Nature.com saýtyna gireniňiz üçin sag boluň. Ulanýan brauzeriňiziň wersiýasynda CSS goldawy çäkli. Iň gowy tejribe üçin täzelenen brauzer ulanmagyňyzy maslahat berýäris (ýa-da Internet Explorer-de Gatnaşyklyk Režimini öçüriň). Şol bir wagtyň özünde, yzygiderli goldawy üpjün etmek üçin saýty stillersiz we JavaScript-siz görkezeris.
Giňden ulanylýan polat we onuň gaýtadan işlenen görnüşleri hrom oksidinden ybarat bolan passiwasiýa gatlagy sebäpli daşky gurşaw şertlerinde korroziýa garşy durnuklydyr. Poladyň korroziýa we eroziýa däp boýunça bu gatlaklaryň ýok edilmegi bilen baglanyşyklydyr, ýöne seýrek ýagdaýlarda mikroskopik derejede, ýüziň birmeňzeş dälliginiň gelip çykyşyna baglylykda ýüze çykýar. Bu işde spektroskopik mikroskopiýa we hemometrik analiz arkaly anyklanan nanosölçegli ýüz himiki heterojenligi sowuk rulonly serium modifisirlenen super dupleks polat 2507 (SDSS) gyzgyn deformasiýa häsiýeti mahalynda onuň parçalanmagynda we korroziýasynda garaşylmadyk ýagdaýda agdyklyk edýär. beýleki tarapy. Rentgen fotoelektron mikroskopiýa tebigy Cr2O3 gatlagynyň deňeşdirme boýunça deň örtügini görkezse-de, sowuk rulonly SDSS Fe/Cr oksid gatlagynda Fe3+ baý nanoadalaryň ýerli paýlanmagy sebäpli pes passiwasiýa netijelerini görkezdi. Atom derejesindäki bu bilim polat korroziýasynyň çuňňur düşünilmegini üpjün edýär we şuňa meňzeş ýokary garyşykly metallaryň korroziýasyna garşy göreşmäge kömek etmegine garaşylýar.
Dat almaýan polat oýlanyp tapylandan bäri, ferrohrom erginleriniň korroziýa garşylygy hrom bilen baglanyşyklydyr, ol köp gurşawda passiw häsiýet görkezýän güýçli oksid/oksigidroksidi emele getirýär. Adaty (austenitik we ferrit) dat almaýan polatlar bilen deňeşdirilende, has gowy korroziýa garşylygyna eýe bolan super dupleks dat almaýan polatlar (SDSS) has ýokary mehaniki häsiýetlere eýedir1,2,3. Mehaniki berkligiň ýokarlanmagy has ýeňil we has ykjam dizaýnlary döretmäge mümkinçilik berýär. Tersine, ykdysady taýdan netijeli SDSS çukurlaryň we ýaryklaryň korroziýasyna ýokary garşylyga eýedir, bu bolsa hyzmat möhletini has uzaklaşdyrýar we hapalanma gözegçiliginde, himiki gaplarda we deňiz nebit we gaz senagatynda has giň ulanylyşa getirýär4. Şeýle-de bolsa, ýylylyk bilen işleme temperaturasynyň dar diapazony we ýaramaz formalandyrylyşy onuň giň amaly ulanylyşyna päsgel berýär. Şonuň üçin SDSS ýokardaky häsiýetleri gowulandyrmak üçin üýtgedildi. Mysal üçin, 2507 SDSS-de (Ce-2507) Ce modifikasiýa we N 6, 7, 8-iň ýokary goşulyşy girizildi. 0,08 agram.% seýrek toprak elementiniň (Ce) laýyk konsentrasiýasy DSS-iň mehaniki häsiýetlerine peýdaly täsir edýär, sebäbi ol däneleriň arassalygyny we däneleriň serhetleriniň berkligini gowulandyrýar. Aşynma we korroziýa garşylygy, dartgynlylyk we akym güýji, şeýle hem gyzgyn işläp bilmek ukyby hem gowulandyryldy9. Azotyň köp mukdary gymmat nikel düzüminiň ornuny tutup biler, bu bolsa SDSS-i has tygşytly edýär10.
