Asante kwa kutembelea Nature.com. Toleo la kivinjari unachotumia lina usaidizi mdogo wa CSS. Kwa matumizi bora zaidi, tunapendekeza utumie kivinjari kilichosasishwa (au uzime Hali ya Utangamano katika Internet Explorer). Wakati huo huo, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tutatoa tovuti bila mitindo na JavaScript.
Chuma cha pua kinachotumika sana na matoleo yake yaliyotengenezwa yanastahimili kutu katika hali ya mazingira kutokana na safu ya upitishaji inayojumuisha oksidi ya kromiamu. Kutu na mmomonyoko wa chuma kwa kawaida huhusishwa na uharibifu wa tabaka hizi, lakini mara chache katika kiwango cha hadubini, kulingana na asili ya kutolingana kwa uso. Katika kazi hii, utofauti wa kemikali ya uso wa nanoscale unaogunduliwa kwa hadubini ya spectroskopi na uchambuzi wa kemometri bila kutarajia hutawala mtengano na kutu wa chuma cha pua kilichoviringishwa baridi kilichobadilishwa cerium super duplex 2507 (SDSS) wakati wa tabia yake ya uundaji wa joto. upande mwingine. Ingawa hadubini ya picha ya elektroni ya X-ray ilionyesha kufunika kwa usawa safu ya asili ya Cr2O3, SDSS iliyoviringishwa baridi ilionyesha matokeo duni ya upitishaji kutokana na usambazaji wa ndani wa visiwa vya nano vya Fe3+ kwenye safu ya oksidi ya Fe/Cr. Maarifa haya katika kiwango cha atomiki hutoa uelewa wa kina wa kutu ya chuma cha pua na yanatarajiwa kusaidia kupambana na kutu ya metali zinazofanana zenye aloi nyingi.
Tangu uvumbuzi wa chuma cha pua, upinzani wa kutu wa aloi za ferrochromium umehusishwa na kromiamu, ambayo huunda oksidi/oksihidoksidi kali inayoonyesha tabia ya kutuliza katika mazingira mengi. Ikilinganishwa na vyuma vya kawaida vya pua (austenitic na ferritic), vyuma vya pua vya super duplex (SDSS) vyenye upinzani bora wa kutu vina sifa bora za kiufundi1,2,3. Nguvu iliyoongezeka ya mitambo inaruhusu miundo nyepesi na midogo zaidi. Kwa upande mwingine, SDSS ya kiuchumi ina upinzani mkubwa dhidi ya kutu wa mashimo na nyufa, na kusababisha maisha marefu ya huduma na matumizi mapana katika udhibiti wa uchafuzi wa mazingira, vyombo vya kemikali, na tasnia ya mafuta na gesi ya pwani4. Hata hivyo, kiwango kidogo cha halijoto ya matibabu ya joto na umbo duni huzuia matumizi yake mapana ya vitendo. Kwa hivyo, SDSS imebadilishwa ili kuboresha sifa zilizo hapo juu. Kwa mfano, marekebisho ya Ce na nyongeza kubwa za N 6, 7, 8 zilianzishwa mwaka wa 2507 SDSS (Ce-2507). Mkusanyiko unaofaa wa kipengele cha madini adimu cha 0.08 wt.% (Ce) una athari nzuri kwa sifa za kiufundi za DSS, kwani huboresha uboreshaji wa nafaka na nguvu ya mpaka wa nafaka. Upinzani wa uchakavu na kutu, nguvu ya mvutano na nguvu ya mavuno, na uwezo wa kufanya kazi kwa joto pia umeboreshwa9. Kiasi kikubwa cha nitrojeni kinaweza kuchukua nafasi ya kiwango cha nikeli ghali, na kufanya SDSS kuwa na gharama nafuu zaidi10.
Hivi majuzi, SDSS imebadilishwa umbo la plastiki katika halijoto mbalimbali (joto la chini, baridi na moto) ili kufikia sifa bora za kiufundi6,7,8. Hata hivyo, upinzani bora wa kutu wa SDSS unatokana na uwepo wa filamu nyembamba ya oksidi juu ya uso, ambayo huathiriwa na mambo mengi, kama vile uwepo wa awamu nyingi zenye mipaka tofauti ya nafaka, michirizi isiyohitajika na athari tofauti. Muundo mdogo wa ndani usio na ulinganifu wa awamu mbalimbali za austenitic na ferritic umeharibika 7. Kwa hivyo, utafiti wa sifa za kikoa cha filamu kama hizo katika kiwango cha muundo wa kielektroniki ni muhimu sana kwa kuelewa kutu wa SDSS na unahitaji mbinu changamano za majaribio. Hadi sasa, mbinu nyeti za uso kama vile spektroskopia ya elektroni ya Auger11 na spektroskopia ya elektroni ya X-ray12,13,14,15 pamoja na mfumo mgumu wa elektroni ya picha ya X-ray hutofautisha, lakini mara nyingi hushindwa kutenganisha, hali za kemikali za kipengele kimoja katika sehemu tofauti angani kwenye nanoscale. Tafiti kadhaa za hivi karibuni zimeunganisha oksidesheni ya ndani ya kromiamu na tabia ya kutu iliyoonekana ya vyuma 17 vya pua vya austenitic, vyuma 18 vya pua vya martensitic, na SDSS 19, 20. Hata hivyo, tafiti hizi zimezingatia zaidi athari ya utofauti wa Cr (km, hali ya oksidesheni ya Cr3+) kwenye upinzani wa kutu. Utofauti wa pembeni katika hali za oksidesheni za elementi unaweza kusababishwa na misombo tofauti yenye elementi sawa, kama vile oksidi za chuma. Misombo hii hurithi ukubwa mdogo uliosindikwa kwa joto karibu na kila mmoja, lakini hutofautiana katika muundo na hali ya oksidesheni16,21. Kwa hivyo, kufichua uharibifu wa filamu za oksidi na kisha kuvunjika kwa mashimo kunahitaji uelewa wa utofauti wa uso katika kiwango cha hadubini. Licha ya mahitaji haya, tathmini za kiasi kama vile utofauti wa oksidesheni ya pembeni, hasa ya chuma kwenye kiwango cha nano/atomiki, bado hazijachunguzwa na umuhimu wao kwa upinzani wa kutu bado haujachunguzwa. Hadi hivi majuzi, hali ya kemikali ya elementi mbalimbali, kama vile Fe na Ca, ilielezewa kwa kiasi kwenye sampuli za chuma kwa kutumia hadubini laini ya photoelectron ya X-ray (X-PEEM) katika vifaa vya mionzi ya synchrotron ya nanoscale. Pamoja na mbinu za spektroskopia ya kunyonya X-ray (XAS) nyeti kwa kemikali, X-PEEM huwezesha kipimo cha XAS kwa azimio la juu la anga na spektroskopia, ikitoa taarifa za kemikali kuhusu muundo wa elementi na hali yake ya kemikali kwa azimio la anga hadi kiwango cha nanomita 23. Uchunguzi huu wa spektroskopia wa eneo la kianzio chini ya darubini hurahisisha majaribio ya kemikali ya ndani na unaweza kuonyesha kwa anga mabadiliko ya kemikali ambayo hayajachunguzwa hapo awali katika safu ya Fe.
Utafiti huu unapanua faida za PEEM katika kugundua tofauti za kemikali kwenye nanoscale na unatoa mbinu ya uchambuzi wa uso wa kiwango cha atomiki yenye ufahamu wa kuelewa tabia ya kutu ya Ce-2507. Inatumia data ya kemometri ya kundi la K-means24 kuorodhesha muundo wa kemikali wa kimataifa (utofauti) wa elementi zinazohusika, huku hali zao za kemikali zikiwasilishwa katika uwakilishi wa takwimu. Tofauti na kesi ya kitamaduni ya kutu inayosababishwa na kuvunjika kwa filamu ya oksidi ya kromiamu, upitishaji duni wa sasa na upinzani duni wa kutu huhusishwa na visiwa vya nano vya Fe3+ vilivyo karibu na safu ya oksidi ya Fe/Cr, ambayo inaweza kuwa matokeo ya oksidi za kinga. Katika nafasi ya kuvunjika, filamu huundwa ambayo husababisha kutu.
