Asante kwa kutembelea Nature.com. Unatumia toleo la kivinjari lenye uwezo mdogo wa kutumia CSS. Kwa matumizi bora zaidi, tunapendekeza utumie kivinjari kilichosasishwa (au uzime Hali ya Upatanifu katika Internet Explorer). Kwa kuongeza, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tunaonyesha tovuti bila mitindo na JavaScript.
Huonyesha jukwa la slaidi tatu kwa wakati mmoja. Tumia vitufe vilivyotangulia na Vifuatavyo ili kupitia slaidi tatu kwa wakati mmoja, au tumia vitufe vya kutelezesha vilivyo mwishoni ili kupitia slaidi tatu kwa wakati mmoja.
Chuma cha pua kinachotumiwa sana na matoleo yake yaliyotengenezwa hustahimili kutu katika hali ya mazingira kutokana na safu ya upitishaji inayojumuisha oksidi ya chromium. Kutu na mmomonyoko wa chuma kawaida huhusishwa na uharibifu wa tabaka hizi, lakini mara chache na kuonekana kwa inhomogeneities ya uso, kulingana na kiwango cha microscopic. Katika kazi hii, nanoscale kemikali uso heterogeneity, wanaona kwa hadubini spectroscopic na uchambuzi kemometriki, bila kutarajia dominates fracture na kutu ya baridi limekwisha cerium iliyopita super duplex chuma cha pua 2507 (SDSS) wakati deformation yake ya moto. Ingawa hadubini ya picha elektroni ya X-ray ilionyesha ufunikaji sawia wa safu asilia ya Cr2O3, utendakazi wa hali ya chini wa SDSS uliyoviringishwa ulikuwa duni kutokana na usambazaji wa ndani wa visiwa tajiri vya Fe3+ kwenye safu ya oksidi ya Fe/Cr. Maarifa haya ya mizani ya atomiki hutoa uelewa wa kina wa ulikaji wa chuma cha pua na yanatarajiwa kusaidia kukabiliana na ulikaji wa metali sawa za aloi.
Tangu kuvumbuliwa kwa chuma cha pua, sifa za kuzuia kutu za ferrochrome zimehusishwa na chromium, ambayo huunda oksidi kali/oksihidroksidi na kuonyesha tabia ya kupita katika mazingira mengi. Ikilinganishwa na vyuma vya kawaida (austenitic na ferritic) vya pua 1, 2, 3, super duplex chuma cha pua (SDSS) vina upinzani bora wa kutu na sifa bora za mitambo. Kuongezeka kwa nguvu za mitambo huruhusu miundo nyepesi na ngumu zaidi. Kinyume chake, SDSS ya kiuchumi ina ukinzani mkubwa dhidi ya shimo na kutu kwenye nyufa, hivyo kusababisha maisha marefu ya huduma, na hivyo kupanua matumizi yake kwa udhibiti wa uchafuzi wa mazingira, vyombo vya kemikali, na sekta ya mafuta na gesi ya pwani4. Hata hivyo, anuwai nyembamba ya joto la matibabu ya joto na uundaji duni huzuia matumizi yao makubwa ya vitendo. Kwa hiyo, SDSS inarekebishwa ili kuboresha utendaji ulio hapo juu. Kwa mfano, urekebishaji wa Ce ulianzishwa katika SDSS 2507 (Ce-2507) na maudhui ya juu ya nitrojeni6,7,8. Kipengele cha nadra cha ardhi (Ce) katika mkusanyiko unaofaa wa 0.08 wt.% kina athari ya manufaa kwa sifa za mitambo ya DSS, kwa kuwa inaboresha uboreshaji wa nafaka na nguvu ya mpaka wa nafaka. Ustahimilivu wa uvaaji na kutu, nguvu ya mkazo na nguvu ya mavuno, na uwezo wa kufanya kazi moto pia umeboreshwa9. Kiasi kikubwa cha nitrojeni kinaweza kuchukua nafasi ya maudhui ya nikeli ghali, na kufanya SDSS kuwa na gharama nafuu10.
Hivi majuzi, SDSS imeharibika plastiki kwa viwango vya joto mbalimbali (cryogenic, baridi na moto) kufikia sifa bora za mitambo6,7,8. Hata hivyo, upinzani bora wa kutu wa SDSS kutokana na kuwepo kwa filamu nyembamba ya oksidi juu ya uso huathiriwa na mambo mengi kama vile heterogeneity asili kutokana na kuwepo kwa awamu tofauti na mipaka tofauti ya nafaka, mvua zisizohitajika na majibu tofauti. deformations ya awamu ya austenitic na ferritic7. Kwa hivyo, uchunguzi wa sifa za kikoa cha hadubini za filamu kama hizo hadi kiwango cha muundo wa kielektroniki huwa muhimu kwa kuelewa kutu ya SDSS na inahitaji mbinu changamano za majaribio. Kufikia sasa, mbinu nyeti juu ya uso kama vile taswira ya elektroni ya Auger11 na skrini ya picha elektroni ya X-ray12,13,14,15 na hadubini ngumu ya utumaji picha ya X-ray (HAX-PEEM)16 kwa ujumla imeshindwa kugundua tofauti za kemikali katika tabaka za uso. hali ya kemikali ya kipengele sawa katika maeneo tofauti ya nafasi ya nanoscale. Tafiti kadhaa za hivi majuzi zimeunganisha uoksidishaji wa ndani wa chromium na tabia ya kutu iliyoonekana ya vyuma vya pua austenitic17, vyuma vya martensitic18 na SDSS19,20. Hata hivyo, tafiti hizi zimezingatia zaidi athari za Cr heterogeneity (kwa mfano, hali ya oxidation ya Cr3+) kwenye upinzani wa kutu. Heterogeneity ya kando katika hali ya oksidi ya vipengele inaweza kusababishwa na misombo tofauti yenye vipengele sawa vya msingi, kama vile oksidi za chuma. Misombo hii, ambayo imerithi ukubwa mdogo kutokana na matibabu ya thermomechanical, iko karibu na kila mmoja, lakini hutofautiana katika muundo na hali ya oxidation16,21. Kwa hivyo, ili kugundua kupasuka kwa filamu za oksidi na shimo linalofuata, ni muhimu kuelewa tofauti ya uso katika kiwango cha microscopic. Licha ya mahitaji haya, makadirio ya kiasi kama vile utofauti wa upande katika uoksidishaji, hasa kwa Fe katika kipimo cha nano- na atomiki, bado hayapo, na uwiano wake na ukinzani wa kutu bado haujachunguzwa. Hadi hivi majuzi, hali ya kemikali ya vipengele mbalimbali, kama vile Fe na Ca22, kwenye sampuli za chuma iliainishwa kiasi kwa kutumia hadubini laini ya X-ray ya photoelectron (X-PEEM) katika vifaa vya mionzi ya nanoscale synchrotron. Ikiunganishwa na uchunguzi wa ufyonzaji wa X-ray (XAS) nyeti kwa kemikali, X-PEEM huwezesha vipimo vya XAS vyenye mwonekano wa juu wa anga na mwonekano, kutoa maelezo ya kemikali kuhusu utungaji wa vipengele na hali yao ya kemikali kwa azimio la anga hadi mizani ishirini na tatu ya nanomita. . Uchunguzi huu wa kispekroskopi wa mwanzo hurahisisha uchunguzi wa kemikali wa ndani na unaweza kuonyesha mabadiliko ya kemikali katika nafasi ya safu ya chuma ambayo hayajachunguzwa hapo awali.