Soňky döwürde SDSS ajaýyp mehaniki häsiýetlere ýetmek üçin dürli temperaturalarda (pes temperatura, sowuk we gyzgyn) plastik deformasiýa edildi6,7,8. Şeýle-de bolsa, SDSS-iň ajaýyp korroziýa garşylygy ýüzde inçe oksid plyonkasynyň bolmagy bilen baglanyşyklydyr, bu bolsa dürli däne serhetleri bolan köp fazalaryň, islenmeýän çökündileriň we dürli reaksiýalaryň bolmagy ýaly köp faktorlaryň täsirine düşýär. Dürli awstenit we ferrit fazalarynyň içki birmeňzeş bolmadyk mikrostrukturasy deformasiýa edilýär7. Şonuň üçin şeýle plyonkalaryň mikrodomen häsiýetlerini elektron gurluş derejesinde öwrenmek SDSS korroziýasyny düşünmek üçin örän möhümdir we çylşyrymly tejribe usullaryny talap edýär. Häzirlikçe, Ožer elektron spektroskopiýasy11 we rentgen fotoelektron spektroskopiýasy12,13,14,15 ýaly ýüze duýgur usullar, şeýle hem berk rentgen fotoelektron fotoelektron ulgamy nanosölçegde kosmosdaky dürli nokatlarda şol bir elementiň himiki ýagdaýlaryny tapawutlandyrýar, ýöne köplenç olary aýyryp bilmeýär. Soňky birnäçe gözlegler hromyň ýerli oksidlenmegini 17 austenitik polatlaryň, 18 martensitik polatlaryň we SDSS 19, 20-niň korroziýa häsiýeti bilen baglanyşdyrdy. Şeýle-de bolsa, bu gözlegler esasan Cr heterojenliginiň (meselem, Cr3+ oksidlenme derejesi) korroziýa garşylygyna täsirine gönükdirildi. Elementleriň oksidlenme derejelerindäki gapdal heterojenlik demir oksidleri ýaly şol bir düzüm bölegi bolan dürli birleşmeler sebäpli ýüze çykyp biler. Bu birleşmeler biri-birine ýakyn ýerleşýän termomehaniki usulda işlenen kiçi ölçegi miras alýarlar, ýöne düzümi we oksidlenme derejesi boýunça tapawutlanýarlar16,21. Şonuň üçin oksid plýonkalarynyň ýok edilmegini we soňra çukurlaryň döremegini ýüze çykarmak mikroskopik derejede ýüziň birmeňzeş däldigini düşünmegi talap edýär. Bu talaplara garamazdan, gapdal oksidlenme heterojenligi, esasanam nano/atom ölçegindäki demir ýaly mukdary bahalandyrmalar henizem ýetmezçilik edýär we olaryň korroziýa garşylygy üçin ähmiýeti öwrenilmedik bolmagynda galýar. Ýakynda Fe we Ca ýaly dürli elementleriň himiki ýagdaýy nanosölçegli sinhrotron şöhlelenme desgalarynda ýumşak rentgen fotoelektron mikroskopiýasyny (X-PEEM) ulanyp, polat nusgalarynda mukdar taýdan beýan edilýärdi. Himiki taýdan duýgur rentgen siňdiriş spektroskopiýasynyň (XAS) usullary bilen utgaşdyrylan X-PEEM, ýokary giňişlik we spektral çözgüt bilen XAS ölçeglerini amala aşyrmaga mümkinçilik berýär, element düzümi we onuň himiki ýagdaýy barada himiki maglumatlary nanometr ölçegine çenli giňişlik çözgüdi bilen berýär 23. Başlangyç ýeriniň mikroskop astynda bu spektroskopik gözegçilik ýerli himiki tejribeleri ýeňilleşdirýär we Fe gatlagynda öň öwrenilmedik himiki üýtgeşmeleri giňişlik taýdan görkezip bilýär.
Bu gözleg PEEM-iň nanosölçegde himiki tapawutlary ýüze çykarmakdaky artykmaçlyklaryny giňeldýär we Ce-2507-niň korroziýa häsiýetini düşünmek üçin çuňňur atom derejesindäki ýüz seljeriş usulyny hödürleýär. Ol gatnaşýan elementleriň global himiki düzümini (herogenligini) kartalaşdyrmak üçin K-orta klaster himometrik maglumatlaryny24 ulanýar, olaryň himiki ýagdaýlary statistik görnüşde görkezilýär. Hrom oksid plyonkasynyň dargamagy sebäpli dörän korroziýanyň däp bolan ýagdaýyndan tapawutlylykda, häzirki gowşak passiwasiýa we gowşak korroziýa garşylygy gorag oksidleriniň netijesi bolup biljek Fe/Cr oksid gatlagynyň golaýynda ýerleşýän Fe3+ baý nanoislandlara degişlidir. Dargama ýerinde korroziýa sebäp bolýan plyonka emele gelýär.
Deformasiýa edilen SDSS 2507-niň korroziýa häsiýeti ilki elektrohimiki ölçegler arkaly bahalandyryldy. 1-nji suratda otag temperaturasynda FeCl3-iň kislotaly (pH = 1) suwly erginlerinde saýlanan nusgalar üçin Nyquist we Bode egrileri görkezilýär. Saýlanan elektrolit güýçli oksidleýji serişde hökmünde hereket edýär we passiwasiýa plýonkasynyň dargamak meýlini häsiýetlendirýär. Material otag temperaturasynda durnukly çukurlaşmaga sezewar bolmasa-da, bu seljermeler mümkin bolan näsazlyk wakalaryny we korroziýadan soňky prosesleri düşündirdi. Elektrokimiki impedans spektroskopiýasynyň (EIS) spektrlerini sazlamak üçin deň zynjyr (1d surat) ulanyldy we degişli sazlama netijeleri 1-nji tablisada görkezilen. Ergin işlenen we gyzgyn işlenen nusgalary synagdan geçirende doly däl ýarym tegelekler peýda boldy, degişli gysylan ýarym tegelekler bolsa sowuk öwrüldi (1b surat). EIS spektrinde ýarym tegelek radiusyny polýarizasiýa garşylygy (Rp)25,26 hökmünde kabul edip bolýar. 1-nji tablisada ergin bilen işlenen SDSS-iň Rp takmynan 135 kΩ sm-2 deňdir, ýöne gyzgyn işlenen we sowuk ýaýradylan SDSS üçin degişlilikde 34,7 we 2,1 kΩ sm-2 has pes bahalary görüp bolýar. Rp-niň bu ep-esli azalmasy, öňki 27, 28, 29, 30 hasabatlarynda görkezilişi ýaly, plastik deformasiýanyň passiwasiýa we korroziýa garşylygyna zyýanly täsirini görkezýär.