Tabia ya babuzi ya SDSS 2507 iliyoharibika ilitathminiwa kwa mara ya kwanza kwa kutumia vipimo vya kielektroniki. Kwenye mchoro. Mchoro 1 unaonyesha mikunjo ya Nyquist na Bode kwa sampuli zilizochaguliwa katika myeyusho wa maji wa asidi (pH = 1) wa FeCl3 kwenye halijoto ya kawaida. Elektroliti iliyochaguliwa hufanya kazi kama wakala mwenye nguvu wa oksidi, ikiashiria tabia ya filamu ya kupitisha hewa kuvunjika. Ingawa nyenzo hiyo haikupitia shimo thabiti la halijoto ya kawaida, uchambuzi huu ulitoa ufahamu kuhusu matukio yanayoweza kutokea ya hitilafu na michakato ya baada ya kutu. Safu sawa (Mchoro 1d) ilitumika kutoshea spektroskopia ya impedansi ya kielektroniki (EIS), na matokeo yanayolingana ya kufaa yanaonyeshwa kwenye Jedwali 1. Miduara isiyokamilika ya nusu ilionekana wakati wa kupima sampuli zilizotibiwa na zilizofanyiwa kazi kwa moto, huku miduara ya nusu iliyobanwa inayolingana ikiwa imeviringishwa kwa baridi (Mchoro 1b). Katika wigo wa EIS, radius ya nusu duara inaweza kuzingatiwa kama upinzani wa polarization (Rp)25,26. Rp ya SDSS iliyotibiwa kwa myeyusho katika Jedwali la 1 ni takriban 135 kΩ cm-2, hata hivyo kwa SDSS iliyotengenezwa kwa moto na iliyoviringishwa kwa baridi tunaweza kuona thamani za chini zaidi za 34.7 na 2.1 kΩ cm-2 mtawalia. Kupungua huku kwa kiasi kikubwa kwa Rp kunaonyesha athari mbaya ya uundaji wa plastiki kwenye upitishaji na upinzani wa kutu, kama inavyoonyeshwa katika ripoti za awali 27, 28, 29, 30.
Mchoro wa Nyquist, b, c wa impedansi ya Bode na awamu, na modeli sawa ya saketi kwa d, ambapo RS ni upinzani wa elektroliti, Rp ni upinzani wa upolarization, na QCPE ni oksidi ya kipengele cha awamu isiyobadilika inayotumika kuiga uwezo usiofaa (n). Vipimo vya EIS vilifanywa kwa uwezo usio na mzigo.
Vigezo vya mpangilio wa kwanza vinaonyeshwa kwenye mchoro wa Bode na safu ya masafa ya juu inawakilisha upinzani wa elektroliti RS26. Kadri masafa yanavyopungua, impedansi huongezeka na pembe hasi ya awamu hupatikana, ikionyesha utawala wa uwezo. Pembe ya awamu huongezeka, ikihifadhi thamani yake ya juu katika masafa mapana kiasi, na kisha hupungua (Mchoro 1c). Hata hivyo, katika visa vyote vitatu thamani hii ya juu bado ni chini ya 90°, ikionyesha tabia isiyofaa ya uwezo kutokana na utawanyiko wa uwezo. Kwa hivyo, kipengele cha awamu ya mara kwa mara cha QCPE (CPE) hutumika kuwakilisha usambazaji wa uwezo wa kiingiliano unaotokana na ukali wa uso au kutokuwa sawa, haswa katika suala la kiwango cha atomiki, jiometri ya fractal, porosity ya elektrodi, uwezo usio sawa, na usambazaji wa mkondo tegemezi wa uso. Jiometri ya elektrodi31,32. Uimara wa CPE:
ambapo j ni nambari ya kufikirika na ω ni masafa ya angular. QCPE ni kigezo kisichotegemea masafa kinacholingana na eneo wazi linalofanya kazi la elektroliti. n ni nambari ya nguvu isiyo na kipimo inayoelezea kupotoka kutoka kwa tabia bora ya uwezo wa capacitor, yaani n iliyo karibu na 1, CPE iliyo karibu na uwezo safi, na ikiwa n iko karibu na sifuri, ni upinzani. Kupotoka kidogo kwa n, karibu na 1, kunaonyesha tabia isiyo bora ya uwezo wa uso baada ya majaribio ya upolarishaji. QCPE ya SDSS iliyoviringishwa kwa baridi ni kubwa zaidi kuliko bidhaa zinazofanana, ambayo ina maana kwamba ubora wa uso hauna usawa sana.
Sambamba na sifa nyingi za upinzani wa kutu za vyuma vya pua, kiwango cha juu cha Cr cha SDSS kwa ujumla husababisha upinzani bora wa kutu wa SDSS kutokana na uwepo wa filamu ya oksidi ya kinga isiyolindwa kwenye uso17. Filamu hii ya kutuliza kwa kawaida huwa na oksidi nyingi za Cr3+ na/au hidroksidi, hasa ikijumuisha oksidi za Fe2+, Fe3+ na/au (oksi) hidroksidi 33. Licha ya usawa sawa wa uso, safu ya oksidi ya kutuliza, na hakuna fracture inayoonekana kwenye uso, kama inavyoamuliwa na picha za hadubini,6,7 tabia ya kutu ya SDSS iliyotengenezwa kwa moto na iliyoviringishwa kwa baridi ni tofauti na kwa hivyo inahitaji utafiti wa kina wa muundo mdogo wa uundaji na sifa ya kimuundo ya chuma.
Muundo mdogo wa chuma cha pua kilichoharibika ulichunguzwa kwa kiasi kwa kutumia miale ya X ya ndani na ya nishati ya juu ya synchrotron (Michoro ya Nyongeza 1, 2). Uchambuzi wa kina umetolewa katika Taarifa ya Nyongeza. Ingawa hii inalingana zaidi na aina ya awamu kuu, tofauti zilipatikana katika sehemu za ujazo za awamu, ambazo zimeorodheshwa katika Jedwali la Nyongeza 1. Tofauti hiyo inaweza kuwa kutokana na sehemu ya awamu isiyo ya kawaida kwenye uso na sehemu ya ujazo (XRD) inayopatikana kwa kina tofauti cha kugundua kwa kutumia mtawanyiko wa X-ray na vyanzo mbalimbali vya nishati vya fotoni za tukio. Kiwango cha juu cha austenite katika sampuli zilizoviringishwa baridi, kilichoamuliwa na XRD kutoka chanzo cha maabara, kinaonyesha upitishaji bora na hatimaye upinzani bora wa kutu35, huku matokeo sahihi zaidi na ya kitakwimu yakionyesha mitindo tofauti katika uwiano wa awamu. Kwa kuongezea, upinzani wa kutu wa chuma pia hutegemea kiwango cha uboreshaji wa nafaka, kupunguza ukubwa wa nafaka, ongezeko la uharibifu mdogo na msongamano wa kutengana unaotokea wakati wa matibabu ya joto36,37,38. Sampuli zilizotengenezwa kwa moto huonyesha asili ya chembe chembe zaidi, ikiashiria chembe ndogo za ukubwa wa micron, huku pete laini zinazoonekana katika sampuli zilizoviringishwa kwa baridi (Mchoro wa Nyongeza 3) zinaonyesha uboreshaji mkubwa wa chembe chembe kwa nanoscale katika kazi iliyopita6, ambayo inapaswa kuchangia upitishaji wa filamu. Uzito mkubwa wa kutengana kwa kawaida huhusishwa na upinzani mdogo kwa mashimo, ambao unakubaliana vyema na vipimo vya elektroniki.
