu béda (garis padet XAS-1, XAS-2 sareng XAS-3 pakait sareng 2-a, 2-b sareng E-3 dina Gambar 2 sareng Gambar 3) dibandingkeun sareng simulasi XAS Spéktra babandingan, oktahedron Fe2+, Fe3+, nilai widang kristal 1,0 eV sareng 1,5 eV, masing-masing, b–d Ngukur data ékspérimén (XAS-1, XAS-2, XAS-3) sareng data LCF anu dioptimalkeun (garis hideung padet), sareng ngabandingkeun spéktra XAS-3 sareng standar Fe3O4 (kaayaan campuran Fe) sareng Fe2O3 (Fe3+ murni).
Kombinasi linier (LCF) tina tilu standar40,41,48 dianggo pikeun ngitung komposisi oksida beusi. LCF diimplementasikeun pikeun tilu spéktra XAS Fe-ujung-L 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 dipertimbangkeun dina sadaya kasus kusabab ledge leutik anu kami tingali dina sadaya data sareng kanyataan yén logam ferrous 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.Kanyataanna, X-PEEM ngadeteksi Fe (~6 nm)49 leuwih jero tibatan ketebalan lapisan oksida anu dipiharep (kirang langkung ti 4 nm), 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. Gambar 4b nunjukkeun kombinasi Fe2+ sareng Fe3+ dina spéktrum XAS-1, dimana proporsi Fe2+ sareng Fe3+ caket, sakitar 45%, anu nunjukkeun kaayaan oksidasi campuran Fe. Sedengkeun pikeun spéktrum XAS-2, persentase Fe2+ sareng Fe3+ janten ~30% sareng 60%, masing-masing. Eusi Fe2+ langkung handap tibatan Fe3+. Babandingan Fe2+ ka Fe3 1:2 hartosna Fe3O4 tiasa kabentuk dina babandingan ion Fe anu sami. Salian ti éta, pikeun spéktrum XAS-3, perséntase Fe2+ sareng Fe3+ robih janten ~10% sareng 80%, 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 sareng rupa-rupa standar Fe3+ dina Gambar 4e anu nunjukkeun kamiripan sareng sadaya dua standar nalika Puncak B dipertimbangkeun. Nanging, inténsitas taktak (A: tina Fe2+) sareng babandingan inténsitas B/A nunjukkeun yén spéktrum XAS-3 caket tapi henteu sami sareng γ-Fe2O3. Dibandingkeun sareng γ-Fe2O3 massal, inténsitas Fe 2p XAS tina puncak A SDSS rada langkung 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 ku ujung L2,3 atanapi rasio inténsitas L2/L3 masih janten masalah. Topik diskusi anu sering muncul kusabab kompleksitas rupa-rupa faktor anu kalibet dina spéktrum ahir41.
Salian ti diskriminasi spéktral tina kaayaan kimiawi tina daérah anu dipilih anu dijelaskeun di luhur, hétérogénitas kimiawi global tina unsur konci Cr sareng Fe dipeunteun ku cara ngaklasifikasikeun sadaya spéktra XAS anu diala dina permukaan sampel nganggo metode klaster K-means. Profil ujung Cr L diatur ku cara sapertos kitu 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 dititénan, kumargi dua séntroid tina spéktra XAS Cr sami pisan. Wangun spéktral tina dua klaster ieu ampir sami sareng anu pakait sareng Cr2O342, anu hartosna lapisan Cr2O3 relatif disebarkeun sacara seragam dina SDSS.
hiji gugusan daérah Cr ujung-L anu ngandung harti K, b centroid XAS anu pakait. Hasil babandingan K-means X-PEEM tina SDSS anu digulung tiis: c gugusan daérah ujung-K anu ngandung harti K tina Cr L2,3 sareng d centroid XAS anu pakait.