a Nyquist, b, c Bode impedansy we faza diagrammalary, şeýle hem d üçin deň derejeli zynjyr modeli, bu ýerde RS elektrolit garşylygy, Rp polýarizasiýa garşylygy we QCPE ideal däl kuwwatlylygy (n) modelleşdirmek üçin ulanylýan hemişelik faza element oksidi. EIS ölçegleri boş ýük potensialynda geçirildi.
Birinji tertipli sabitler Bode diagrammasynda görkezilen we ýokary ýygylykly plato elektrolit garşylygyny RS26 görkezýär. Ýygylyk azalanda, impedans artýar we negatiw faza burçy tapylýar, bu bolsa kuwwatlylygyň agdyklyk edýändigini görkezýär. Faza burçy artýar, iň ýokary gymmatyny deňeşdirme giň ýygylyk aralygynda saklaýar we soňra azalýar (1c surat). Şeýle-de bolsa, üç ýagdaýda hem bu iň ýokary gymmat 90°-den az bolup, kuwwatly dispersiýa sebäpli ideal däl kuwwatlylyk häsiýetini görkezýär. Şeýlelik bilen, QCPE hemişelik faza elementi (CPE), esasanam atom ölçegi, fraktal geometriýa, elektrod gözenekliligi, deň däl potensial we ýüze bagly tok paýlanyşy babatda, ýüziň gödekliginden ýa-da deň dälliginden gelip çykýan serhet kuwwatlylyk paýlanyşyny görkezmek üçin ulanylýar. Elektrod geometriýasy31,32. CPE impedansy:
bu ýerde j — hyýaly san, ω bolsa burçluk ýygylykdyr. QCPE — elektrolitiň işjeň açyk meýdanyna proporsional bolan ýygylykdan garaşsyz hemişelikdir. n — kondensatoryň ideal kuwwatlylyk häsiýetinden çetleşmegi suratlandyrýan ölçegsiz güýç sanydyr, ýagny n 1-e ýakyn bolsa, CPE arassa kuwwatlylyga şonça ýakyndyr we eger n nola ýakyn bolsa, ol garşylykdyr. 1-e golaý n-iň kiçi çetleşmesi, polýarizasiýa synagyndan soň ýüzüň ideal däl kuwwatlylyk häsiýetini görkezýär. Sowuk sündürilen SDSS-iň QCPE-si meňzeş önümlere garanyňda has ýokarydyr, bu bolsa ýüzüň hiliniň has deň däldigini aňladýar.
Poslanmaýan polatlaryň köp korroziýa garşylyk häsiýetlerine laýyk gelýän SDSS-iň deňeşdirme boýunça ýokary Cr mukdary, ýüzünde passiw gorag oksid plýonkasynyň bolmagy sebäpli SDSS-iň has ýokary korroziýa garşylygyna getirýär17. Bu passiwleşdiriji plýonka, adatça, esasan Fe2+, Fe3+ oksidlerini we/ýa-da (oksi)gidroksidlerini öz içine alýan Cr3+ oksidlerine we/ýa-da gidroksidlerine baýdyr 33. Mikroskopiki suratlar arkaly kesgitlenýän ýaly, ýüziň birmeňzeşligine, passiwleşdiriji oksid gatlagyna we ýüzünde görünýän döwülme ýoklugyna garamazdan6,7, gyzgyn işlenen we sowuk ýaýradylan SDSS-iň korroziýa häsiýeti tapawutlydyr we şonuň üçin polatyň deformasiýa mikrostrukturyny we gurluş häsiýetnamasyny çuňňur öwrenmegi talap edýär.