Utafiti huu unapanua faida za PEEM katika kugundua tofauti za kemikali katika nanoscale na unatoa mbinu ya utambuzi ya uso wa kiwango cha atomiki kwa kuelewa tabia ya kutu ya Ce-2507. Inatumia mbinu iliyounganishwa ya K-means24 ya kemia kuweka ramani ya uwiano wa kemikali ya kimataifa (hetero) ya vipengele vinavyohusika, ambavyo hali zake za kemikali zinawasilishwa katika uwakilishi wa takwimu. Tofauti na ulikaji ulioanzishwa na uharibifu wa filamu ya oksidi ya kromiamu katika hali ya kitamaduni, ustahimilivu mdogo na upinzani mdogo wa kutu kwa sasa unahusishwa na visiwa tajiri vya Fe3+ vilivyo karibu na safu ya oksidi ya Fe/Cr, ambayo inaweza kuwa mali ya kinga. Oksidi huharibu filamu ya dotted na husababisha kutu.
Tabia ya ulikaji ya SDSS 2507 iliyoharibika ilitathminiwa kwanza kwa kutumia vipimo vya kielektroniki. Kwenye mtini. Mchoro wa 1 unaonyesha mikunjo ya Nyquist na Bode kwa sampuli zilizochaguliwa katika mmumunyo wa maji wenye asidi (pH = 1) wa FeCl3 kwenye joto la kawaida. Electroliti iliyochaguliwa hufanya kazi kama wakala wa vioksidishaji vikali, inayoonyesha tabia ya kuvunjika kwa filamu ya passivation. Ingawa nyenzo hazikupitia upenyo thabiti kwenye halijoto ya kawaida, uchanganuzi ulitoa ufahamu kuhusu matukio ya uwezekano wa kutofaulu na kutu iliyofuata. Mzunguko sawa (Mchoro wa 1d) ulitumiwa kupatana na wigo wa electrochemical impedance spectroscopy (EIS), na matokeo ya kufaa yanayofanana yanaonyeshwa kwenye Jedwali 1. Semicircles zisizo kamili zinaonekana katika vielelezo vya ufumbuzi na kazi ya moto, wakati semicircles zilizoshinikizwa zinaonekana kwenye wenzao wa baridi.1b. Katika taswira ya EIS, radius ya nusuduara inaweza kuzingatiwa kama upinzani wa ugawanyiko (Rp)25,26. Rp ya njia ya kurukia ndege iliyo na suluhu katika Jedwali la 1 ni takriban 135 kΩ cm–2, hata hivyo, thamani za njia ya kurukia na kuruka yenye kazi moto na inayoviringishwa baridi ni ya chini zaidi, 34.7 na 2.1 kΩ cm–2, mtawalia. Kupunguza huku kwa kiwango kikubwa kwa Rp kunaonyesha athari mbaya ya urekebishaji wa plastiki kwenye ustahimilivu na upinzani wa kutu, kama inavyoonyeshwa katika ripoti za awali27,28,29,30.
a Nyquist, b, c Impedans ya Bode na michoro ya awamu, na d mifano inayolingana ya mzunguko, ambapo RS ni upinzani wa elektroliti, Rp ni upinzani wa ubaguzi, na QCPE ni oksidi ya kipengele cha awamu isiyobadilika kinachotumiwa kuiga uwezo usio bora (n). Vipimo vya EIS hufanywa kwa uwezo wa mzunguko wazi.
Mipangilio ya wakati mmoja inaonyeshwa kwenye njama ya Bode, na safu katika safu ya juu ya masafa inayowakilisha upinzani wa elektroliti RS26. Wakati mzunguko unapungua, impedance huongezeka na angle ya awamu hasi hupatikana, inayoonyesha utawala wa capacitance. Angu ya awamu huongezeka, kubakiza kiwango cha juu juu ya aina mbalimbali za mzunguko, na kisha hupungua (Mchoro 1c). Hata hivyo, katika matukio yote matatu, upeo huu bado ni chini ya 90 °, unaonyesha tabia isiyofaa ya capacitive kutokana na mtawanyiko wa capacitive. Kwa hivyo, kipengele cha awamu ya mara kwa mara ya QCPE (CPE) hutumiwa kuwakilisha ugawaji wa uwezo wa uso wa uso unaotokana na ukali wa uso au inhomogeneity, hasa kwa kiwango cha atomiki, jiometri ya fractal, porosity ya electrode, uwezo usio na sare, na jiometri yenye sura ya electrodes31,32. Uzuiaji wa CPE:
ambapo j ni nambari ya kufikiria na ω ni masafa ya angular. QCPE ni frequency huru ya mara kwa mara ambayo ni sawia na eneo la wazi la elektroliti. n ni nambari ya nguvu isiyo na kipimo inayoelezea kupotoka kwa capacitor kutoka kwa uwezo bora, yaani, karibu n ni 1, karibu zaidi CPE ni capacitive pekee, wakati ikiwa n ni karibu na sifuri, inaonekana kupinga. Mkengeuko mdogo wa n, karibu na 1, unaonyesha tabia isiyofaa ya capacitive ya uso baada ya vipimo vya polarization. QCPE ya SDSS iliyoviringishwa baridi ni ya juu zaidi kuliko wenzao, ikimaanisha kuwa ubora wa uso haufanani.
Sambamba na sifa nyingi za kustahimili kutu za vyuma vya pua, maudhui ya Cr ya juu kiasi ya SDSS kwa ujumla husababisha upinzani bora wa kutu wa SDSS kutokana na kuwepo kwa filamu ya oksidi ya kinga inayopita kwenye uso17. Filamu kama hizo za kupita kawaida huwa na oksidi nyingi za Cr3+ na/au hidroksidi, haswa zikiwa zimechanganywa na Fe2+, Fe3+ oksidi na/au (oxy)hidroksidi33. Licha ya usawa wa uso sawa, safu ya oksidi ya kupitisha, na hakuna kupasuka kwa uso kulingana na vipimo vya microscopic6,7, tabia ya kutu ya SDSS ya moto-kazi na baridi ni tofauti, hivyo uchunguzi wa kina wa sifa za microstructural ni muhimu kwa deformation ya chuma.
Muundo mdogo wa chuma cha pua kilichoharibika ulichunguzwa kwa kiasi kikubwa kwa kutumia X-rays ya nishati ya juu ya synchrotron (Takwimu za Ziada 1, 2). Uchambuzi wa kina umetolewa katika Taarifa ya Ziada. Ingawa kuna makubaliano ya jumla juu ya aina ya awamu kuu, tofauti katika sehemu za awamu ya wingi zilipatikana, ambazo zimeorodheshwa katika Jedwali la Ziada 1. Tofauti hizi zinaweza kuwa kutokana na sehemu za awamu zisizo na usawa kwenye uso na kwa kiasi, ambazo huathiriwa na kina tofauti cha kutambua diffraction ya X-ray (XRD). ) yenye vyanzo tofauti vya nishati vya picha za tukio34. Kiasi cha sehemu za juu za austenite katika vielelezo vilivyokunjwa baridi vilivyobainishwa na XRD kutoka chanzo cha maabara huonyesha ustahimilivu bora na ukinzani bora zaidi wa kutu35, huku matokeo sahihi zaidi na ya takwimu yanapendekeza mwelekeo tofauti katika sehemu za awamu. Aidha, upinzani wa kutu wa chuma pia hutegemea kiwango cha uboreshaji wa nafaka, kupunguza ukubwa wa nafaka, ongezeko la microdeformations na wiani wa dislocation ambayo hutokea wakati wa matibabu ya thermomechanical36,37,38. Vielelezo vya kazi ya moto vilionyesha asili ya nafaka zaidi, inayoonyesha nafaka za ukubwa wa micron, wakati pete laini zilizozingatiwa katika vielelezo vilivyovingirwa baridi (Mchoro wa ziada wa 3) ulikuwa dalili ya uboreshaji mkubwa wa nafaka kwa nanosize katika kazi ya awali. Hii inapaswa kupendelea filamu tulivu. malezi na ongezeko la upinzani wa kutu. Msongamano wa juu wa utengano kawaida huhusishwa na upinzani mdogo kwa shimo, ambayo inakubaliana vyema na vipimo vya electrochemical.