Mabadiliko katika hali za kemikali za vikoa vidogo vya elementi za msingi yamesomwa kimfumo kwa kutumia X-PEEM. Licha ya wingi wa elementi za aloi, Cr, Fe, Ni, na Ce39 zilichaguliwa hapa kwa sababu Cr ni elementi muhimu kwa ajili ya uundaji wa filamu ya upitishaji, Fe ni elementi kuu katika chuma, na Ni huongeza upitishaji na kusawazisha muundo wa awamu ya feri-austenitic na madhumuni ya kurekebisha Ce. Kwa kurekebisha nishati ya mionzi ya synchrotron, RAS ilifunikwa kutoka juu na sifa kuu za Cr (kingo \u200b\ ...
Kwenye mchoro. Mchoro 2 unaonyesha picha za X-PEEM za zilizochomwa moto (Mchoro 2a) na zilizoviringishwa kwa baridi (Mchoro 2d) Ce-2507 SDSS na kingo zinazolingana za XAS za Cr na Fe L2,3 katika maeneo yaliyowekwa alama moja moja. Kingo za L2,3 za XAS huchunguza hali za 3d zisizo na watu baada ya upigaji picha wa elektroni katika viwango vya mgawanyiko wa spin-orbit 2p3/2 (kingo cha L3) na 2p1/2 (kingo cha L2). Taarifa kuhusu hali ya valensi ya Cr zilipatikana kutoka XAS kwenye ukingo wa L2,3 katika Mchoro 2b, e. Ulinganisho na majaji. 42,43 ilionyesha kuwa vilele vinne vilizingatiwa karibu na ukingo wa L3, vilivyopewa jina A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV) na D (582.2 eV), vinavyoakisi Cr3+ ya oktahedral, inayolingana na ioni ya Cr2O3. Spektra za majaribio zinakubaliana na hesabu za kinadharia zinazoonyeshwa kwenye paneli b na e, zilizopatikana kutoka kwa hesabu nyingi za uwanja wa fuwele kwenye kiolesura cha Cr L2.3 kwa kutumia uwanja wa fuwele wa 2.0 eV44. Nyuso zote mbili za SDSS iliyotengenezwa kwa moto na iliyoviringishwa kwa baridi zimefunikwa na safu sare ya Cr2O3.
Picha ya joto ya X-PEEM ya SDSS iliyoharibika kwa joto inayolingana na b Cr L2.3 makali na c Fe L2.3 makali, d Picha ya joto ya X-PEEM ya SDSS iliyoviringishwa kwa baridi inayolingana na e Cr L2.3 makali na f Fe L2 .3 makali upande (f). Spektri za XAS zimechorwa katika nafasi tofauti za anga zilizowekwa alama kwenye picha za joto (a, d), mistari yenye nukta za chungwa katika (b) na (e) inawakilisha spktri za XAS zilizoigwa za Cr3+ zenye thamani ya uwanja wa fuwele ya 2.0 eV. Kwa picha za X-PEEM, tumia palette ya joto ili kuboresha usomaji wa picha, ambapo rangi kutoka bluu hadi nyekundu zinalingana na ukubwa wa unyonyaji wa X-ray (kutoka chini hadi juu).
Bila kujali mazingira ya kemikali ya elementi hizi za metali, hali ya kemikali ya nyongeza za elementi za Ni na Ce zinazounganisha sampuli zote mbili ilibaki bila kubadilika. Mchoro wa ziada. Michoro 5-9 inaonyesha picha za X-PEEM na spektra zinazolingana za XAS kwa Ni na Ce katika nafasi mbalimbali juu ya uso wa sampuli zilizotengenezwa kwa moto na zilizoviringishwa kwa baridi. Ni XAS inaonyesha hali za oksidi za Ni2+ juu ya uso mzima uliopimwa wa sampuli zilizotengenezwa kwa moto na zilizoviringishwa kwa baridi (Majadiliano ya Nyongeza). Ikumbukwe kwamba, katika kesi ya sampuli zilizotengenezwa kwa moto, ishara ya XAS ya Ce haikuonekana, huku katika kesi ya sampuli zilizoviringishwa kwa baridi, wigo wa Ce3+ ulionekana. Uchunguzi wa madoa ya Ce katika sampuli zilizoviringishwa kwa baridi ulionyesha kuwa Ce huonekana hasa katika mfumo wa precipitates.
Katika SDSS iliyoharibika kwa joto, hakuna mabadiliko ya kimuundo ya ndani katika XAS kwenye ukingo wa Fe L2,3 yaliyoonekana (Mchoro 2c). Hata hivyo, matrix ya Fe hubadilisha hali yake ya kemikali katika sehemu saba zilizochaguliwa kwa nasibu za SDSS iliyoviringishwa kwa baridi, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2f. Kwa kuongezea, ili kupata wazo sahihi la mabadiliko katika hali ya Fe katika maeneo yaliyochaguliwa kwenye Mchoro 2f, tafiti za uso wa ndani zilifanywa (Mchoro 3 na Mchoro wa Nyongeza 10) ambapo maeneo madogo ya mviringo yalichaguliwa. Spektra za XAS za ukingo wa Fe L2,3 wa mifumo ya α-Fe2O3 na oksidi za oktahedra za Fe2+ ziliundwa kwa kutumia hesabu nyingi za uwanja wa fuwele kwa kutumia mashamba ya fuwele ya 1.0 (Fe2+) na 1.0 (Fe3+)44. Tunaona kwamba α-Fe2O3 na γ-Fe2O3 zina ulinganifu tofauti wa ndani45,46, Fe3O4 ina mchanganyiko wa Fe2+ na Fe3+,47, na FeO45 kama oksidi ya Fe2+ iliyogawanyika rasmi (3d6). Tunaona kwamba α-Fe2O3 na γ-Fe2O3 zina ulinganifu tofauti wa ndani45,46, Fe3O4 ina mchanganyiko wa Fe2+ na Fe3+,47, na FeO45 kama oksidi ya Fe2+ iliyogawanyika rasmi (3d6).Kumbuka kwamba α-Fe2O3 na γ-Fe2O3 zina ulinganifu tofauti wa ndani45,46, Fe3O4 inachanganya Fe2+ na Fe3+,47 na FeO45 katika umbo la oksidi ya divalent rasmi Fe2+ (3d6).Kumbuka kwamba α-Fe2O3 na γ-Fe2O3 zina ulinganifu tofauti wa ndani45,46, Fe3O4 ina mchanganyiko wa Fe2+ na Fe3+,47 na FeO45 hufanya kazi kama oksidi rasmi ya Fe2+ yenye mgawanyo (3d6). Ioni zote za Fe3+ katika α-Fe2O3 zina nafasi za Oh pekee, huku γ-Fe2O3 kwa kawaida ikiwakilishwa na Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 spinel yenye nafasi wazi katika nafasi za mfano. Kwa hivyo, ioni za Fe3+ katika γ-Fe2O3 zina nafasi za Td na Oh. Kama ilivyotajwa katika karatasi iliyopita,45 ingawa uwiano wa nguvu wa hizo mbili ni tofauti, uwiano wao wa nguvu mfano/t2g ni ≈1, huku katika hali hii uwiano wa nguvu unaoonekana mfano/t2g ni takriban 1. Hii inaondoa uwezekano kwamba katika hali ya sasa ni Fe3+ pekee iliyopo. Kwa kuzingatia kisa cha Fe3O4 na Fe2+ na Fe3+, kipengele cha kwanza, ambacho kinajulikana kuwa na ukingo dhaifu (wenye nguvu zaidi) wa L3 kwa Fe, kinaonyesha idadi ndogo (kubwa) ya hali zisizo na watu za t2g. Hii inatumika kwa Fe2+ (Fe3+), ambayo inaonyesha kuwa kipengele cha kwanza cha ongezeko kinaonyesha ongezeko la maudhui ya Fe2+47. Matokeo haya yanaonyesha kuwa uwepo wa pamoja wa Fe2+ na γ-Fe2O3, α-Fe2O3 na/au Fe3O4 unatawala kwenye uso ulioviringishwa kwa baridi wa mchanganyiko.