Deformasiýa edilen polatdan ýasalan mikrostruktura içerki we sinhrotron ýokary energiýaly rentgen şöhlelerini ulanmak arkaly mukdar taýdan öwrenildi (Goşmaça suratlar 1, 2). Jikme-jik seljerme Goşmaça Maglumatda berilýär. Bu esasan esasy fazanyň görnüşine gabat gelse-de, fazalaryň göwrüm böleklerinde tapawutlar tapyldy, olar Goşmaça 1-nji tablisada görkezilen. Bu tapawut ýüzdäki heterojen faza bölegi we düşýän fotonlaryň dürli energiýa çeşmeleri bilen rentgen difraksiýasyny ulanmak bilen dürli çuňlukda anyklamaga sezewar bolýan göwrüm bölegi (XRD) bilen baglanyşykly bolup biler. Laboratoriýa çeşmesinden XRD arkaly kesgitlenen sowuk sündürilen nusgalardaky austenidiň deňeşdirme boýunça ýokary paýy has gowy passiwasiýany we netijede has gowy korroziýa garşylygyny görkezýär35, has takyk we statistik netijeler bolsa faza böleklerinde ters meýilleri görkezýär. Mundan başga-da, polatdan ýasalan korroziýa garşylygy termomehaniki işleme wagtynda ýüze çykýan däneleriň arassalaýyş derejesine, däneleriň ölçegleriniň kiçelmegine, mikrodeformasiýalaryň artmagyna we dislokasiýa dykyzlygyna hem baglydyr36,37,38. Gyzgyn işlenen nusgalar has däneli häsiýete eýe bolup, mikron ölçegli dänejikleriň bardygyny görkezýär, sowuk rulonly nusgalarda syn edilen ýumşak halkajyklar bolsa (Goşmaça surat 3) öňki işlerde dänejikleriň nanosölçege çenli düýpli kämilleşdirilendigini görkezýär6, bu bolsa plýonkanyň passiwleşdirilmegine we korroziýa garşylygynyň ýokarlanmagyna goşant goşmalydyr. Ýokary dislokasiýa dykyzlygy, adatça, elektrohimiki ölçegler bilen gowy gabat gelýän çukurlaşmaga pes garşylyk bilen baglanyşyklydyr.
Elementar elementleriň mikrodomenleriniň himiki ýagdaýlarynyň üýtgemeleri X-PEEM ulanyp yzygiderli öwrenildi. Legirleýji elementleriň köp bolmagyna garamazdan, bu ýerde Cr, Fe, Ni we Ce39 saýlanyldy, sebäbi Cr passiwasiýa plýonkasynyň emele gelmegi üçin esasy element, Fe polatdaky esasy element, Ni bolsa passiwasiýany güýçlendirýär we ferrit-owstenit faza gurluşyny we Ce-ni üýtgetmek maksadyny deňleşdirýär. Sinhrotron şöhlelenmesiniň energiýasyny sazlamak arkaly RAS ýüzüne Cr (gyrasy L2.3), Fe (gyrasy L2.3), Ni (gyrasy L2.3) we Ce (gyrasy M4.5) esasy aýratynlyklary bilen örtüldi. Gyzgyn emele getirmek we sowuk prokat Ce-2507 SDSS. Degişli maglumat seljermesi energiýa kalibrlemesini çap edilen maglumatlar bilen (meselem, Fe L2, 3 gyrasynda XAS 40, 41) goşmak arkaly geçirildi.
Şekilde. 2-nji şekilde Cr we Fe L2,3-iň gyzgyn işlenen (2a şekil) we sowuk ýaýradylan (2d şekil) Ce-2507 SDSS we degişli XAS gyralarynyň aýratyn bellenen ýerlerde X-PEEM şekilleri görkezilýär. XAS-yň L2,3 gyrasy elektron fotogyjyndyrmasyndan soň boş 3d ýagdaýlaryny spin-orbit bölünme derejelerinde 2p3/2 (L3 gyrasy) we 2p1/2 (L2 gyrasy) barlaýar. Cr-iň walentlik ýagdaýy baradaky maglumat 2b, e şekilde L2,3 gyrasyndaky XAS-dan alyndy. Eminler bilen deňeşdirme. 42,43 L3 gyrasynyň golaýynda A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV) we D (582.2 eV) atly dört depeleriň synlanandygyny görkezdi, olar Cr2O3 ionuna laýyk gelýän oktaedr Cr3+-ny şöhlelendirýär. Eksperimental spektrler, 2.0 eV44 kristal meýdanyny ulanyp, Cr L2.3 serhedindäki kristal meýdanynyň köp sanly hasaplamalaryndan alnan b we e panellerinde görkezilen nazary hasaplamalar bilen gabat gelýär. Gyzgyn işlenen we sowuk ýaýradylan SDSS-iň iki ýüzi hem deňeşdirme boýunça deň Cr2O3 gatlagy bilen örtülen.
b Cr L2.3 gyrasyna we c Fe L2.3 gyrasyna laýyk gelýän termal deformasiýa edilen SDSS-iň X-PEEM termal şekili, d e Cr L2.3 gyrasyna we f Fe L2.3 gyrasyna laýyk gelýän sowuk sündürilen SDSS-iň X-PEEM termal şekili (f). XAS spektrleri termal şekillerde bellenen dürli giňişlik pozisiýalarynda görkezilýär (a, d), (b) we (e)-däki mämişi nokatly çyzyklar 2.0 eV kristal meýdan gymmaty bilen Cr3+-iň simulýasiýa edilen XAS spektrlerini görkezýär. X-PEEM şekilleri üçin, şekiliň okalyşyny gowulandyrmak üçin termal palitrany ulanyň, bu ýerde gökden gyzyla çenli reňkler rentgen şöhlesiniň siňdirilişiniň intensiwligine (pesden ýokary) proporsionaldyr.