Mabadiliko katika hali ya kemikali ya vikoa vidogo vya vitu kuu vilisomwa kwa utaratibu kwa kutumia X-PEEM. Ingawa kuna vipengele vingi vya aloi, Cr, Fe, Ni na Ce39 zimechaguliwa hapa, kwa kuwa Cr ni kipengele muhimu cha kuunda filamu ya passiv, Fe ni kipengele kikuu cha chuma, na Ni huongeza passivation na kusawazisha awamu ya ferrite-austenitic. Muundo na urekebishaji ndio madhumuni ya Ce. Kwa kurekebisha nishati ya boriti ya synchrotron, XAS ilinasa sifa kuu za Cr (L2.3 makali), Fe (L2.3 makali), Ni (L2.3 ukingo), na Ce (M4.5 makali) kutoka kwa uso. -2507 SDSS. Uchanganuzi ufaao wa data ulifanywa kwa kujumuisha urekebishaji wa nishati na data iliyochapishwa (km XAS kwenye Fe L2, mbavu 340,41).
Kwenye mtini. Kielelezo 2 kinaonyesha picha za X-PEEM za kazi ya moto (Mchoro 2a) na baridi-akavingirisha (Kielelezo 2d) Ce-2507 SDSS na sambamba XAS Cr na Fe L2,3 kingo katika nafasi ya mtu binafsi alama. Ukingo wa L2,3 XAS huchunguza hali za 3d za elektroni baada ya msisimko wa picha katika viwango vya mgawanyiko wa obiti ya 2p3/2 (L3) na 2p1/2 (L2). Taarifa kuhusu hali ya valence ya Cr ilipatikana kutoka kwa uchambuzi wa diffraction ya X-ray ya makali ya L2,3 kwenye Mchoro 2b, d. Ulinganisho wa kiungo. 42, 43 ilionyesha kuwa vilele vinne A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV), na D (582.2 eV) vilizingatiwa karibu na ukingo wa L3, kuonyesha ioni za octahedral Cr3+, sambamba na Cr2O3. Muonekano wa majaribio unakubaliana na hesabu za kinadharia, kama inavyoonyeshwa katika paneli b na e, zilizopatikana kutoka kwa hesabu nyingi za uga wa fuwele kwenye kiolesura cha Cr L2.3 kwa kutumia sehemu ya fuwele ya 2.0 eV44. Nyuso zote mbili za SDSS zinazofanya kazi kwa moto na zilizoviringishwa kwa baridi zimepakwa safu sare ya Cr2O3.
picha ya joto ya SDSS ya X-PEEM yenye umbo la moto inayolingana na ukingo b Cr L2.3 na ukingo c Fe L2.3, d Picha ya joto ya X-PEEM ya SDSS iliyoviringishwa kwa baridi inayolingana na kingo e Cr L2.3 na f Fe L2.3 ya upande (e) . Mwonekano wa XAS uliopangwa katika nafasi mbalimbali za anga zilizowekwa alama kwenye picha za joto (a, d) na mistari ya vitone ya chungwa katika (b) na (e) inawakilisha mwonekano wa XAS ulioiga wa Cr3+ wenye thamani ya uga wa fuwele ya 2.0 eV. Kwa picha za X-PEEM, palette ya mafuta hutumiwa kuboresha usomaji wa picha, ambapo rangi kutoka bluu hadi nyekundu zinalingana na ukubwa wa ufyonzaji wa X-ray (kutoka chini hadi juu).
Bila kujali mazingira ya kemikali ya vipengele hivi vya metali, hali ya kemikali ya nyongeza ya Ni na Ce alloying vipengele kwa sampuli zote mbili ilibakia sawa. Mchoro wa ziada. Kwenye mtini. 5-9 huonyesha picha za X-PEEM na mwonekano unaolingana wa XAS wa Ni na Ce katika nafasi mbalimbali kwenye uso wa vielelezo vinavyofanya kazi moto na vilivyoviringishwa kwa baridi. Ni XAS inaonyesha hali ya uoksidishaji wa Ni2+ juu ya uso mzima uliopimwa wa vielelezo vinavyofanya kazi moto na vilivyoviringishwa kwa baridi (Majadiliano ya Ziada). Ni vyema kutambua kwamba katika kesi ya vielelezo vya kazi ya moto, ishara ya XAS ya Ce haizingatiwi, wakati wigo wa Ce3 + wa vielelezo vya baridi huzingatiwa wakati mmoja. Uchunguzi wa madoa ya Ce katika sampuli zilizovingirishwa baridi ulionyesha kuwa Ce hasa ipo katika mfumo wa mvua.
Katika SDSS iliyoharibika kwa joto, hakuna mabadiliko ya kimuundo ya ndani katika XAS yalionekana kwenye ukingo wa Fe L2.3 (Mchoro 2c). Walakini, kama inavyoonyeshwa kwenye Mtini. 2f, matrix ya Fe hubadilisha hali yake ya kemikali kwa hadubini katika sehemu saba zilizochaguliwa kwa nasibu katika SDSS iliyoviringishwa baridi. Kwa kuongeza, ili kupata wazo sahihi la mabadiliko katika hali ya Fe katika maeneo yaliyochaguliwa kwenye Mchoro 2f, tafiti za uso wa ndani zilifanyika (Mchoro 3 na Mchoro wa 10 wa ziada) ambapo mikoa ndogo ya mviringo ilichaguliwa. Mwonekano wa XAS wa ukingo wa Fe L2,3 wa mifumo ya α-Fe2O3 na oksidi za oktahedral za Fe2+ ziliigwa kwa kutumia hesabu za uga wa fuwele nyingi kwa kutumia sehemu za fuwele za 1.0 (Fe2+) na 1.0 (Fe3+)44. Tunakumbuka kuwa α-Fe2O3 na γ-Fe2O3 zina ulinganifu tofauti wa ndani45,46, Fe3O4 ina mchanganyiko wa Fe2+ & Fe3+,47, na FeO45 kama oksidi ya Fe2+ iliyotenganishwa rasmi (3d6). Tunakumbuka kuwa α-Fe2O3 na γ-Fe2O3 zina ulinganifu tofauti wa ndani45,46, Fe3O4 ina mchanganyiko wa Fe2+ & Fe3+,47, na FeO45 kama oksidi ya Fe2+ iliyotenganishwa rasmi (3d6).Kumbuka kuwa α-Fe2O3 na γ-Fe2O3 zina ulinganifu tofauti wa ndani45,46, Fe3O4 inachanganya Fe2+ na Fe3+,47 na FeO45 katika umbo rasmi la oksidi ya divalent Fe2+ (3d6).Kumbuka kuwa α-Fe2O3 na γ-Fe2O3 zina ulinganifu tofauti wa ndani45,46, Fe3O4 ina michanganyiko ya Fe2+ na Fe3+,47 na FeO45 hufanya kazi kama oksidi rasmi ya Fe2+ (3d6). Ioni zote za Fe3+ katika α-Fe2O3 zina nafasi za Oh pekee, huku γ-Fe2O3 kwa kawaida huonyeshwa kama Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]km O4 spinel yenye nafasi katika mfano nafasi. Kwa hivyo, ioni za Fe3+ katika γ-Fe2O3 zina nafasi za Td na Oh. Kama ilivyotajwa katika kazi iliyotangulia, ingawa uwiano wa ukubwa wa hizi mbili ni tofauti, uwiano wao wa ukubwa km/t2g ni ≈1, wakati katika kesi hii uwiano wa kiwango unaozingatiwa mfano/t2g ni takriban 1. Hii inaondoa uwezekano wa Fe3+ pekee kuwepo katika kesi hii. Kwa kuzingatia kesi ya Fe3O4 na michanganyiko ya Fe2+ na Fe3+, inajulikana kuwa kipengele cha kwanza dhaifu (chenye nguvu) katika ukingo wa L3 wa Fe kinaonyesha kutokuwepo kwa watu (kubwa zaidi) katika hali ya t2g. Hii inatumika kwa Fe2+ (Fe3+), ambayo inaonyesha ongezeko la ishara ya kwanza inayoonyesha ongezeko la maudhui ya Fe2+47. Matokeo haya yanaonyesha kuwa Fe2+ na γ-Fe2O3, α-Fe2O3 na/au Fe3O4 hutawala kwenye nyuso zilizoviringishwa baridi za viunzi.