Pikeun ngagambarkeun peta ujung FeL anu langkung rumit, opat sareng lima klaster anu dioptimalkeun sareng sentroid anu aya hubunganana (distribusi spéktral) dianggo pikeun spésimén anu didamel panas sareng digulung tiis. Ku alatan éta, persentase (%) Fe2+ sareng Fe3+ tiasa diala ku cara nyaluyukeun LCF anu dipidangkeun dina Gambar 4. Poténsi pseudoelectrode Epseudo salaku fungsi Fe0 dianggo pikeun ngungkabkeun inhomogenitas mikrokimia tina pilem oksida permukaan. Epseudo sacara kasar diperkirakeun ku aturan campuran,
dimana \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) sarua jeung \(\rm{Fe} + 2e^ – \to\rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), nyaéta 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 aya patalina jeung posisi séjén anu dititénan dina interior lamelar anu aya di handapeunna (Gambar 6b). Sabalikna, pikeun kombinasi oksida anu béda kalayan eusi Fe2+ jeung Fe3+ anu béda dina SDSS anu digulung tiis, sipat pseudopoténsial anu teu seragam bisa dititénan (Gambar 6c, d). Oksida Fe3+ sareng/atanapi (oksi)hidroksida mangrupikeun komponén utama korosi dina baja sareng permeabel kana oksigén sareng cai50. Dina hal ieu, tiasa katingali yén pulo-pulo anu beunghar Fe3+ disebarkeun sacara lokal sareng tiasa dianggap salaku daérah korosi. Dina hal ieu, gradien dina widang poténsial, tinimbang nilai absolut poténsial, tiasa dianggap salaku indikator pikeun lokalisasi daérah korosi aktif51. Sebaran Fe2+ sareng Fe3+ anu teu homogen ieu dina permukaan SDSS anu digulung tiis tiasa ngarobih sipat kimia lokal sareng nyayogikeun daérah permukaan anu langkung efektif dina retakan pilem oksida sareng réaksi korosi, sahingga ngamungkinkeun matriks logam anu aya di handapeunna terus-terusan korosi, ngahasilkeun inhomogenitas internal. sareng ngirangan karakteristik pelindung lapisan pasif.
Gugus K-mean tina daérah ujung Fe L2,3 sareng centroid XAS anu saluyu pikeun a–c X-PEEM anu dikerjakeun panas sareng d–f SDSS anu digulung tiis. Plot gugus a, d K-means anu ditumpuk dina gambar X-PEEM. Poténsi pseudoelectrode anu diestimasikeun (epseudo) disebatkeun sareng diagram gugus K-means. Kacaangan gambar X-PEEM sapertos warna dina Gambar 2 sacara langsung sabanding sareng inténsitas panyerepan sinar-X.
Cr anu relatif seragam tapi kaayaan kimiawi Fe anu béda nyababkeun asal-usul retakan pilem oksida sareng pola korosi anu béda dina Ce-2507 anu digulung panas sareng digulung tiis. Sipat Ce-2507 anu digulung tiis ieu parantos dipikanyaho. Ngeunaan formasi oksida sareng hidroksida Fe dina hawa atmosfir, réaksi ieu ditutup dina karya ieu salaku réaksi nétral:
Dumasar kana pangukuran X-PEEM, réaksi di luhur lumangsung dina kasus-kasus ieu. Taktak leutik anu pakait sareng Fe0 pakait sareng beusi logam anu aya di handapeunna. Réaksi logam Fe sareng lingkungan nyababkeun kabentukna lapisan Fe(OH)2 (persamaan (5)), anu nguatkeun sinyal Fe2+ dina XAS tina ujung L Fe. Paparan hawa anu berkepanjangan bakal nyababkeun kabentukna oksida Fe3O4 sareng/atanapi Fe2O3 saatos Fe(OH)252,53. Dua jinis Fe anu stabil, Fe3O4 sareng Fe2O3, ogé tiasa kabentuk dina lapisan pelindung anu beunghar Cr3+, dimana Fe3O4 langkung milih struktur anu seragam sareng kohesif. Ayana duanana ngahasilkeun kaayaan oksidasi campuran (spéktrum XAS-1). Spéktrum XAS-2 utamina pakait sareng Fe3O4. Sedengkeun spéktrum XAS-3 anu dititénan dina sababaraha posisi nunjukkeun konvérsi lengkep ka γ-Fe2O3. Kusabab sinar-X anu teu dibungkus gaduh jerona penetrasi sakitar 50 nm, sinyal ti lapisan handapeunana ngahasilkeun inténsitas puncak A anu langkung luhur.