Bu metal elementleriň himiki gurşawyna garamazdan, iki nusga üçin hem Ni we Ce lehimleýji elementleriniň goşulmalarynyň himiki ýagdaýy üýtgewsiz galdy. Goşmaça surat. 5-9-njy suratlarda gyzgyn işlenen we sowuk rulonlanan nusgalaryň ýüzünde dürli ýerlerde Ni we Ce üçin X-PEEM suratlary we degişli XAS spektrleri görkezilýär. Ni XAS gyzgyn işlenen we sowuk rulonlanan nusgalaryň tutuş ölçenen ýüzünde Ni2+ -iň oksidlenme derejelerini görkezýär (Goşmaça ara alyp maslahatlaşma). Gyzgyn işlenen nusgalarda Ce-niň XAS signalynyň synlanmadygyny, sowuk rulonlanan nusgalarda bolsa Ce3+ spektriniň synlanandygyny bellemeli. Sowuk rulonlanan nusgalarda Ce tegmilleriniň synlanmagy Ce-niň esasan çökündi görnüşinde görünýändigini görkezdi.
Termiki deformasiýa edilen SDSS-de, Fe L2,3 gyrasynda XAS-da ýerli gurluş üýtgeşmesi syn edilmedi (2c-nji surat). Şeýle-de bolsa, Fe matrisasy sowuk rulonly SDSS-iň ýedi tötänleýin saýlanan nokadynda himiki ýagdaýyny mikro-sebitleýin üýtgedýär, bu 2f-nji suratda görkezilişi ýaly. Mundan başga-da, 2f-nji suratda saýlanan ýerlerde Fe-niň ýagdaýynyň üýtgeşmeleri barada takyk düşünje almak üçin, kiçi tegelek sebitler saýlanan ýerli ýüz barlaglary geçirildi (3-nji surat we Goşmaça 10-njy surat). α-Fe2O3 ulgamlarynyň we Fe2+ oktaedr oksidleriniň Fe L2,3 gyrasynyň XAS spektrleri 1.0 (Fe2+) we 1.0 (Fe3+)44 kristal meýdanlaryny ulanyp, köp sanly kristal meýdan hasaplamalary arkaly modelleşdirildi. α-Fe2O3 we γ-Fe2O3-iň dürli ýerli simmetriýalara eýedigini belleýäris45,46, Fe3O4-iň Fe2+ we Fe3+,47-niň utgaşmasyna eýedigini we FeO45-iň formal taýdan iki walentli Fe2+ oksidi (3d6) hökmünde bardygyny belleýäris. α-Fe2O3 we γ-Fe2O3-iň dürli ýerli simmetriýalara eýedigini belleýäris45,46, Fe3O4-iň Fe2+ we Fe3+,47-niň utgaşmasyna eýedigini we formal taýdan iki walentli Fe2+ oksidi (3d6) hökmünde FeO45-iň bardygyny belleýäris.α-Fe2O3 we γ-Fe2O3-iň dürli ýerli simmetriýalara eýedigini belläň45,46, Fe3O4 Fe2+ we Fe3+,47 we FeO45-i formal taýdan iki walentli Fe2+ oksidi (3d6) görnüşinde birleşdirýär.α-Fe2O3 we γ-Fe2O3-iň dürli ýerli simmetriýalara eýedigini belläň45,46, Fe3O4-iň Fe2+ we Fe3+,47-niň utgaşmasyna eýedigini we FeO45-iň formal iki walentli Fe2+ oksidi (3d6) hökmünde hereket edýändigini belläň. α-Fe2O3-däki ähli Fe3+ ionlarynyň diňe Oh pozisiýalary bar, γ-Fe2O3 bolsa adatça Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 şpineli bilen görkezilýär, eg pozisiýalarynda boş orunlary bar. Şonuň üçin γ-Fe2O3-däki Fe3+ ionlarynyň Td we Oh pozisiýalary bar. Öňki makalada bellenilişi ýaly45, ikisiniň intensiwlik gatnaşygy dürli bolsa-da, olaryň intensiwlik gatnaşygy eg/t2g ≈1, bu ýagdaýda bolsa syn edilen intensiwlik gatnaşygy eg/t2g takmynan 1. Bu häzirki ýagdaýda diňe Fe3+-iň bolmagynyň mümkinçiligini aradan aýyrýar. Fe2+ ​​we Fe3+ bilen Fe3O4-iň mysalyny göz öňünde tutup, Fe üçin has gowşak (güýçli) L3 gyrasyna eýedigi belli bolan birinji aýratynlyk, boş t2g ýagdaýlarynyň az (köp) sanyny görkezýär. Bu Fe2+ (Fe3+) üçin degişlidir, bu bolsa artmagyň birinji aýratynlygynyň Fe2+47-niň mukdarynyň artandygyny görkezýär. Bu netijeler kompozitleriň sowuk ýaýradylan ýüzünde Fe2+ we γ-Fe2O3, α-Fe2O3 we/ýa-da Fe3O4-iň bilelikde ýaşamagynyň agdyklyk edýändigini görkezýär.