Picha zilizopanuliwa za elektroni zinazotoa hewa joto za (a, c) na (b, d) mwonekano wa XAS kwenye ukingo wa Fe L2,3 katika nafasi mbalimbali za anga ndani ya maeneo yaliyochaguliwa 2 na E kwenye Mtini. 2d.
Data iliyopatikana ya majaribio (Mchoro 4a na Mchoro wa ziada wa 11) yalipangwa na ikilinganishwa na yale ya misombo safi 40, 41, 48. Kimsingi, aina tatu tofauti za majaribio ya Fe L-edge XAS spectra (XAS-1, XAS-2 na XAS-3: Kielelezo 4a) zilizingatiwa katika eneo tofauti. Hasa, wigo sawa na 2-a (iliyoonyeshwa kama XAS-1) katika Mtini. 3b ilionekana juu ya eneo lote la maslahi, ikifuatiwa na wigo wa 2-b (iliyoitwa XAS-2), wakati wigo sawa na E-3 ulionekana kwenye tini. 3d (inayorejelewa kama XAS-3) imezingatiwa katika maeneo fulani yaliyojanibishwa. Kwa kawaida, vigezo vinne hutumiwa kutambua hali za valence zilizopo katika sampuli ya uchunguzi: (1) vipengele vya spectral vya L3 na L2, (2) nafasi za nishati za vipengele vya L3 na L2, (3) tofauti ya nishati ya L3-L2, (4) uwiano wa kiwango cha L2 /L3. Kwa mujibu wa uchunguzi wa kuona (Mchoro 4a), vipengele vyote vitatu vya Fe, yaani Fe0, Fe2+, na Fe3+, vipo kwenye uso wa SDSS iliyojifunza. Uwiano wa kiwango uliohesabiwa L2/L3 pia ulionyesha kuwepo kwa vipengele vyote vitatu.
a Data tatu tofauti za majaribio zilizozingatiwa (laini madhubuti XAS-1, XAS-2 na XAS-3 zinalingana na 2-a, 2-b na E-3 katika Mchoro 2 na Mtini. 3) ikilinganishwa na mwonekano wa Kulinganisha wa XAS, oktahedroni Fe2+, Fe3+, thamani za uga wa 1.5-V na 1.0 V-Ered, 1.5-V ered data ya majaribio (XAS-1, XAS-2, XAS-3) na data iliyoboreshwa ya LCF (mstari mweusi thabiti), na kulinganisha mwonekano wa XAS-3 na viwango vya Fe3O4 (hali iliyochanganywa ya Fe) na Fe2O3 (Fe3+ safi).
Mchanganyiko wa mstari (LCF) unaofaa wa viwango vitatu40,41,48 ulitumiwa kuhesabu utungaji wa oksidi ya chuma. LCF ilitekelezwa kwa miwonekano mitatu iliyochaguliwa ya Fe L-edge XAS inayoonyesha utofautishaji wa juu zaidi, yaani XAS-1, XAS-2 na XAS-3, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4b-d. Kwa vifaa vya LCF, 10% Fe0 ilizingatiwa katika hali zote kutokana na ukingo mdogo tulioona katika data zote na ukweli kwamba chuma cha feri ni sehemu kuu ya chuma. Hakika, kina cha majaribio cha X-PEEM kwa Fe (~6 nm)49 ni kikubwa kuliko unene unaokadiriwa wa safu ya oksidi (kidogo> 4 nm), kuruhusu ugunduzi wa mawimbi kutoka kwa tumbo la chuma (Fe0) chini ya safu ya upitishaji. Hakika, kina cha majaribio cha X-PEEM kwa Fe (~6 nm)49 ni kikubwa kuliko unene unaokadiriwa wa safu ya oksidi (kidogo> 4 nm), kuruhusu ugunduzi wa mawimbi kutoka kwa tumbo la 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 uchunguzi wa X-PEEM kwa Fe (~ 6 nm) 49 ni kubwa zaidi kuliko unene unaofikiriwa wa safu ya oxidation (kidogo> 4 nm), ambayo inafanya uwezekano wa kuchunguza ishara kutoka kwa tumbo la chuma (Fe0) chini ya safu ya passivation.Kwa hakika, X-PEEM hutambua Fe (~6 nm) 49 kwa kina zaidi ya unene unaotarajiwa wa safu ya oksidi (zaidi ya nm 4 tu), ikiruhusu ugunduzi wa mawimbi kutoka kwa tumbo la chuma (Fe0) chini ya safu ya upitishaji. Michanganyiko mbalimbali ya Fe2+ na Fe3+ ilifanywa ili kupata suluhisho bora zaidi kwa data ya majaribio iliyozingatiwa. Kwenye mtini. Kielelezo 4b kinaonyesha mchanganyiko wa Fe2+ na Fe3+ katika wigo wa XAS-1, ambapo uwiano wa Fe2+ na Fe3+ uko karibu, takriban 45%, ambayo inaonyesha hali ya mchanganyiko wa oksidi ya Fe. Ingawa kwa wigo wa XAS-2, asilimia ya Fe2+ na Fe3+ inakuwa ~30% na 60%, mtawalia. Maudhui ya Fe2+ ni ya chini kuliko yale ya Fe3+. Uwiano wa Fe2+ hadi Fe3 wa 1:2 unamaanisha kuwa Fe3O4 inaweza kuundwa kwa uwiano sawa wa ioni za Fe. Aidha, kwa wigo wa XAS-3, asilimia za Fe2+ na Fe3+ zilibadilika hadi ~10% na 80%, ikionyesha ubadilishaji wa juu wa Fe2+ hadi Fe3+. Kama ilivyoelezwa hapo juu, Fe3+ inaweza kutoka kwa α-Fe2O3, γ-Fe2O3 au Fe3O4. Ili kuelewa chanzo kinachowezekana zaidi cha Fe3+, mwonekano wa XAS-3 hupangwa pamoja na viwango mbalimbali vya Fe3+ kwenye Kielelezo 4e kinachoonyesha kufanana na viwango vyote viwili wakati Kilele B kinazingatiwa. Hata hivyo, ukubwa wa bega (A: kutoka Fe2+) na uwiano wa kiwango B/A unaonyesha kuwa wigo wa XAS-3 uko karibu lakini si sawa na ule wa γ-Fe2O3. Ikilinganishwa na wingi γ-Fe2O3, nguvu ya Fe 2p XAS ya kilele cha A SDSS ni ya juu kidogo (Mchoro 4e), ambayo inaonyesha kiwango cha juu cha Fe2+. Ingawa wigo wa XAS-3 ni sawa na ule wa γ-Fe2O3, ambapo Fe3+ iko katika nafasi zote mbili za Oh na Td, utambuzi wa hali tofauti za valence na uratibu pekee kwa ukingo wa L2,3 au uwiano wa ukubwa wa L2/L3 bado ni tatizo. mada ya majadiliano ya mara kwa mara kutokana na utata wa mambo mbalimbali yanayohusika katika wigo wa mwisho41.