Spéktrum XRD nunjukkeun yén komponén Fe dina pilem oksida mibanda struktur berlapis, anu digabungkeun sareng lapisan oksida Cr. Sabalikna tina karakteristik pasivasi korosi kusabab inhomogenitas lokal Cr2O317, sanaos lapisan Cr2O3 seragam dina panilitian ieu, résistansi korosi anu handap katingali dina hal ieu, khususna pikeun sampel anu digulung tiis. Paripolah anu katingali tiasa kahartos salaku heterogenitas kaayaan oksidasi kimiawi lapisan luhur (Fe) anu mangaruhan kinerja korosi. Transfer ion logam atanapi oksigén anu laun dina kisi kusabab stoikiometri anu sami tina lapisan luhur (Fe oksida) sareng handap (Cr oksida) 52,53 ngarah kana interaksi (adési) anu langkung saé di antara aranjeunna. Ieu, kahareupna, ningkatkeun résistansi korosi. Ku alatan éta, stoikiometri kontinyu, nyaéta hiji kaayaan oksidasi Fe, langkung dipikaresep tibatan parobahan stoikiometri anu dadakan. SDSS anu cacad sacara termal ngagaduhan permukaan anu langkung seragam sareng lapisan pelindung anu langkung padet, anu nyayogikeun résistansi korosi anu langkung saé. Nanging, pikeun SDSS anu digulung tiis, ayana pulo-pulo anu beunghar Fe3+ di handapeun lapisan pelindung ngancurkeun integritas permukaan sareng nyababkeun korosi galvanik tina substrat caket dieu, anu nyababkeun panurunan Rp (Tabel 1) dina spéktra EIS sareng résistansi korosi na. Ku alatan éta, pulo-pulo anu sumebar sacara lokal anu beunghar Fe3+ kusabab deformasi plastik utamina mangaruhan kinerja résistansi korosi, anu mangrupikeun kamajuan dina karya ieu. Ku alatan éta, panilitian ieu nampilkeun spektromikrograf tina panurunan résistansi korosi kusabab deformasi plastik tina sampel SDSS anu ditalungtik.
Salajengna, sanaos paduan logam bumi langka dina baja fase ganda langkung saé, interaksi unsur tambahan ieu sareng matriks baja individu dina hal paripolah korosi tetep hésé kahartos dumasar kana observasi mikroskop spéktroskopi. Sinyal Ce (sapanjang ujung-M XAS) ngan ukur muncul dina sababaraha posisi nalika rolling tiis, tapi ngaleungit nalika deformasi panas SDSS, nunjukkeun déposisi lokal Ce dina matriks baja tinimbang paduan homogen. Sanaos sipat mékanis SDSS henteu ningkat6,7, ayana REE ngirangan ukuran inklusi sareng dipercaya tiasa nyegah pitting dina asal54.