2d suratda görkezilen, saýlanan 2 we E sebitleriniň dürli giňişlik ýerlerinde Fe L2,3 gyrasyny kesýän XAS spektrleriniň (a, c) we (b, d) ulaldylan fotoelektron termal şekillenme suratlary.
Alnan tejribe maglumatlary (4a-njy surat we 11-nji goşmaça surat) çyzgyda görkezilýär we arassa birleşmeler 40, 41, 48 üçin maglumatlar bilen deňeşdirilýär. Eksperimental taýdan synlanan üç dürli Fe L-gyra XAS spektrleri (XAS-1, XAS-2 we XAS-3: 4a-njy surat). Hususan-da, 3b-nji suratdaky 2-a spektri (XAS-1 diýlip atlandyrylýar) we soňra 2-b spektri (XAS-2 diýlip atlandyrylýar) tutuş anyklaýyş meýdanynda syn edildi, 3d-nji suratdaky E-3 ýaly spektrler bolsa (XAS-3 diýlip atlandyrylýar) belli ýerlerde syn edildi. Adatça, öwrenilýän nusgadaky bar bolan walentlik ýagdaýlaryny kesgitlemek üçin dört parametr ulanyldy: (1) L3 we L2 spektral häsiýetnamalary, (2) L3 we L2 häsiýetnamalarynyň energiýa pozisiýalary, (3) L3-L2 energiýa tapawudy., (4) L2/L3 intensiwlik gatnaşygy. Görsel gözegçiliklere görä (4a-njy surat), öwrenilýän SDSS ýüzünde Fe0, Fe2+ we Fe3+ ýaly üç Fe komponentiniň hemmesi bar. Hasaplanan intensiwlik gatnaşygy L2/L3 hem üç komponentiň hemmesiniň bardygyny görkezdi.
a Üç dürli synag maglumatlary bilen Fe-niň simulýasiýa edilen XAS spektrleri (XAS-1, XAS-2 we XAS-3 berk çyzyklary 2-a, 2-b we E-3-e 2 we 3-nji suratlarda gabat gelýär) Deňeşdirme, degişlilikde 1,0 eV we 1,5 eV kristal meýdan gymmatlyklary bilen Fe2+, Fe3+ oktaedrleri, bd (XAS-1, XAS-2, XAS-3) we degişli optimizirlenen LCF maglumatlary (berk gara çyzyk) bilen ölçenen synag maglumatlary, şeýle hem Fe3O4 (Fe-niň garyşyk ýagdaýy) we Fe2O3 (arassa Fe3+) standartlary bilen XAS-3 spektrleri görnüşinde.
Demir oksidiniň düzümini kesgitlemek üçin üç standartyň 40, 41, 48-iň çyzykly utgaşmasy (ÇGÝ) ulanyldy. 4b-d suratda görkezilişi ýaly, iň ýokary kontrastly XAS-1, XAS-2 we XAS-3 ýaly saýlanan üç Fe L-gyra XAS spektrleri üçin ÇGÝ ulanyldy. ÇGÝ armaturalary üçin ähli maglumatlarda kiçijik bir çykgyt görendigimiz we şeýle hem metal demiriň polatyň esasy bölegi bolandygy sebäpli ähli ýagdaýlarda 10% Fe0 hasaba alyndy. Hakykatdan-da, Fe (~6 nm)49 üçin X-PEEM-iň synag çuňlugy çaklanylýan oksidlenme gatlagynyň galyňlygyndan (biraz > 4 nm) uly bolup, passiwasiýa gatlagynyň aşagyndaky demir matrisasyndan (Fe0) signaly anyklamaga mümkinçilik berýär. Hakykatdan-da, Fe (~6 nm)49 üçin X-PEEM-iň synag çuňlugy çaklanylýan oksidlenme gatlagynyň galyňlygyndan (biraz > 4 nm) uly bolup, passiwasiýa gatlagynyň aşagyndaky demir matrisasyndan (Fe0) signaly anyklamaga mümkinçilik berýär. Действительно, гарная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм) 49 больше, чем предполагаемая толщина слоя окисления (немного> 4 нм), что позволяет обнаружить про от железной матрицы (Фе0) Hakykatdan-da, Fe (~6 nm)49 üçin X-PEEM zondynyň çuňlugy oksidlenme gatlagynyň çaklanylýan galyňlygyndan (biraz >4 nm) uly, bu bolsa passiwasiýa gatlagynyň aşagynda demir matrisasyndan (Fe0) signaly anyklamaga mümkinçilik berýär.事实上， X-PEEM 对 Fe （~ 6 nm） 49 的检测深度大于估计的氧化层厚度（略> 4 nm ），允许检测来自钝化层下方的铁基体（ Fe0 ）的信号。