Kando na ubaguzi wa kimuonekano wa hali za kemikali za maeneo yaliyochaguliwa ya kuvutia yaliyoelezwa hapo juu, utofauti wa kemikali wa kimataifa wa vipengele muhimu Cr na Fe ulitathminiwa kwa kuainisha mwonekano wote wa XAS uliopatikana kwenye uso wa sampuli kwa kutumia mbinu ya kuunganisha K-njia. Profaili za kingo za Cr L ziliwekwa kwa njia ya kuunda vikundi viwili bora vilivyosambazwa kwa anga katika vielelezo vya kazi ya moto na vilivyovingirishwa vilivyoonyeshwa kwenye Mtini. 5. Ni wazi kwamba hakuna mabadiliko ya kimuundo ya ndani yalizingatiwa, kwa kuwa centroids mbili za spectra ya XAS Cr zinafanana sana. Maumbo haya ya kuvutia ya makundi mawili yanakaribia kufanana na yale yanayolingana na Cr2O342, ambayo ina maana kwamba safu za Cr2O3 zimesambazwa kwa usawa juu ya SDSS.
nguzo ya maeneo ya K-maana ya L-edge Cr, b sentimita zinazolingana za XAS. Matokeo ya K-njia X-PEEM ulinganisho wa SDSS iliyoviringishwa kwa baridi: nguzo za maeneo ya ukingo wa K-njia ya Cr L2,3 na d sehemu zinazolingana za XAS.
Ili kuonyesha ramani changamano zaidi ya ukingo wa FeL, makundi manne na matano yaliyoboreshwa na centroids husika (usambazaji wa spectral) hutumika kwa vielelezo vinavyofanya kazi motomoto na vilivyoviringishwa kwa baridi, mtawalia. Kwa hiyo, asilimia (%) ya Fe2+ na Fe3+ inaweza kupatikana kwa kurekebisha LCF iliyoonyeshwa kwenye Mchoro. Uwezo wa pseudoelectrode Epseudo kama kazi ya Fe0 ilitumiwa kufichua utofauti wa kemikali ndogo ya filamu ya oksidi ya uso. Epseudo inakadiriwa na sheria ya kuchanganya,
ambapo \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) ni sawa \(\rm{Fe} + 2e^ – \to\rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), ambayo ni 0.440 na 0.036 V, mtawalia. Maeneo yenye uwezo mdogo yana maudhui ya juu ya misombo ya Fe3+. Usambazaji unaowezekana katika sampuli yenye ulemavu wa joto una herufi iliyopangwa na mabadiliko ya juu ya takriban 0.119 V (Mchoro 6a,b). Usambazaji huu unaowezekana unahusiana kwa karibu na topografia ya uso (Mchoro 6a). Hakuna mabadiliko mengine yanayohusiana na msimamo yalizingatiwa katika mambo ya ndani ya msingi ya lamellar (Mchoro 6b). Kinyume chake, kwa mchanganyiko wa oksidi tofauti na maudhui tofauti ya Fe2 + na Fe3 + katika SDSS iliyopigwa baridi, asili isiyo ya kawaida ya pseudopotential inaweza kuzingatiwa (Mchoro 6c, d). Fe3+ oksidi na/au (oksi) hidroksidi ni sehemu kuu za kutu katika chuma na hupenyeza kwa oksijeni na maji50. Katika kesi hii, inaweza kuonekana kuwa visiwa vyenye utajiri wa Fe3+ vinasambazwa ndani ya nchi na vinaweza kuzingatiwa kama maeneo ya kutu. Katika hali hii, upinde rangi katika uwanja unaowezekana, badala ya thamani kamili ya uwezo, inaweza kuzingatiwa kama kiashirio cha ujanibishaji wa maeneo yenye kutu51. Usambazaji huu usio na usawa wa Fe2+ na Fe3+ kwenye uso wa SDSS iliyoviringishwa baridi unaweza kubadilisha sifa za kemikali za ndani na kutoa eneo la uso lenye ufanisi zaidi katika ngozi ya filamu ya oksidi na athari za kutu, na hivyo kuruhusu tumbo la msingi la chuma kuharibika kwa kuendelea, na kusababisha kutofautiana kwa ndani. na kupunguza sifa za kinga za safu ya kupita.
Makundi ya K-mean ya maeneo yenye makali ya Fe L2,3 na vipenyo vya XAS vinavyolingana vya X-PEEM ya a–c inayofanya kazi moto na SDSS ya d–f inayozungushwa baridi. a, d K-inamaanisha njama ya nguzo iliyofunikwa kwenye picha ya X-PEEM. Kadirio la uwezo wa pseudoelectrode (epseudo) hutajwa pamoja na michoro ya nguzo ya K-njia. Mwangaza wa picha ya X-PEEM kama vile rangi kwenye Kielelezo 2 ni sawia moja kwa moja na kiwango cha ufyonzaji wa X-ray.
Kiasi sawa Cr lakini hali tofauti ya kemikali ya Fe husababisha asili tofauti ya kupasuka kwa filamu ya oksidi na mifumo ya kutu katika Ce-2507 inayoviringishwa na baridi. Mali hii ya Ce-2507 iliyovingirishwa baridi inajulikana sana. Kuhusiana na malezi ya oksidi na hidroksidi za Fe katika hewa ya angahewa, athari zifuatazo zimefungwa katika kazi hii kama athari za upande wowote:
Kulingana na kipimo cha X-PEEM, majibu ya hapo juu yalitokea katika kesi zifuatazo. Bega ndogo inayolingana na Fe0 inahusishwa na chuma cha msingi cha chuma. Mwitikio wa Fe ya metali kwenye mazingira husababisha uundaji wa safu ya Fe(OH)2 (equation (5)), ambayo huongeza mawimbi ya Fe2+ katika XAS ya ukingo wa L wa Fe. Mfiduo wa muda mrefu wa hewa utasababisha uundaji wa oksidi za Fe3O4 na/au Fe2O3 baada ya Fe(OH)252,53. Aina mbili za Fe imara, Fe3O4 na Fe2O3, zinaweza pia kuunda katika safu ya ulinzi ya Cr3 + tajiri, ambapo Fe3O4 inapendelea muundo wa sare na mshikamano. Uwepo wa matokeo yote mawili katika hali mchanganyiko za oxidation (wigo wa XAS-1). Wigo wa XAS-2 hasa unalingana na Fe3O4. Ambapo mwonekano wa XAS-3 uliotazamwa katika nafasi kadhaa ulionyesha ubadilishaji kamili hadi γ-Fe2O3. Kwa kuwa X-rays ambayo haijafunuliwa ina kina cha kupenya cha takriban 50 nm, ishara kutoka kwa safu ya msingi husababisha ukali wa juu wa kilele cha A.