Dina kacindekanana, ieu karya ngungkabkeun pangaruh hétérogénitas permukaan kana korosi 2507 SDSS anu dimodifikasi ku cerium ku cara ngitung eusi kimia komponén nanoskala. Kami ngajawab patarosan kunaon stainless steel korosi sanajan dilapis ku lapisan oksida pelindung ku cara nalungtik sacara kuantitatif mikrostruktur, kaayaan kimia fitur permukaan sareng pamrosésan sinyal nganggo klaster K-means. Parantos ditetepkeun yén pulo-pulo anu beunghar Fe3+, kalebet koordinasi oktahedral sareng tétrahedralna sapanjang struktur campuran Fe2+/Fe3+, mangrupikeun sumber karusakan pilem oksida sareng sumber korosi SDSS anu digulung tiis. Nanoislands anu didominasi ku Fe3+ nyababkeun résistansi korosi anu goréng sanajan aya lapisan pasifasi Cr2O3 stoikiometri anu cekap. Salian ti kamajuan metodologis anu dilakukeun dina nangtukeun pangaruh hétérogénitas kimia nanoskala kana korosi, karya ayeuna dipiharep tiasa ngainspirasi prosés rékayasa pikeun ningkatkeun résistansi korosi stainless steel salami pembuatan baja.
Pikeun nyiapkeun ingot Ce-2507 SDSS anu dianggo dina panilitian ieu, komponén campuran, 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 cetakan tuang. Komposisi kimia anu diukur (wt%) didaptarkeun dina Tabel Tambahan 2. Ingot mimitina dibentuk panas janten blok. Teras baja dipanaskeun dina suhu 1050°C salami 60 menit dugi ka janten 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.
Prosés sampel silinder (φ10 mm × 15 mm) pikeun dipencet panas kalayan sumbu silinder sajajar jeung arah deformasi blok. Komprési suhu luhur dilakukeun dina laju galur konstan dina kisaran 0,01-10 s-1 dina rupa-rupa suhu dina kisaran 1000-1150°C nganggo simulator termal Gleeble-3800. Sateuacan deformasi, sampel dipanaskeun dina suhu anu dipilih dina laju 10 °C s-1 salami 2 menit pikeun ngaleungitkeun gradien suhu. Saatos ngahontal keseragaman suhu, sampel dideformasi kana nilai galur anu leres 0,7. Saatos deformasi, éta langsung dipareuman ku cai pikeun ngajaga struktur anu dideformasi. Teras spésimén anu dikeraskeun dipotong sajajar jeung arah komprési. Pikeun panilitian khusus ieu, kami milih spésimén anu dideformasi sacara termal dina 1050°C, 10 s-1 kusabab mikrohardness anu diamati langkung luhur tibatan spésimén sanés7.
Sampel curah (80 × 10 × 17 mm3) tina larutan padet Ce-2507 diuji dina mesin deformasi dua-gulungan asinkron tilu fase LG-300, anu nyayogikeun sipat mékanis anu pangsaéna di antara sadaya kelas deformasi anu sanés6. Laju galur sareng réduksi ketebalan masing-masing nyaéta 0,2 m·s-1 sareng 5% pikeun unggal jalur.
Workstation éléktrokimia Autolab PGSTAT128N dianggo pikeun ngukur SDSS sacara éléktrokimia saatos digulung tiis dugi ka réduksi ketebalan 90% (1,0 galur sajati sarimbag) sareng dipencét panas dugi ka 0,7 galur sajati dina suhu 1050 oC sareng 10 s-1. 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. Teras sampel dituang ku résin époksi, nyésakeun daérah kabuka kerja 1 cm2 salaku éléktroda kerja (permukaan handap sampel silinder). Ati-ati nalika ngarawat époksi sareng nalika ngamplas sareng ngagosok salajengna pikeun nyingkahan retakan. Permukaan kerja dilapis sareng dipoles ku suspénsi poles inten kalayan ukuran partikel 1 mikron, dibersihkeun ku cai sulingan sareng étanol sareng dikeringkeun dina hawa tiis. Sateuacan pangukuran éléktrokimia, sampel anu dipoles kakeunaan hawa salami sababaraha dinten pikeun ngabentuk pilem oksida alami. Leyuran FeCl3 (6,0 wt.%), anu distabilisasi ku HCl dugi ka pH = 1,0 ± 0,01, parantos dianggo pikeun ngagancangkeun korosi stainless steel55, sabab kapanggih dina lingkungan anu agrésif dimana ion klorida aya kalayan kakuatan oksidasi anu kuat sareng pH anu handap sapertos anu ditangtukeun ku ASTM. Standar anu diusulkeun nyaéta G48 sareng A923. Sampel dicelupkeun kana larutan uji salami 1 jam sateuacan pangukuran dilaksanakeun pikeun ngahontal kaayaan anu caket kana stasioner. Pikeun larutan padet, spésimén anu didamel panas sareng digulung tiis, rentang frékuénsi pangukuran impedansi nyaéta 1 × 105 ~ 0,1 Hz, sareng poténsi sirkuit kabuka (OPS) nyaéta 5 mV, nyaéta 0,39, 0,33, sareng 0,25 VSCE, masing-masing. Unggal tés éléktrokimia tina sampel naon waé diulang sahenteuna tilu kali dina kaayaan anu sami pikeun mastikeun réproduksibilitas data.