事实上 ， X-PEEM 对 Fe （~ 6 nm） 49 的 4 4 4 4 nm） 允许 （（（（0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0Фактически, глубина обнаружения Fe (~ 6 нм) 49 с помощу X-PEEM больше, чем предполагаемая толщина оксидного слоя (немного> 4 нм), что позволяет обнаруживать с е зежеже слоя. Aslynda, X-PEEM arkaly Fe (~6 nm) 49-yň anyklaýyş çuňlugy oksid gatlagynyň garaşylýan galyňlygyndan (biraz > 4 nm) uly, bu bolsa passiwasiýa gatlagynyň aşagyndaky demir matrisasyndan (Fe0) signaly anyklamaga mümkinçilik berýär. .Synalan tejribe maglumatlary üçin iň gowy çözgüdi tapmak üçin Fe2+ we Fe3+-iň dürli kombinasiýalary ýerine ýetirildi. 4b-nji suratda Fe2+ we Fe3+-iň kombinasiýalary üçin XAS-1 spektri görkezilýär, bu ýerde Fe2+ we Fe3+-iň paýlary takmynan 45% meňzeş bolup, Fe-iň garyşyk oksidlenme derejelerini görkezýär. XAS-2 spektri üçin bolsa, Fe2+ we Fe3+-iň göterimi degişlilikde ~30% we 60% bolýar. Fe2+ Fe3+-den az. Fe2+-iň Fe3-e gatnaşygy, 1:2-e deň, Fe3O4-iň Fe ionlarynyň arasyndaky şol bir gatnaşykda emele gelip biljekdigini aňladýar. Mundan başga-da, XAS-3 spektri üçin Fe2+ we Fe3+-iň göterimi ~10% we 80% bolýar, bu bolsa Fe2+-iň Fe3+-e has ýokary öwrülişini görkezýär. Ýokarda agzalyp geçilişi ýaly, Fe3+ α-Fe2O3, γ-Fe2O3 ýa-da Fe3O4-den gelip çykyp biler. Fe3+-yň iň ähtimal çeşmesini düşünmek üçin, 4e suratda XAS-3 spektri dürli Fe3+ standartlary bilen çyzyldy, bu bolsa B pikini göz öňünde tutanda iki standarta hem meňzeşligi görkezýär. Şeýle-de bolsa, egin pikleriniň intensiwligi (A: Fe2+-den) we B/A intensiwlik gatnaşygy XAS-3 spektriniň ýakyndygyny, ýöne γ-Fe2O3 spektri bilen gabat gelmeýändigini görkezýär. Köp mukdarda γ-Fe2O3 bilen deňeşdirilende, A SDSS-iň Fe 2p XAS pikiniň intensiwligi biraz ýokary (4e surat), bu bolsa Fe2+-yň has ýokary intensiwligini görkezýär. XAS-3 spektri γ-Fe2O3-iň spektrine meňzeş bolsa-da, Fe3+ Oh we Td pozisiýalarynda bar bolsa-da, dürli walentlik ýagdaýlaryny we diňe L2,3 gyrasy ýa-da L2/L3 intensiwlik gatnaşygy boýunça utgaşyklygy kesgitlemek mesele bolmagynda galýar. Bu bolsa soňky spektre täsir edýän dürli faktorlaryň çylşyrymlylygy sebäpli dowam edýän ara alnyp maslahatlaşylýan mesele bolup galýar41.
Ýokarda beýan edilen saýlanan gyzyklanma sebitleriniň himiki ýagdaýyndaky spektral tapawutlardan başga-da, esasy elementleriň Cr we Fe-niň global himiki heterojenligi hem nusga ýüzünde alnan ähli XAS spektrlerini K-ortaça klasterleşdirme usulyny ulanyp klassifikasiýa etmek arkaly bahalandyryldy. . Cr L gyra profilleri 5-nji suratda görkezilen gyzgyn işlenen we sowuk rulonly nusgalarda giňişlikde paýlanan iki optimal klasteri emele getirmek üçin gurnaldy. XAS Cr spektrleriniň iki sentroidi deňeşdirilip bilinýändigi üçin, ýerli gurluş üýtgeşmeleriniň meňzeş hasaplanmaýandygy aýdyňdyr. Iki klasteriň bu spektral görnüşleri Cr2O342-e laýyk gelýän görnüşler bilen diýen ýaly birmeňzeşdir, bu bolsa Cr2O3 gatlaklarynyň SDSS-de deňeşdirme boýunça deň aralykda ýerleşýändigini aňladýar.
Cr L K-gyra sebit klasterlerini aňladýar, b bolsa degişli XAS merkez gatlaklarydyr. Sowuk ýaýradylan SDSS-iň K-orta X-PEEM deňeşdirmesiniň netijeleri: K-orta klasterleriniň c Cr L2.3 gyra sebitini we degişli XAS merkez gatlaklaryny d aňladýar.