Wigo wa XRD unaonyesha kuwa sehemu ya Fe katika filamu ya oksidi ina muundo wa tabaka, ambao umejumuishwa na safu ya oksidi ya Cr. Tofauti na tabia ya upitishaji wa kutu kwa sababu ya kutokuwa na usawa wa ndani wa Cr2O317, licha ya safu ya sare ya Cr2O3 katika utafiti huu, upinzani mdogo wa kutu ulizingatiwa katika kesi hii, haswa kwa sampuli zilizovingirishwa na baridi. Tabia inayozingatiwa inaweza kueleweka kama utofauti wa hali ya uoksidishaji wa kemikali ya safu ya juu (Fe) inayoathiri utendakazi wa kutu. Uhamisho wa polepole wa ioni za chuma au oksijeni kwenye kimiani kwa sababu ya stoichiometry sawa ya juu (Fe oxide) na tabaka za chini (Cr oxide) 52,53 husababisha mwingiliano bora (kushikamana) kati yao. Hii, kwa upande wake, inaboresha upinzani wa kutu. Kwa hiyo, stoichiometry inayoendelea, yaani hali moja ya oxidation ya Fe, ni vyema zaidi kuliko mabadiliko ya ghafla ya stoichiometric. SDSS iliyoharibika kwa joto ina uso sare zaidi na safu ya kinga mnene, ambayo hutoa upinzani bora wa kutu. Hata hivyo, kwa SDSS ya baridi, uwepo wa visiwa vya Fe3 +-tajiri chini ya safu ya ulinzi huharibu uadilifu wa uso na husababisha kutu ya galvanic ya substrate iliyo karibu, ambayo inasababisha kupungua kwa Rp (Jedwali 1) katika spectra ya EIS na kutu yake. upinzani. Kwa hiyo, visiwa vinavyosambazwa ndani ya nchi vyenye utajiri wa Fe3+ kutokana na deformation ya plastiki huathiri hasa utendaji wa upinzani wa kutu, ambayo ni mafanikio katika kazi hii. Kwa hiyo, utafiti huu unaonyesha spectromicrographs ya kupunguzwa kwa upinzani wa kutu kutokana na deformation ya plastiki ya sampuli za SDSS zilizosomwa.
Zaidi ya hayo, ingawa uunganisho wa ardhi adimu katika vyuma vya awamu mbili hufanya vyema zaidi, mwingiliano wa kipengele hiki kilichoongezwa na matriki ya chuma mahususi kulingana na tabia ya kutu unasalia kuwa ngumu kulingana na uchunguzi wa hadubini ya macho. Ishara ya Ce (kando ya ukingo wa XAS M) inaonekana tu katika nafasi chache wakati wa kuviringisha kwa baridi, lakini hupotea wakati wa ugeuzaji moto wa SDSS, ikionyesha utuaji wa ndani wa Ce kwenye tumbo la chuma badala ya aloi ya homogeneous. Ingawa sifa za kiufundi za SDSS hazijaboreshwa6,7, uwepo wa REE hupunguza saizi ya mijumuisho na inadhaniwa kukandamiza shimo kwenye asili54.
Kwa kumalizia, kazi hii inafichua athari za kutofautiana kwa uso kwenye kutu ya 2507 SDSS iliyorekebishwa na cerium kwa kuhesabu maudhui ya kemikali ya vipengele vya nanoscale. Tulijibu swali la kwa nini chuma cha pua huunguza kutu hata inapopakwa safu ya oksidi ya kinga kwa kusoma kwa wingi muundo wa miundo midogo, hali ya kemikali ya vipengele vya uso na usindikaji wa mawimbi kwa kutumia nguzo za K-njia. Imethibitishwa kuwa visiwa vya Fe3+-tajiri, ikiwa ni pamoja na uratibu wao wa octahedral na tetrahedral katika muundo wote wa mchanganyiko wa Fe2+/Fe3+, ni chanzo cha uharibifu wa filamu ya oksidi na chanzo cha ulikaji wa SDSS iliyovingirishwa kwa baridi. Nanoislands inayoongozwa na Fe3 + husababisha upinzani duni wa kutu hata mbele ya safu ya kutosha ya stoichiometric ya Cr2O3 ya kupita. Kando na maendeleo ya kimbinu yaliyopatikana katika kubainisha athari za utofauti wa kemikali wa nanoscale kwenye kutu, kazi ya sasa inatarajiwa kuhamasisha michakato ya kihandisi ili kuboresha upinzani wa kutu wa vyuma vya pua wakati wa kutengeneza chuma.
Ili kuandaa ingo za Ce-2507 SDSS zilizotumiwa katika utafiti huu, vipengele vilivyochanganywa, ikiwa ni pamoja na aloi kuu ya Fe-Ce iliyotiwa muhuri na mirija safi ya chuma, iliyeyushwa katika tanuru ya induction ya masafa ya kati ya kilo 150 ili kutoa chuma kilichoyeyushwa na kumwaga kwenye molds za kutupwa. Miundo ya kemikali iliyopimwa (wt %) imeorodheshwa katika Jedwali la Ziada 2. Ingot ni moto kwanza ikiundwa katika vitalu. Kisha chuma kiliingizwa saa 1050 ° C kwa dakika 60 kwa suluhisho imara, na kisha kuzimishwa kwa maji kwa joto la kawaida. Sampuli zilizofanyiwa utafiti zilichunguzwa kwa kina kwa kutumia TEM na DOE kuchunguza awamu, ukubwa wa nafaka na mofolojia. Maelezo zaidi kuhusu sampuli na mchakato wa uzalishaji yanaweza kupatikana katika vyanzo vingine6,7.
Mchakato wa sampuli za cylindrical (φ10 mm × 15 mm) kwa kushinikiza moto na mhimili wa silinda sambamba na mwelekeo wa deformation ya block. Ukandamizaji wa halijoto ya juu ulifanyika kwa kiwango cha mkazo wa mara kwa mara katika anuwai ya 0.01-10 s-1 kwa viwango tofauti vya joto katika anuwai ya 1000-1150 ° C kwa kutumia simulator ya joto ya Gleeble-3800. Kabla ya deformation, sampuli zilichomwa moto kwenye joto lililochaguliwa kwa kiwango cha 10 ° C s-1 kwa dakika 2 ili kuondokana na gradient ya joto. Baada ya kufikia usawa wa halijoto, sampuli ziligeuzwa kuwa thamani ya kweli ya 0.7. Baada ya deformation, inazimishwa mara moja na maji ili kudumisha muundo ulioharibika. Kisha vielelezo vilivyo ngumu vilikatwa sambamba na mwelekeo wa ukandamizaji. Kwa utafiti huu mahususi, tulichagua kielelezo chenye ulemavu wa joto kwa 1050°C, 10 s-1 kutokana na ugumu mdogo unaozingatiwa kuliko vielelezo vingine7.
Sampuli za wingi (80 × 10 × 17 mm3) za suluhisho thabiti la Ce-2507 zilijaribiwa kwenye mashine ya urekebishaji ya safu-mbili ya awamu ya tatu LG-300, ambayo ilitoa sifa bora za mitambo kati ya madarasa mengine yote ya deformation6. Kiwango cha matatizo na kupunguza unene vilikuwa 0.2 m·s-1 na 5% kwa kila njia, kwa mtiririko huo.