Pikeun pangukuran HE-SXRD, 1 × 1 × 1,5 mm3 blok baja dupleks pasagi panjang diukur dina garis wiggler Brockhouse énergi tinggi di CLS, Kanada pikeun ngitung komposisi fase56. Pangumpulan data dilaksanakeun dina suhu kamar dina géométri Debye-Scherrer atanapi géométri transportasi. Panjang gelombang sinar-X anu dikalibrasi kana kalibran LaB6 nyaéta 0,212561 Å, anu pakait sareng 58 keV, anu jauh langkung luhur tibatan Cu Kα (8 keV) anu umumna dianggo salaku sumber sinar-X laboratorium. Sampel disimpen 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. Masing-masing data ieu 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 PEEM tina jalur Beamline MAXPEEM 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 sinar diala ku cara ngukur spéktrum kaluaran ion ti N 1 s dugi ka 1\(\pi _g^ \ast\) tina daérah éksitasi kalayan hv = 401 eV dina N2 sareng gumantungna énergi foton kana E3/2.57. Pas spéktral masihan ΔE (lebar garis spéktral) ~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 通过使甿 通过使甿单色器和Si 1200 线mm−1 光栅用于Fe 2p L2,3 边缘, Cr 2p L2,3 边缘, Ni 2p L2,3 边缘 缘 。因此 ， 光束线 能量 分辨率 为 为 为 为 δe = 700 EV/0.3 EV> 2000 和 ≈1012 PH/S 通 过 0 SX-0单色器 和 SI 1200 线 mm-1 光栅 于 Fe 2P 2P 2P L2.3 边缘, Cr 2p L2.3 边缘, Ni 2p L2.3 边羘缘 。Ku kituna, nalika nganggo monokromator SX-700 anu dimodifikasi sareng kisi Si garis 1200. 3, ujung Cr 2p L2.3, ujung Ni 2p L2.3 sareng ujung Ce M4.5.Ngembangkeun énergi foton dina léngkah 0,2 eV. Dina unggal énergi, gambar PEEM dirékam nganggo detektor CMOS TVIPS F-216 kalayan sambungan serat optik binning 2 x 2 anu nyayogikeun 1024 × 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 dilakukeun dina insiden normal tina sinar foton anu terpolarisasi sacara linier. Kanggo inpormasi lengkep ngeunaan pangukuran, tingali panilitian sateuacana58. Saatos nalungtik modeu deteksi total éléktron (TEY)59 sareng aplikasi na dina X-PEEM, jerona deteksi metode ieu diperkirakeun ~4–5 nm pikeun sinyal Cr sareng ~6 nm pikeun sinyal Fe. Jerona Cr caket pisan sareng ketebalan pilem oksida (~4 nm)60,61 sedengkeun jerona Fe langkung ageung tibatan ketebalan pilem oksida. XAS anu dikumpulkeun di deukeut ujung FeL nyaéta campuran oksida beusi XAS sareng FeO tina matriks. Dina kasus anu munggaran, inténsitas éléktron anu dipancarkeun disababkeun ku sadaya jinis éléktron anu mungkin nyumbang kana TEY. Nanging, sinyal beusi murni meryogikeun énergi kinétik anu langkung luhur supados éléktron tiasa ngaliwat lapisan oksida, ngahontal permukaan, sareng dikumpulkeun ku analiser. Dina hal ieu, sinyal Fe0 utamina disababkeun ku éléktron LVV Auger sareng éléktron sekundér anu dipancarkeun ku aranjeunna. Salaku tambahan, inténsitas TEY anu disumbangkeun ku éléktron ieu ngabusuk salami jalur kabur éléktron49 langkung ngirangan tanda spéktral Fe0 dina peta XAS beusi.