Picha zilizopanuliwa za upigaji picha wa joto wa elektroni ya picha za spektra ya XAS (a, c) na (b, d) zikivuka ukingo wa Fe L2,3 katika nafasi mbalimbali za anga ndani ya maeneo yaliyochaguliwa 2 na E katika Michoro 2d.
Data ya majaribio iliyopatikana (Mchoro 4a na Mchoro wa Nyongeza 11) imechorwa na kulinganishwa na data ya misombo safi 40, 41, 48. Aina tatu tofauti za spektra za Fe L-edge XAS zilizochunguzwa kwa majaribio (XAS-1, XAS-2 na XAS-3: Mchoro 4a). Hasa, spektra 2-a (iliyoonyeshwa kama XAS-1) katika Mchoro 3b ikifuatiwa na spektra 2-b (iliyoandikwa XAS-2) ilizingatiwa katika eneo lote la ugunduzi, huku spektra kama E-3 zikizingatiwa katika mchoro 3d (iliyoandikwa XAS-3) zikizingatiwa katika maeneo maalum. Kama sheria, vigezo vinne vilitumika kutambua hali zilizopo za valensi katika sampuli inayosomwa: (1) sifa za spektra L3 na L2, (2) nafasi za nishati za sifa L3 na L2, (3) tofauti ya nishati L3-L2. , (4) uwiano wa kiwango cha L2/L3. Kulingana na uchunguzi wa kuona (Mchoro 4a), vipengele vyote vitatu vya Fe, yaani, Fe0, Fe2+, na Fe3+, vipo kwenye uso wa SDSS unaosomwa. Uwiano wa kiwango kilichohesabiwa L2/L3 pia ulionyesha uwepo wa vipengele vyote vitatu.
Spektra ya XAS Iliyoigwa ya Fe yenye data tatu tofauti za majaribio zilizoonekana (mistari thabiti XAS-1, XAS-2 na XAS-3 zinalingana na 2-a, 2-b na E-3 katika Mchoro 2 na 3) Ulinganisho , Octahedrons Fe2+, Fe3+ zenye thamani za uwanja wa fuwele wa 1.0 eV na 1.5 eV, mtawalia, data ya majaribio iliyopimwa na bd (XAS-1, XAS-2, XAS-3) na data inayolingana ya LCF iliyoboreshwa (mstari mweusi thabiti), na pia katika umbo la spktra ya XAS-3 yenye viwango vya Fe3O4 (hali mchanganyiko ya Fe) na Fe2O3 (Fe3+ safi).
Mchanganyiko wa mstari unaofaa (LCF) wa viwango vitatu 40, 41, 48 ulitumika kupima muundo wa oksidi ya chuma. LCF ilitekelezwa kwa spektra tatu za Fe L-edge XAS zilizochaguliwa zinazoonyesha utofautishaji wa juu zaidi, yaani XAS-1, XAS-2 na XAS-3, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4b–d. Kwa viambatisho vya LCF, 10% Fe0 ilizingatiwa katika visa vyote kutokana na ukweli kwamba tuliona ukingo mdogo katika data zote, na pia kutokana na ukweli kwamba chuma cha metali ndicho sehemu kuu ya chuma. Hakika, kina cha majaribio cha X-PEEM kwa Fe (~6 nm)49 ni kikubwa kuliko unene wa safu ya oksidi inayokadiriwa (kidogo > 4 nm), ikiruhusu kugundua ishara kutoka kwa matrix ya chuma (Fe0) chini ya safu ya upitishaji. Hakika, kina cha majaribio cha X-PEEM kwa Fe (~6 nm)49 ni kikubwa kuliko unene wa safu ya oksidi inayokadiriwa (kidogo > 4 nm), ikiruhusu kugundua ishara kutoka kwa matrix ya chuma (Fe0) chini ya safu ya upitishaji. Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм)49 больше, чем предполагаемая толщина слоя окисления (немного > 4 siku), na сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. Hakika, kina cha probe X-PEEM kwa Fe (~6 nm)49 ni kikubwa kuliko unene unaodhaniwa wa safu ya oksidi (kidogo >4 nm), ambayo inafanya iwezekane kugundua ishara kutoka kwa matrix ya chuma (Fe0) chini ya safu ya kupitisha.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），允许检测來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下方 铁基体 (fe0) 的。 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 слоя (немного > 4 обнаруживать сигнал от железной матрицы (Fe0) ниже пассивирующего слоя. Kwa kweli, kina cha kugundua Fe (~6 nm) 49 na X-PEEM ni kikubwa kuliko unene unaotarajiwa wa safu ya oksidi (kidogo > 4 nm), ambayo inaruhusu kugundua ishara kutoka kwa matrix ya chuma (Fe0) chini ya safu ya kupitisha. .Michanganyiko mbalimbali ya Fe2+ na Fe3+ ilifanywa ili kupata suluhisho bora zaidi kwa data ya majaribio iliyoonekana. Kwenye mchoro 4b inaonyesha wigo wa XAS-1 kwa mchanganyiko wa Fe2+ na Fe3+, ambapo uwiano wa Fe2+ na Fe3+ ulikuwa sawa kwa takriban 45%, ikionyesha hali mchanganyiko za oksidi za Fe. Wakati kwa wigo wa XAS-2, asilimia ya Fe2+ na Fe3+ inakuwa ~30% na 60%, mtawalia. Fe2+ ​​ni chini ya Fe3+. Uwiano wa Fe2+ hadi Fe3, sawa na 1:2, unamaanisha kuwa Fe3O4 inaweza kuundwa kwa uwiano sawa kati ya ioni za Fe. Zaidi ya hayo, kwa wigo wa XAS-3, asilimia ya Fe2+ na Fe3+ inakuwa ~10% na 80%, ambayo inaonyesha ubadilishaji wa juu wa Fe2+ hadi Fe3+. Kama ilivyotajwa hapo juu, Fe3+ inaweza kutoka α-Fe2O3, γ-Fe2O3 au Fe3O4. Ili kuelewa chanzo kinachowezekana zaidi cha Fe3+, wigo wa XAS-3 ulichorwa kwa viwango tofauti vya Fe3+ katika Mchoro 4e, kuonyesha kufanana na viwango vyote viwili wakati wa kuzingatia kilele cha B. Hata hivyo, nguvu ya vilele vya bega (A: kutoka Fe2+) na uwiano wa nguvu ya B/A vinaonyesha kwamba wigo wa XAS-3 uko karibu, lakini hauendani na wigo wa γ-Fe2O3. Ikilinganishwa na wingi wa γ-Fe2O3, kilele cha Fe 2p XAS cha A SDSS kina nguvu ya juu kidogo (Mchoro 4e), ambayo inaonyesha nguvu ya juu ya Fe2+. Ingawa wigo wa XAS-3 ni sawa na ule wa γ-Fe2O3, ambapo Fe3+ ipo katika nafasi za Oh na Td, utambuzi wa hali tofauti za valence na uratibu kando ya ukingo wa L2,3 au uwiano wa nguvu ya L2/L3 unabaki kuwa tatizo. mada ya majadiliano yanayoendelea kutokana na ugumu wa mambo mbalimbali yanayoathiri wigo wa mwisho.
Mbali na tofauti za spekta katika hali ya kemikali ya maeneo yaliyochaguliwa ya maslahi yaliyoelezwa hapo juu, tofauti ya kemikali ya kimataifa ya vipengele muhimu Cr na Fe pia ilipimwa kwa kuainisha spektri zote za XAS zilizopatikana kwenye uso wa sampuli kwa kutumia mbinu ya kuunganisha K-means. . Wasifu wa pembeni Cr L umewekwa kuunda makundi mawili bora yaliyosambazwa kwa anga katika sampuli zilizotengenezwa kwa moto na zilizoviringishwa kwa baridi zilizoonyeshwa kwenye Mchoro 5. Ni wazi kwamba hakuna mabadiliko ya kimuundo ya ndani yanayoonekana kuwa sawa, kwa kuwa sentimita mbili za spektri za Cr za XAS zinafanana. Maumbo haya ya spektri ya makundi mawili yanafanana karibu na yale yanayolingana na Cr2O342, ambayo ina maana kwamba tabaka za Cr2O3 zimewekwa sawasawa kwenye SDSS.