Kiwanda cha kutengeneza kemikali cha Autolab PGSTAT128N kilitumika kupima SDSS kwa njia ya kielektroniki baada ya kukunja ubaridi hadi kupunguza unene wa 90% (1.0 sawa na aina halisi ya shinikizo) na kushinikiza moto hadi 0.7 mkazo wa kweli kwa 1050 oC na 10 s-1. Kituo cha kufanyia kazi kina seli ya elektrodi tatu iliyo na elektrodi iliyojaa ya kalori kama elektrodi ya marejeleo, elektrodi ya kihesabu cha grafiti, na sampuli ya SDSS kama elektrodi inayofanya kazi. Sampuli zilikatwa kwenye mitungi yenye kipenyo cha 11.3 mm, kwa pande ambazo waya za shaba ziliuzwa. Kisha sampuli ilimiminwa na resin ya epoxy, ikiacha eneo la wazi la 1 cm2 kama elektrodi inayofanya kazi (uso wa chini wa sampuli ya silinda). Tumia huduma wakati wa kuponya epoxy na wakati wa kupiga mchanga na polishing inayofuata ili kuepuka kupasuka. Sehemu ya kazi imefungwa na kung'olewa na kusimamishwa kwa almasi ya polishing na ukubwa wa chembe ya micron 1, kusafishwa kwa maji yaliyotengenezwa na ethanol na kukaushwa katika hewa baridi. Kabla ya vipimo vya kielektroniki, sampuli zilizosafishwa ziliwekwa wazi kwa hewa kwa siku kadhaa ili kuunda filamu ya asili ya oksidi. Kimumunyisho chenye maji cha FeCl3 (6.0 wt.%), kilichoimarishwa kwa HCl hadi pH = 1.0 ± 0.01, kimetumika kuharakisha utuaji wa chuma cha pua55, kwa kuwa kinapatikana katika mazingira magumu ambapo ioni za kloridi zipo zenye nguvu kubwa ya vioksidishaji na pH ya chini kama inavyobainishwa na ASTM. Viwango vilivyopendekezwa ni G48 na A923. Sampuli zilitumbukizwa kwenye suluhu ya majaribio kwa saa 1 kabla ya vipimo vyovyote kuchukuliwa ili kufikia hali iliyo karibu na isiyosimama. Kwa suluhisho dhabiti, vielelezo vilivyotumika kwa moto na vilivyovingirishwa kwa baridi, masafa ya kipimo cha impedance ilikuwa 1 × 105 ~ 0.1 Hz, na uwezo wa mzunguko wa wazi (OPS) ulikuwa 5 mV, ambayo ilikuwa 0.39, 0.33, na 0.25 VSCE, mtawalia. Kila jaribio la kielektroniki la sampuli yoyote lilirudiwa angalau mara tatu chini ya hali sawa ili kuhakikisha uzalishwaji wa data.
Kwa vipimo vya HE-SXRD, vitalu vya chuma cha mstatili 1 × 1 × 1.5 mm3 vilipimwa kwa njia ya umeme ya juu ya Brockhouse wiggler huko CLS, Kanada ili kukadiria muundo wa awamu56. Ukusanyaji wa data ulifanyika kwa halijoto ya kawaida katika jiometri ya Debye-Scherrer au jiometri ya usafiri. Urefu wa mawimbi ya mionzi ya X iliyorekebishwa kwa kipimo cha LaB6 ni 0.212561 Å, ambayo inalingana na keV 58, ambayo ni ya juu zaidi kuliko ile ya Cu Kα (8 keV) inayotumiwa sana kama chanzo cha eksirei ya maabara. Sampuli imewekwa kwa umbali wa 740 mm kutoka kwa detector. Kiasi cha kugundua cha kila sampuli ni 0.2 × 0.3 × 1.5 mm3, ambayo imedhamiriwa na saizi ya boriti na unene wa sampuli. Kila moja ya data hizi ilikusanywa kwa kutumia kitambua eneo la Perkin Elmer, kigunduzi cha X-ray cha paneli bapa, pikseli 200 µm, 40 × 40 cm2, kwa kutumia muda wa kukaribia aliyeambukizwa wa sekunde 0.3 na fremu 120.
Vipimo vya X-PEEM vya mifumo miwili ya kielelezo iliyochaguliwa vilifanywa kwenye kituo cha mwisho cha PEEM cha mstari wa Beamline MAXPEEM katika maabara ya MAX IV (Lund, Sweden). Sampuli ziliandaliwa kwa njia sawa na kwa vipimo vya electrochemical. Sampuli zilizotayarishwa ziliwekwa hewani kwa siku kadhaa na kuondolewa gesi kwenye chemba ya utupu ya hali ya juu kabla ya kuwashwa na fotoni za synchrotron. Azimio la nishati ya boriti hupatikana kwa kupima wigo wa pato la ion kutoka N 1 s hadi 1 \ (\pi _g^ \st\) ya eneo la msisimko na hv = 401 eV katika N2 na utegemezi wa nishati ya photon kwenye E3 / 2.57. Kutoshana kwa mawimbi kulitoa ΔE (upana wa spectral) ~0.3 eV juu ya masafa ya nishati iliyopimwa. Kwa hivyo, azimio la nishati ya beamline lilikadiriwa kuwa E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 na flux ≈1012 ph/s kwa kutumia monochromator iliyorekebishwa ya SX-700 yenye grating ya Si 1200 mm−1 kwa Fe 2p L2, Cr 3pdge, Cr 3pdge, Cr32 edge. L2,3 makali, na Ce M4,5 makali. Kwa hivyo, azimio la nishati la beamline lilikadiriwa kuwa E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 na flux ≈1012 ph/s kwa kutumia monochromator iliyorekebishwa ya SX-700 yenye grating ya Si 1200 mm−1 kwa Fe 2p, L2. L2.3 makali, na Ce M4.5 makali. 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, utatuzi wa nishati wa chaneli ya boriti ilikadiriwa kuwa E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 na flux ≈1012 f/s kwa kutumia monochromator iliyorekebishwa ya SX-700 yenye Si grating ya mistari 1200/mm kwa Fe edge 2p L2 ,3p Cr2 edge. na Ce edge 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 通过用改迕00 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 通过 和改进0 的 SX-70 . 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 边缘和Ce M4.5 边缘.Kwa hivyo, wakati wa kutumia monochromator ya SX-700 iliyobadilishwa na mstari wa 1200 Si grating. 3, Cr edge 2p L2.3, Ni edge 2p L2.3 na Ce edge M4.5.Panua nishati ya fotoni kwa hatua 0.2 eV. Katika kila nishati, picha za PEEM zilirekodiwa kwa kutumia kigunduzi cha TVIPS F-216 CMOS chenye muunganisho wa 2 x 2 wa fibre optic inayotoa pikseli 1024 × 1024 katika uga wa mwonekano wa 20 µm. Muda wa kuonyeshwa kwa picha ni sekunde 0.2, wastani wa fremu 16. Nishati ya picha ya photoelectron huchaguliwa kwa njia ya kutoa ishara ya juu ya elektroni ya sekondari. Vipimo vyote vinafanywa kwa matukio ya kawaida ya boriti ya picha ya polarized. Kwa maelezo zaidi kuhusu vipimo, angalia utafiti uliopita58. Baada ya kusoma hali ya kugundua jumla ya mavuno ya elektroni (TEY)59 na matumizi yake katika X-PEEM, kina cha utambuzi wa njia hii kinakadiriwa kuwa ~ 4-5 nm kwa mawimbi ya Cr na ~ 6 nm kwa mawimbi ya Fe. Kina cha Cr kiko karibu sana na unene wa filamu ya oksidi (~4 nm)60,61 huku kina cha Fe ni kikubwa kuliko unene wa filamu ya oksidi. XAS iliyokusanywa karibu na ukingo wa Fe L ni mchanganyiko wa oksidi ya chuma XAS na FeO kutoka kwenye tumbo. Katika kesi ya kwanza, nguvu ya elektroni iliyotolewa ni kutokana na aina zote zinazowezekana za elektroni zinazochangia TEY. Hata hivyo, ishara ya chuma safi inahitaji nishati ya juu zaidi ya kinetiki ili elektroni zipitie safu ya oksidi, kufikia uso, na kukusanywa na kichanganuzi. Katika kesi hii, ishara ya Fe0 ni kwa sababu ya elektroni za LVV Auger na elektroni za sekondari zinazotolewa nao. Kwa kuongezea, nguvu ya TEY inayochangiwa na kuoza kwa elektroni hizi wakati wa njia ya kutoroka ya elektroni49 na kupunguza zaidi saini ya spectral ya Fe0 kwenye ramani ya chuma ya XAS.