Ngahijikeun panambangan data kana kubus data (data X-PEEM) mangrupikeun léngkah konci dina ngekstrak inpormasi anu relevan (sipat kimia atanapi fisik) ku cara multidiménsi. Klaster K-means seueur dianggo dina sababaraha widang, kalebet visi mesin, pamrosésan gambar, pangakuan pola anu teu diawasi, kecerdasan buatan, sareng analisis klasifikasi24. Salaku conto, klaster K-means diterapkeun kalayan saé pikeun ngklaster data gambar hiperspektral62. Sacara prinsip, pikeun data multi-objék, algoritma K-means tiasa kalayan gampang ngagolongkeunana numutkeun inpormasi ngeunaan atributna (karakteristik 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 khusus gumantung kana distribusi spasial inhomogenitas kimia dina komposisi mikrostruktur baja. Algoritma K-means diwangun ku dua léngkah: léngkah kahiji ngitung K centroid, sareng léngkah kadua masihan unggal titik ka klaster kalayan centroid tatangga. Pusat gravitasi hiji gugusan dihartikeun salaku rata-rata aritmatika tina titik data (spéktrum XAS) tina gugusan éta. Aya jarak anu béda pikeun ngahartikeun centroid tatangga salaku jarak Euclidean. Pikeun gambar input px, y (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. Itung darajat 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 kacida berkorelasina sareng pilihan optimal centroid awal63. 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 mode 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 karakteristik spéktralna sareng ngekstrak centroid anu pangsaéna (kurva 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 FeL-edge sareng Cr L-edge dina X-PEEM anu dikerjakeun panas sareng digulung tiis. Rupa-rupa jumlah K-cluster (daérah mikrostruktural) diuji pikeun mendakan cluster sareng centroid anu pangsaéna. Nalika grafik dipidangkeun, piksel-pikselna ditugaskeun deui ka centroid cluster anu leres. Unggal distribusi warna pakait sareng puseur cluster, nunjukkeun susunan spasial objék kimia atanapi fisik. Centroid anu diekstrak mangrupikeun kombinasi linier tina spéktra murni.
Data anu ngadukung hasil panilitian ieu sayogi ti panulis WC masing-masing upami aya pamundut anu wajar.
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.proyék. fraktal. 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. 双相不锈钢在选定有机酸和有机酸/氯化物环境中的耐。 Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相stainless steel在特定organik酸和Organik酸/lingkungan klorinasi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 anu ngandung sababaraha asam organik sareng asam organik/klorida.anti korosi. Métode Mater 57, 107–117 (2010).
Barella S. et al. Sipat oksidasi-korosi 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. 2507 级双相不锈钢的热变形行为研究。 Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507Kingklang, S. sareng Utaisansuk, V. Panalungtikan ngeunaan Paripolah Deformasi Panas Baja Tahan Karat Dupleks Tipe 2507. Logam.almamater. trance. A 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. proyék. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. et al. Struktur sareng sipat mékanis anu diinduksi ku deformasi panas tina 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.korosi. élmuna. 164, 108359 (2020).