Cr L K-inamaanisha makundi ya eneo la ukingo, na b ni sentroid za XAS zinazolingana. Matokeo ya ulinganisho wa K-inamaanisha X-PEEM wa SDSS iliyoviringishwa kwa baridi: c Cr L2.3 eneo la ukingo la makundi ya K-inamaanisha na sentroid za XAS zinazolingana.
Ili kuonyesha ramani ngumu zaidi za ukingo wa FeL, makundi manne na matano yaliyoboreshwa na sentroids zinazohusiana nazo (wasifu wa spektra) zilitumika kwa sampuli zilizotengenezwa kwa moto na zilizoviringishwa kwa baridi, mtawalia. Kwa hivyo, asilimia (%) ya Fe2+ na Fe3+ inaweza kupatikana kwa kuweka LCF iliyoonyeshwa kwenye Mchoro 4. Uwezo wa pseudoelectrode Epseudo kama kazi ya Fe0 ulitumika kufichua utofauti wa microkemikali wa filamu ya oksidi ya uso. Epseudo inakadiriwa kwa takriban na sheria ya kuchanganya,
ambapo \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) ni sawa na \(\rm{Fe} + 2e^ – \ hadi \rm {Fe}^{2 + (3 + )}\), 0.440 na 0.036 V, mtawalia. Mikoa yenye uwezo mdogo ina kiwango cha juu cha kiwanja cha Fe3+. Usambazaji wa uwezo katika sampuli zilizoharibika kwa joto una tabia ya tabaka yenye mabadiliko ya juu ya takriban 0.119 V (Mchoro 6a, b). Usambazaji huu wa uwezo unahusiana kwa karibu na topografia ya uso (Mchoro 6a). Hakuna mabadiliko mengine yanayotegemea nafasi katika sehemu ya ndani ya laminar iliyo chini yaliyoonekana (Mchoro 6b). Kinyume chake, kwa muunganisho wa oksidi tofauti na maudhui tofauti ya Fe2+ na Fe3+ katika SDSS iliyoviringishwa kwa baridi, mtu anaweza kuona asili isiyo sawa ya uwezo bandia (Mchoro 6c, d). Oksidi za Fe3+ na/au hidroksidi (oksi) ndizo sehemu kuu za kutu katika chuma na zinaweza kupenyeza oksijeni na maji50. Katika hali hii, visiwa vyenye Fe3+ nyingi huchukuliwa kuwa vimesambazwa ndani na vinaweza kuchukuliwa kama maeneo yaliyotulia. Wakati huo huo, mteremko katika uwanja unaoweza kutokea, badala ya thamani kamili ya uwezo, unaweza kutumika kama kiashiria cha ujanibishaji wa maeneo yanayoweza kutokea kutokana na kutu. Usambazaji huu usio sawa wa Fe2+ na Fe3+ kwenye uso wa SDSS iliyoviringishwa kwa baridi unaweza kubadilisha kemia ya ndani na kutoa eneo la uso linalofanya kazi kwa vitendo zaidi katika kuvunjika kwa filamu ya oksidi na athari za kutu, na hivyo kuruhusu kutu endelevu kwa matrix ya chuma ya chini, na kusababisha kutu ya ndani. tofauti za sifa na kupungua kwa sifa za kinga za safu ya kupitishia.
Makundi ya K-means na sentroids zinazolingana za XAS katika eneo la ukingo wa Fe L2.3 la X-PEEM ac na df iliyoharibika kwa joto ya SDSS iliyoviringishwa kwa baridi. a, d Makundi ya K-means yaliyofunikwa kwenye picha za X-PEEM. Uwezo wa pseudoelectrode uliohesabiwa (Epseudo) umetajwa pamoja na makundi ya K-means. Mwangaza wa picha ya X-PEEM, kama rangi kwenye Mchoro 2 ni sawia na kiwango cha unyonyaji wa X-ray.
Hali ya Kr-2507 iliyo sawa kiasi lakini tofauti katika kemikali husababisha uharibifu tofauti wa filamu ya oksidi na mifumo ya kutu katika Ce-2507 iliyotengenezwa kwa moto na iliyotengenezwa kwa baridi. Sifa hii ya Ce-2507 iliyotengenezwa kwa baridi imesomwa vizuri. Kuhusu uundaji wa oksidi na hidroksidi za Fe katika hewa iliyoko katika kazi hii isiyo na upande wowote, athari ni kama ifuatavyo:
Miitikio hapo juu hutokea katika matukio yafuatayo kulingana na uchambuzi wa X-PEEM. Bega dogo linalolingana na Fe0 linahusishwa na chuma cha metali kilicho chini. Mmenyuko wa Fe ya metali na mazingira husababisha uundaji wa safu ya Fe(OH)2 (mlinganyo (5)), ambayo huongeza ishara ya Fe2+ katika XAS ya Fe-edge L. Kuathiriwa kwa muda mrefu na hewa kunaweza kusababisha uundaji wa oksidi za Fe3O4 na/au Fe2O3 baada ya Fe(OH)252,53. Aina mbili thabiti za Fe, Fe3O4 na Fe2O3, zinaweza pia kuunda katika safu ya kinga yenye utajiri wa Cr3+, ambayo Fe3O4 inapendelea muundo sare na unaonata. Uwepo wa zote mbili husababisha hali mchanganyiko za oksidi (wigo wa XAS-1). Wigo wa XAS-2 unalingana sana na Fe3O4. Ingawa uchunguzi wa spektra za XAS-3 katika sehemu kadhaa ulionyesha ubadilishaji kamili kuwa γ-Fe2O3. Kwa kuwa kina cha kupenya kwa miale ya X iliyofunuliwa ni kama nanomita 50, ishara kutoka kwa safu ya chini husababisha kiwango cha juu cha kilele cha A.
Wigo wa XPA unaonyesha kwamba sehemu ya Fe katika filamu ya oksidi ina muundo wa tabaka pamoja na safu ya oksidi ya Cr. Tofauti na dalili za upitishaji kutokana na utofauti wa ndani wa Cr2O3 wakati wa kutu, licha ya safu sare ya Cr2O3 katika kazi hii, upinzani mdogo wa kutu unaonekana katika kesi hii, haswa kwa sampuli zilizoviringishwa kwa baridi. Tabia inayoonekana inaweza kueleweka kama utofauti wa hali ya oksidi ya kemikali katika safu ya juu (Fe), ambayo huathiri utendaji wa kutu. Kutokana na stoichiometry sawa ya safu ya juu (oksidi ya chuma) na safu ya chini (oksidi ya chromium)52,53 mwingiliano bora (mshikamano) kati yao husababisha usafirishaji polepole wa ioni za chuma au oksijeni kwenye kimiani, ambayo, kwa upande wake, husababisha ongezeko la upinzani wa kutu. Kwa hivyo, uwiano unaoendelea wa stoichiometri, yaani hali moja ya oksidi ya Fe, ni bora kuliko mabadiliko ya ghafla ya stoichiometri. SDSS iliyoharibika kwa joto ina uso unaofanana zaidi, safu mnene ya kinga, na upinzani bora wa kutu. Ilhali kwa SDSS iliyoviringishwa kwa baridi, uwepo wa visiwa vyenye Fe3+ chini ya safu ya kinga hukiuka uadilifu wa uso na husababisha kutu wa galvanic na substrate iliyo karibu, ambayo husababisha kushuka kwa kasi kwa Rp (Jedwali 1). Wigo wa EIS na upinzani wake wa kutu hupunguzwa. Inaweza kuonekana kwamba usambazaji wa ndani wa visiwa vyenye Fe3+ kutokana na mabadiliko ya plastiki huathiri zaidi upinzani wa kutu, ambayo ni mafanikio katika kazi hii. Kwa hivyo, utafiti huu unaonyesha picha za hadubini za spectroscopic za kupungua kwa upinzani wa kutu wa sampuli za SDSS zilizosomwa na mbinu ya mabadiliko ya plastiki.