Kuunganisha uchimbaji wa data kwenye cubes za data (data ya X-PEEM) ni hatua muhimu katika kutoa taarifa muhimu (kemikali au mali halisi) kwa njia ya pande nyingi. Kuunganisha kwa njia za K hutumiwa sana katika maeneo kadhaa, ikiwa ni pamoja na kuona kwa mashine, uchakataji wa picha, utambuzi wa muundo usiosimamiwa, akili ya bandia, na uchanganuzi wa uainishaji24. Kwa mfano, nguzo ya K-njia inatumika vyema kwa kuunganisha data ya picha ya hyperspectral62. Kimsingi, kwa data ya vitu vingi, algorithm ya K-njia inaweza kuziweka kwa urahisi kulingana na habari kuhusu sifa zao (sifa za nishati ya photon). K-njia nguzo ni algoriti inayojirudia ya kugawanya data katika vikundi vya K visivyopishana (vikundi), ambapo kila pikseli ni ya kundi mahususi kulingana na mgawanyo wa anga wa kutofanana kwa kemikali katika muundo wa miundo midogo ya chuma. Algorithm ya K-njia ina hatua mbili: hatua ya kwanza huhesabu sentimita za K, na hatua ya pili inaweka kila nukta kwa nguzo yenye sentimita za jirani. Sehemu ya katikati ya uzito wa nguzo inafafanuliwa kama maana ya hesabu ya pointi za data (mwonekano wa XAS) wa nguzo hiyo. Kuna umbali tofauti wa kufafanua centroids jirani kama umbali wa Euclidean. Kwa picha ya ingizo ya px,y (x na y ni azimio katika saizi), CK ni kitovu cha mvuto wa nguzo; basi picha hii inaweza kugawanywa (kuunganishwa) katika vikundi vya K kwa kutumia K-means63. Hatua za mwisho za algorithm ya nguzo ya K-njia ni:
Hatua ya 2. Hesabu kiwango cha uanachama wa saizi zote kulingana na centroid ya sasa. Kwa mfano, inakokotolewa kutoka umbali wa Euclidean d kati ya katikati na kila pikseli:
Hatua ya 3 Agiza kila pikseli kwa centroid iliyo karibu zaidi. Kisha hesabu tena nafasi za K kama ifuatavyo:
Hatua ya 4. Rudia mchakato (equations (7) na (8)) hadi centroids ziungane. Matokeo ya mwisho ya ubora wa nguzo yanahusiana sana na chaguo mojawapo la centroids63 ya 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, ilhali mihimili ya x na y inawakilisha maelezo ya anga (mwonekano wa pikseli) na mhimili λ inalingana na hali ya mwangaza wa nishati ya fotoni . Algoriti ya K-means ilitumiwa kuchunguza maeneo yanayovutia data ya X-PEEM kwa kutenganisha pikseli (makundi au vizuizi vidogo) kulingana na sifa zao za spectral na kutoa centroid bora zaidi (XAS spectral Curve) kwa kila kichanganuzi (cluster). Inatumika kujifunza usambazaji wa anga, mabadiliko ya spectral ya ndani, tabia ya oxidation na hali ya kemikali. Kwa mfano, algoriti ya kuunganisha K-njia ilitumika kwa maeneo ya Fe L-edge na Cr L-edge katika X-PEEM inayofanya kazi moto na inayozungushwa baridi. Nambari mbalimbali za vikundi vya K (maeneo ya miundo midogo) zilijaribiwa ili kupata nguzo na centroids bora zaidi. Grafu inapoonyeshwa, saizi hukabidhiwa upya kwa nguzo centroids sahihi. Kila usambazaji wa rangi unafanana na katikati ya nguzo, inayoonyesha mpangilio wa anga wa vitu vya kemikali au kimwili. Senti zilizotolewa ni michanganyiko ya mstari wa mwonekano safi.
Data inayounga mkono matokeo ya utafiti huu inapatikana kutoka kwa mwandishi wa WC husika kwa ombi linalofaa.
Sieurin, H. & Sandström, R. Ugumu wa kuvunjika kwa chuma cha pua cha duplex kilichochochewa. Sieurin, H. & Sandström, R. Ugumu wa kuvunjika kwa chuma cha pua cha duplex kilichochochewa. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Ugumu wa kuvunjika kwa chuma cha pua cha duplex kilichochochewa. 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 viwili vya pua vilivyochochewa.mradi. fractal. manyoya. 73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Ustahimilivu wa kutu wa duplex vyuma vya pua katika asidi za kikaboni zilizochaguliwa na mazingira ya asidi-hai/kloridi. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Ustahimilivu wa kutu wa duplex vyuma vya pua katika asidi za kikaboni zilizochaguliwa na mazingira ya asidi-hai/kloridi.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. na Van Der Merwe, J. Ustahimilivu wa kutu wa duplex vyuma vya pua katika mazingira yenye asidi za kikaboni na asidi/kloridi za kikaboni. 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/氯化物环境中的耐腐蚀性. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相chuma cha pua katika特定organic酸 pamoja na mazingira ya Organic酸/klorini的耐而性性.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. na Van Der Merwe, J. Ustahimilivu wa kutu wa duplex vyuma vya pua katika mazingira yenye asidi za kikaboni na asidi/kloridi za kikaboni.anticorrosive. Mbinu Mater 57, 107–117 (2010).
Barella S. et al. Sifa za ukaksidi za kutu za 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 super duplex kwa vifaa vya gesi na uzalishaji wa mafuta. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Kizazi kipya cha vyuma vya super duplex kwa vifaa vya gesi na uzalishaji wa mafuta.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Kizazi kipya cha chuma cha super duplex kwa vifaa vya uzalishaji wa mafuta na gesi.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Kizazi kipya cha vyuma vya super duplex kwa vifaa vya uzalishaji wa gesi na mafuta. Nambari ya wavuti ya E3S. 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Uchunguzi wa tabia ya deformation ya moto ya daraja la duplex chuma cha pua 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Uchunguzi wa tabia ya deformation ya moto ya daraja la duplex chuma cha pua 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Utafiti wa Tabia ya Ubadilishaji Moto wa Aina ya 2507 Duplex Chuma cha pua. Chuma. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 级双相不锈钢的热变形行為研究. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507Kingklang, S. na Utaisansuk, V. Uchunguzi wa Tabia ya Ubadilishaji Moto wa Aina ya 2507 Duplex Chuma cha pua. Chuma.alma mater. mawazo. A 48, 95–108 (2017).
Zhou, T. et al. Athari ya kudhibiti ubaridi kwenye muundo mdogo na sifa za kiufundi za chuma cha pua cha cerium-modified super-duplex SAF 2507. alma mater. sayansi. mradi. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. et al. Muundo unaosababishwa na mabadiliko ya moto na sifa za kiufundi za chuma cha pua cha cerium-modified super-duplex SAF 2507. J. Alma mater. tank ya kuhifadhi. teknolojia. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Athari ya vipengele adimu vya dunia kwenye tabia ya oxidation ya joto la juu ya chuma austenitic. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Athari ya vipengele adimu vya dunia kwenye tabia ya oxidation ya joto la juu ya chuma austenitic.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. na Zheng K. Ushawishi wa vipengele adimu vya dunia kwenye tabia ya chuma austenitic chini ya oxidation 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 adimu vya dunia kwenye tabia ya vyuma vya austenitic kwenye oxidation ya joto la juu.kutu. sayansi. 164, 108359 (2020).