Kwa kuongezea, ingawa uchanganyaji na elementi adimu za dunia katika vyuma vya awamu mbili unaonyesha utendaji bora, mwingiliano wa elementi hii ya nyongeza na matrix ya chuma ya mtu binafsi katika suala la tabia ya kutu kulingana na data ya hadubini ya spektroskopia bado haueleweki. Kuonekana kwa ishara za Ce (kupitia kingo za XAS M) huonekana katika sehemu chache tu wakati wa kuviringisha kwa baridi, lakini hutoweka wakati wa mabadiliko ya joto ya SDSS, ikionyesha mvua ya ndani ya Ce kwenye matrix ya chuma, badala ya uchanganyaji sawa. Ingawa haiboreshi kwa kiasi kikubwa sifa za mitambo za SDSS6,7, uwepo wa elementi adimu za dunia hupunguza ukubwa wa viambatisho na inadhaniwa kuzuia mashimo katika eneo la awali54.
Kwa kumalizia, kazi hii inafichua athari ya utofauti wa uso kwenye kutu wa 2507 SDSS iliyorekebishwa na cerium kwa kupima kiwango cha kemikali cha vipengele vya nanoscale. Tunajibu swali kwa nini chuma cha pua huharibika hata chini ya safu ya oksidi ya kinga kwa kupima muundo wake mdogo, kemia ya uso, na usindikaji wa ishara kwa kutumia mkusanyiko wa K-means. Imebainika kuwa visiwa vyenye Fe3+, ikiwa ni pamoja na uratibu wao wa oktahedral na tetrahedral pamoja na kipengele chote cha mchanganyiko wa Fe2+/Fe3+, ndio chanzo cha uharibifu na kutu wa filamu ya oksidi iliyoviringishwa kwa baridi ya SDSS. Visiwa vya Nanoscale vinavyotawaliwa na Fe3+ husababisha upinzani duni wa kutu hata mbele ya safu ya kutosha ya stoichiometric Cr2O3 ya kutuliza. Mbali na maendeleo ya kimbinu katika kubaini athari ya utofauti wa kemikali wa nanoscale kwenye kutu, kazi inayoendelea inatarajiwa kuhamasisha michakato ya uhandisi ili kuboresha upinzani wa kutu wa vyuma vya pua wakati wa utengenezaji wa chuma.
Ili kuandaa ingot ya Ce-2507 SDSS iliyotumika katika utafiti huu, mchanganyiko uliochanganywa ikiwa ni pamoja na aloi kuu ya Fe-Ce iliyofungwa kwa bomba la chuma safi ulileyushwa katika tanuru ya uingizaji ya masafa ya kati ya kilo 150 ili kutoa chuma kilichoyeyushwa na kumiminwa kwenye ukungu. Mchanganyiko wa kemikali uliopimwa (wt%) umeorodheshwa katika Jedwali la Ziada la 2. Ingot hutengenezwa kwanza kwa moto kuwa vitalu. Kisha iliwekwa kwenye 1050°C kwa dakika 60 ili kupata chuma katika hali ya myeyusho mgumu, na kisha kuzimwa kwenye maji hadi kwenye joto la kawaida. Sampuli zilizosomwa zilisomwa kwa undani kwa kutumia TEM na DOE ili kusoma awamu, ukubwa wa nafaka na mofolojia. Maelezo zaidi kuhusu sampuli na mchakato wa uzalishaji yanaweza kupatikana katika vyanzo vingine6,7.
Sampuli za silinda (φ10 mm×15 mm) kwa ajili ya mgandamizo wa joto zilisindikwa ili mhimili wa silinda uwe sambamba na mwelekeo wa ugeuzi wa kizuizi. Mgandamizo wa halijoto ya juu ulifanyika katika halijoto mbalimbali katika kiwango cha 1000-1150°C kwa kutumia kiigaji joto cha Gleeble-3800 kwa kiwango cha mgandamizo wa mara kwa mara katika kiwango cha 0.01-10 s-1. Kabla ya ugeuzi, sampuli zilipashwa joto kwa kiwango cha 10 °C s-1 kwa dakika 2 kwa halijoto iliyochaguliwa ili kuondoa mteremko wa halijoto. Baada ya kufikia usawa wa halijoto, sampuli ilibadilishwa umbo hadi thamani halisi ya mgandamizo ya 0.7. Baada ya ugeuzi, sampuli zilizimwa mara moja na maji ili kuhifadhi muundo ulioharibika. Sampuli iliyoimarishwa kisha hukatwa sambamba na mwelekeo wa mgandamizo. Kwa utafiti huu maalum, tulichagua sampuli yenye hali ya mgandamizo wa joto ya 1050°C, 10 s-1 kwa sababu ugumu mdogo ulioonekana ulikuwa juu kuliko sampuli zingine7.
Sampuli kubwa (80 × 10 × 17 mm3) za myeyusho imara wa Ce-2507 zilitumika katika kinu cha LG-300 cha awamu tatu kisicho na ulandanishi chenye mikunjo miwili chenye sifa bora za kiufundi miongoni mwa viwango vingine vyote vya uundaji6. Kiwango cha msuguano na upunguzaji wa unene kwa kila njia ni 0.2 m·s-1 na 5%, mtawalia.
Kituo cha kazi cha kielektroniki cha Autolab PGSTAT128N kilitumika kwa vipimo vya kielektroniki vya SDSS baada ya kuviringishwa kwa baridi hadi kupunguza unene wa 90% (msukosuko halisi sawa na 1.0) na baada ya kushinikizwa kwa moto kwa 1050°C kwa sekunde 10-1 hadi mkazo halisi wa 0.7. Kituo cha kazi kina seli ya elektrodi tatu yenye elektrodi ya kalomeli iliyojaa kama elektrodi ya marejeleo, elektrodi ya kaunta ya grafiti, na sampuli ya SDSS kama elektrodi ya kazi. Sampuli zilikatwa kwenye silinda zenye kipenyo cha 11.3 mm, pande ambazo waya za shaba ziliunganishwa. Sampuli kisha zilirekebishwa kwa epoksi, na kuacha eneo wazi la kufanya kazi la 1 cm2 kama elektrodi ya kufanya kazi (upande wa chini wa sampuli ya silinda). Kuwa mwangalifu wakati wa kupoeza epoksi na kusuguliwa na kusuguliwa baadaye ili kuepuka kupasuka. Nyuso za kazi zilisuguliwa na kusuguliwa kwa kusuguliwa kwa almasi yenye ukubwa wa chembe ya 1 μm, zikaoshwa kwa maji yaliyosafishwa na ethanoli, na kukaushwa kwenye hewa baridi. Kabla ya vipimo vya kielektroniki, sampuli zilizosuguliwa ziliwekwa wazi kwa hewa kwa siku kadhaa ili kuunda filamu ya oksidi asilia. Mmumunyo wa maji wa FeCl3 (6.0 wt%), ulioimarishwa hadi pH = 1.0 ± 0.01 na HCl kulingana na mapendekezo ya ASTM, hutumika kuharakisha ulikaji wa chuma cha pua55 kwa sababu ni babuzi mbele ya ioni za kloridi zenye uwezo mkubwa wa oksidi na pH ya chini. Viwango vya Mazingira G48 na A923. Ingiza sampuli kwenye myeyusho wa majaribio kwa saa 1 ili kufikia hali thabiti kabla ya kufanya vipimo vyovyote. Kwa sampuli zenye myeyusho imara, zenye umbo la moto, na zilizoviringishwa kwa baridi, vipimo vya impedansi vilifanywa katika uwezo wa mzunguko wazi (OPC) wa 0.39, 0.33, na 0.25 V, mtawalia, katika masafa kuanzia 1 105 hadi 0.1 Hz na amplitude ya 5 mV. Majaribio yote ya kemikali yalirudiwa angalau mara 3 chini ya hali sawa ili kuhakikisha urejelezaji wa data.
Kwa vipimo vya HE-SXRD, vitalu vya chuma vya duplex vya mstatili vyenye ukubwa wa 1 × 1 × 1.5 mm3 vilipimwa ili kupima muundo wa awamu ya boriti ya kiwigizi cha Brockhouse chenye nguvu nyingi katika CLS, Kanada56. Ukusanyaji wa data ulifanyika katika jiometri ya Debye-Scherrer au jiometri ya upitishaji kwenye halijoto ya kawaida. Urefu wa wimbi la X-ray uliorekebishwa na kirekebishaji cha LaB6 ni 0.212561 Å, ambayo inalingana na 58 keV, ambayo ni kubwa zaidi kuliko ile ya Cu Kα (8 keV) inayotumika sana kama chanzo cha X-ray cha maabara. Sampuli ilipatikana umbali wa 740 mm kutoka kwa kigunduzi. Kiasi cha kugundua cha kila sampuli ni 0.2 × 0.3 × 1.5 mm3, ambayo huamuliwa na ukubwa wa boriti na unene wa sampuli. Data zote zilikusanywa kwa kutumia kigunduzi cha eneo la Perkin Elmer, kigunduzi cha X-ray cha paneli tambarare, pikseli 200 µm, 40×40 cm2 kwa kutumia muda wa mfiduo wa sekunde 0.3 na fremu 120.
Vipimo vya X-PEEM vya mifumo miwili ya modeli iliyochaguliwa vilifanyika katika kituo cha mwisho cha Beamline MAXPEEM PEEM katika maabara ya MAX IV (Lund, Sweden). Sampuli zilitayarishwa kwa njia sawa na vipimo vya elektrokemikali. Sampuli zilizotayarishwa ziliwekwa hewani kwa siku kadhaa na kutolewa gesi kwenye chumba cha utupu chenye kiwango cha juu sana kabla ya kuangaziwa na fotoni za synchrotron. Azimio la nishati la mstari wa boriti lilipatikana kwa kupima wigo wa mavuno ya ioni katika eneo la msisimko kutoka N 1 s hadi 1\(\pi _g^ \ast\) karibu na hv = 401 eV katika N2 huku nishati ya fotoni ikitegemea E3/2, 57. Spektra ya makadirio ilitoa ΔE (upana wa mstari wa spektra) wa takriban 0.3 eV katika safu ya nishati iliyopimwa. Kwa hivyo, azimio la nishati ya boriti lilikadiriwa kuwa E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 na flux ≈1012 ph/s kwa kutumia monokromata ya SX-700 iliyorekebishwa yenye wavu wa Si 1200-line mm−1 kwa ukingo wa Fe 2p L2,3, ukingo wa Cr 2p L2,3, ukingo wa Ni 2p L2,3, na ukingo wa Ce M4,5. Kwa hivyo, azimio la nishati ya boriti lilikadiriwa kuwa E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 na flux ≈1012 ph/s kwa kutumia monokromata ya SX-700 iliyorekebishwa yenye wavu wa Si 1200-line mm−1 kwa ukingo wa Fe 2p L2.3, ukingo wa Cr 2p L2.3, ukingo wa Ni 2p L2.3, na ukingo wa Ce M4.5. Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка было оценено как E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ > 2000 na поток ≈1012 ф/сип модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 штрихов/мм для Fe кромка 2p L2,3, кромка Cr 2p L2,3, кромка Ni 2p L2, 3, кромка Ni 2p L2,3 na Ce. Kwa hivyo, azimio la nishati la mfereji wa boriti lilikadiriwa kama E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 na mtiririko ≈1012 f/s kwa kutumia monokromata ya SX-700 iliyorekebishwa yenye wavu wa Si wa mistari 1200/mm kwa ukingo wa Fe 2p L2 ,3, ukingo wa Cr 2p L2.3, ukingo wa Ni 2p L2.3, na ukingo wa Ce M4.5.因此，光束线能量分辨率估计為E/ΔE = 700 eV/0.3 eV > 2000 和通量≈1012 ph/s，通过使用带有1Si 120mm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.因此 , 光束线 能量 分辨率 為 為 為 δe = 700 EV/0.3 EV> 2000 和 ≈1012 PH/S , 使用 带有 带有 12 mm 12改进 的 SX-700 单色器 于 用 用 用 Fe 2p L2.3 边缘、Cr 2p L2.3 边缘、Ni 2p L2.3 边缘和Ce M4.Hivyo, unapotumia monokromata ya SX-700 iliyorekebishwa yenye wavu wa Si wa mstari wa 1200. 3, ukingo wa Cr 2p L2.3, ukingo wa Ni 2p L2.3 na ukingo wa Ce M4.5.Changanua nishati ya fotoni katika hatua za eV 0.2. Katika kila nishati, picha za PEEM zilirekodiwa kwa kutumia kigunduzi cha TVIPS F-216 CMOS kilichounganishwa na nyuzi chenye mapipa 2 x 2, ambacho hutoa azimio la pikseli 1024 x 1024 katika uwanja wa mwonekano wa 20 µm. Muda wa mfiduo wa picha ulikuwa 0.2 s, wastani wa fremu 16. Nishati ya picha ya fotoelektroni huchaguliwa kwa njia ambayo hutoa ishara ya juu zaidi ya elektroni ya sekondari. Vipimo vyote vilifanywa kwa matukio ya kawaida kwa kutumia boriti ya fotoni iliyo na polar ya mstari. Taarifa zaidi kuhusu vipimo vinaweza kupatikana katika utafiti uliopita. Baada ya kusoma hali ya kugundua jumla ya mavuno ya elektroni (TEY) na matumizi yake katika X-PEEM49, kina cha majaribio cha njia hii kinakadiriwa kuwa takriban 4-5 nm kwa ishara ya Cr na takriban 6 nm kwa Fe. Kina cha Cr kiko karibu sana na unene wa filamu ya oksidi (~4 nm)60,61 huku kina cha Fe kikiwa kikubwa kuliko unene. XRD iliyokusanywa pembezoni mwa Fe L ni mchanganyiko wa XRD ya oksidi za chuma na Fe0 kutoka kwenye matrix. Katika kisa cha kwanza, nguvu ya elektroni zinazotolewa hutoka kwa aina zote zinazowezekana za elektroni zinazochangia TEY. Hata hivyo, ishara safi ya chuma inahitaji nishati ya kinetiki ya juu ili elektroni zipite kwenye safu ya oksidi hadi kwenye uso na kukusanywa na kichambuzi. Katika kisa hiki, ishara ya Fe0 inatokana zaidi na elektroni za LVV Auger, pamoja na elektroni za sekondari zinazotolewa nazo. Kwa kuongezea, nguvu ya TEY inayochangiwa na elektroni hizi huoza wakati wa njia ya kutoroka ya elektroni, na kupunguza zaidi mwitikio wa spektrali ya Fe0 katika ramani ya XAS ya chuma.
Kuunganisha uchimbaji data kwenye mchemraba wa data (data ya X-PEEM) ni hatua muhimu katika kutoa taarifa muhimu (sifa za kemikali au kimwili) katika mbinu ya vipimo vingi. Kuunganisha kwa njia za K hutumika sana katika nyanja kadhaa, ikiwa ni pamoja na maono ya mashine, usindikaji wa picha, utambuzi wa ruwaza usiosimamiwa, akili bandia, na uchanganuzi wa uainishaji. Kwa mfano, kuunganisha kwa njia za K kumefanya vizuri katika kuunganisha data ya picha ya hyperspectral. Kimsingi, kwa data yenye vipengele vingi, algoriti ya K inaweza kuzipanga kwa urahisi kulingana na taarifa kuhusu sifa zao (sifa za nishati ya fotoni). Kuunganisha kwa njia za K ni algoriti ya kurudiarudia ya kugawanya data katika vikundi vya K visivyoingiliana (vikundi), ambapo kila pikseli ni ya kundi fulani kulingana na usambazaji wa anga wa ukosefu wa usawa wa kemikali katika muundo wa miundo ya chuma. Algoriti ya K inajumuisha hatua mbili: katika hatua ya kwanza, sentroid za K huhesabiwa, na katika hatua ya pili, kila nukta hupewa kundi lenye sentroid zilizo karibu. Kitovu cha mvuto cha kundi hufafanuliwa kama wastani wa hesabu wa nukta za data (wigo wa XAS) kwa kundi hilo. Kuna umbali mbalimbali wa kufafanua sentroids zilizo karibu kama umbali wa Euclidean. Kwa picha ya kuingiza ya px,y (ambapo x na y ni azimio katika pikseli), CK ni kitovu cha mvuto wa kundi; picha hii inaweza kugawanywa (kuunganishwa) katika makundi ya K kwa kutumia K-means63. Hatua za mwisho za algoriti ya makundi ya K-means ni:
Hatua ya 2. Hesabu uanachama wa pikseli zote kulingana na sentimita ya sasa. Kwa mfano, huhesabiwa kutoka umbali wa Euclidean d kati ya kituo na kila pikseli:
Hatua ya 3 Gawanya kila pikseli kwa sentimita iliyo karibu zaidi. Kisha panga upya nafasi za sentimita K kama ifuatavyo:
Hatua ya 4. Rudia mchakato (milinganyo (7) na (8)) hadi sentroid ziungane. Matokeo ya mwisho ya ubora wa makundi yanahusiana sana na chaguo bora la sentroid za awali. Kwa muundo wa data wa PEEM wa picha za chuma, kwa kawaida X (x × y × λ) ni mchemraba wa data ya safu ya 3D, huku shoka za x na y zikiwakilisha taarifa za anga (azimio la pikseli) na mhimili wa λ unalingana na picha ya spektra ya nishati ya fotoni. Algoriti ya K-means hutumika kuchunguza maeneo yanayovutia katika data ya X-PEEM kwa kutenganisha pikseli (vikundi au vizuizi vidogo) kulingana na sifa zao za spektra na kutoa sentroid bora zaidi (wasifu wa spektra wa XAS) kwa kila kundi la uchanganuzi. Inatumika kusoma usambazaji wa anga, mabadiliko ya spektra ya ndani, tabia ya oksidi, na hali za kemikali. Kwa mfano, algoriti ya K-means ya makundi ilitumika kwa maeneo ya Fe L-edge na Cr L-edge katika X-PEEM iliyofanyiwa kazi kwa moto na iliyoviringishwa kwa baridi. Idadi mbalimbali za makundi ya K (maeneo ya muundo mdogo) zilijaribiwa ili kupata makundi na sentroid zinazofaa zaidi. Nambari hizi zinapoonyeshwa, pikseli huwekwa tena kwenye sentroid zinazolingana za makundi. Kila usambazaji wa rangi unalingana na katikati ya kundi, ikionyesha mpangilio wa anga wa vitu vya kemikali au kimwili. Sentroid zilizotolewa ni michanganyiko ya mstari wa spektra safi.
Data inayounga mkono matokeo ya utafiti huu inapatikana kwa ombi linalofaa kutoka kwa mwandishi husika wa WC.
Sieurin, H. & Sandström, R. Ugumu wa kuvunjika kwa chuma cha pua chenye sehemu mbili kilichounganishwa. Sieurin, H. & Sandström, R. Ugumu wa kuvunjika kwa chuma cha pua chenye sehemu mbili kilichounganishwa. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Ugumu wa kuvunjika kwa chuma cha pua chenye duplex kilichounganishwa. 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. Ugumu wa kuvunjika kwa vyuma vya pua vya duplex vilivyounganishwa.Britannia. Sehemu ya sehemu. manyoya. 73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Upinzani wa kutu wa vyuma vya pua vyenye duplex mbili katika asidi kikaboni zilizochaguliwa na mazingira ya asidi kikaboni/kloridi. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Upinzani wa kutu wa vyuma vya pua vyenye duplex mbili katika asidi kikaboni zilizochaguliwa na mazingira ya asidi kikaboni/kloridi.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. na Van Der Merwe, J. Upinzani wa kutu wa vyuma vya pua vyenye duplex mbili katika mazingira yenye asidi kikaboni na asidi/kloridi kikaboni. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相不锈钢在选定的有机酸和有机酸/氯化物环境中的耐腐蚀性. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相chuma cha pua katika选定的organic酸 pamoja na mazingira ya kikaboni/klorini的耐而性性.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. na Van Der Merwe, J. Upinzani wa kutu wa vyuma vya pua vyenye duplex mbili katika mazingira teule ya asidi kikaboni na asidi/kloridi kikaboni.kihifadhi. Mbinu za Vifaa 57, 107–117 (2010).
Barrera, S. et al. Tabia ya oksidi ya kutu ya aloi mbili za Fe-Al-Mn-C. Nyenzo 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Kizazi kipya cha vyuma vya duplex super kwa ajili ya uzalishaji wa gesi na mafuta. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Kizazi kipya cha vyuma vya duplex super kwa ajili ya uzalishaji wa gesi na mafuta.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Kizazi kipya cha vyuma vya duplex super kwa ajili ya vifaa vya uzalishaji wa mafuta na gesi.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Kizazi kipya cha vyuma vya duplex vya hali ya juu kwa ajili ya vifaa vya uzalishaji wa gesi na mafuta. Webinar E3S 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Uchunguzi wa tabia ya mabadiliko ya joto ya chuma cha pua cha daraja la duplex 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Uchunguzi wa tabia ya mabadiliko ya joto ya chuma cha pua cha daraja la duplex 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Utafiti wa Tabia ya Uharibifu wa Moto wa Chuma cha pua cha Duplex cha Aina ya 2507. Chuma. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 双相不锈钢2507 级热变形行為的研究. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 级热变形行為的研究。Kingklang, S. na Utaisansuk, V. Uchunguzi wa Tabia ya Uharibifu wa Moto wa Chuma cha pua cha Duplex cha Aina ya 2507. Chuma.alma mater. trance. 48, 95–108 (2017).
Zhou, T. et al. Athari ya kuzungusha baridi kwa kudhibitiwa kwenye muundo mdogo na sifa za kiufundi za chuma cha pua cha SAF 2507 kilichobadilishwa na serium. alma mater. the science. Britannia. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. et al. Sifa za kimuundo na mitambo zinazosababishwa na mabadiliko ya joto ya chuma cha pua cha SAF 2507 kilichobadilishwa na serium. J. Alma mater. teknolojia ya tanki la kuhifadhia. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Athari ya elementi adimu za dunia kwenye tabia ya oksidi ya joto la juu ya chuma cha austenitiki. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Athari ya vipengele adimu vya dunia kwenye tabia ya oksidi ya joto la juu ya chuma cha austenitiki.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. na Zheng K. Ushawishi wa vipengele vya dunia adimu kwenye tabia ya chuma cha austenitiki chini ya oksidi ya joto la juu. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. 稀土元素对奥氏体钢高温氧化行為的影响. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. na Zheng K. Ushawishi wa vipengele vya dunia adimu kwenye tabia ya vyuma vya austenitic kwenye oksidi ya joto la juu.koros. sayansi. 164, 108359 (2020).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Athari za Ce kwenye muundo mdogo na sifa za vyuma vya pua vya 27Cr-3.8Mo-2Ni vyenye feri nyingi. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Athari za Ce kwenye muundo mdogo na sifa za vyuma vya pua vya 27Cr-3.8Mo-2Ni vyenye feri nyingi.Li Y., Yang G., Jiang Z., Chen K. na Sun S. Ushawishi wa Se kwenye muundo mdogo na sifa za vyuma vya pua visivyo na feri 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. Athari za Ce kwenye muundo mdogo na sifa za chuma cha pua cha 27Cr-3.8Mo-2Ni cha chuma cha pua chenye chuma cha juu. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Влияние Ce на микроструктуру и свойства суперферритной нержавеющей стали 27Cr-3,8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Athari ya Ce kwenye muundo mdogo na sifa za chuma cha pua kisicho na feri 27Cr-3,8Mo-2Ni.Ishara ya chuma. Steelmak 47, 67–76 (2020).