Has çylşyrymly FeL gyra kartalaryny görkezmek üçin, gyzgyn işlenen we sowuk rulonlanan nusgalar üçin degişlilikde dört we bäş optimizirlenen klaster we olaryň degişli sentroidleri (spektral profiller) ulanyldy. Şonuň üçin, Fe2+ we Fe3+-iň prosentini (%) 4-nji suratda görkezilen LCF-ni sazlamak arkaly alyp bolýar. Ýerüsti oksid plyonkasynyň mikrohimiki deň dälligini ýüze çykarmak üçin Fe0-iň funksiýasy hökmünde psewdoelektrod potensialy Epseudo ulanyldy. Epseudo takmynan garyşdyrma düzgüni bilen bahalandyrylýar,
bu ýerde \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) degişlilikde \(\rm{Fe} + 2e^ – \ to \rm { Fe}^{2 + (3 + )}\) deňdir. Pes potensially sebitlerde Fe3+ birleşmesiniň mukdary ýokary bolýar. Termiki deformasiýa edilen nusgalardaky potensial paýlanyşy gatlakly häsiýete eýedir we iň ýokary üýtgemesi takmynan 0,119 V (6a, b surat). Bu potensial paýlanyşy ýerüsti topografiýa bilen berk baglanyşyklydyr (6a surat). Aşakdaky laminar içki gatlakda başga pozisiýa bagly üýtgeşmeler syn edilmedi (6b surat). Tersine, sowuk ýaýradylan SDSS-de Fe2+ we Fe3+ dürli mazmunly dürli oksidleriň baglanyşygy üçin psewdopotensialyň deň däl tebigatyny synlap bolýar (6c, d surat). Fe3+ oksidleri we/ýa-da (oksi)gidroksidleri polatdaky posuň esasy düzüm bölekleri bolup, kisloroda we suwa geçirgendir50. Bu ýagdaýda, Fe3+ baý adalar ýerli derejede ýaýran hasaplanýar we poslanan ýerler hökmünde kabul edilip bilner. Şol bir wagtyň özünde, potensialyň absolýut gymmatyndan has köp potensial meýdanyndaky gradient işjeň poslama ýerleriniň ýerleşişi üçin görkeziji hökmünde ulanylyp bilner. Sowuk sündürilen SDSS-iň ýüzünde Fe2+ we Fe3+-iň bu deň däl paýlanyşy ýerli himiýany üýtgedip we oksid plýonkasynyň dargamagynda we poslama reaksiýalarynda has amaly işjeň ýüz meýdanyny üpjün edip biler, şeýlelik bilen aşagyndaky metal matrisasynyň üznüksiz poslamagyna mümkinçilik berip, içki poslama ýüze çykýar. häsiýetleriň heterojenligi we passiwleşdiriji gatlagyň gorag häsiýetleriniň peselmegi.
Sowuk ýaýradylan SDSS-iň gyzgyn deformasiýa edilen X-PEEM ac we df-niň Fe L2.3 gyra sebitindäki K-klasterleri we degişli XAS sentroidlerini aňladýar. a, d X-PEEM suratlarynyň üstüne goýlan K-klaster grafikleri. Hasaplanan psewdoelektrod potensialy (Epseudo) K-klaster grafiki bilen birlikde agzalýar. X-PEEM suratynyň ýagtylygy, 2-nji suratdaky reňk ýaly, rentgen şöhlesiniň siňdiriliş intensiwligine proporsionaldyr.
Cr deňeşdirme boýunça birmeňzeş, ýöne Fe-niň dürli himiki ýagdaýy gyzgyn işlenen we sowuk ýaýradylan Ce-2507-de dürli oksid plýonkasynyň zeperlenmegine we korroziýa görnüşlerine getirýär. Sowuk ýaýradylan Ce-2507-niň bu häsiýeti gowy öwrenildi. Bu diýen ýaly neýtral işde daşky howada Fe-niň oksidleriniň we gidroksidleriniň emele gelmegine gelende, reaksiýalar aşakdaky ýaly:
Ýokardaky reaksiýalar X-PEEM analizine esaslanýan aşakdaky senariýalarda bolup geçýär. Fe0-a laýyk gelýän kiçijik egin esasy metal demir bilen baglanyşyklydyr. Metall Fe-niň daşky gurşaw bilen reaksiýasy Fe(OH)2 gatlagynyň emele gelmegine getirýär (deňleme (5)), bu bolsa Fe L-gyrasyndaky XAS-da Fe2+ signalyny güýçlendirýär. Howada uzak wagtlap bolmak Fe(OH)252,53-den soň Fe3O4 we/ýa-da Fe2O3 oksidleriniň emele gelmegine sebäp bolup biler. Fe-niň iki durnukly görnüşi, Fe3O4 we Fe2O3, Cr3+ baý gorag gatlagynda hem emele gelip biler, olaryň Fe3O4 deň we ýapyşykly gurluşyny halaýar. Ikisiniň hem bolmagy garyşyk oksidlenme derejelerine getirýär (XAS-1 spektri). XAS-2 spektri esasan Fe3O4-e gabat gelýär. XAS-3 spektrleriniň birnäçe ýerde synlanylmagy γ-Fe2O3-e doly öwrülmegini görkezýär. Açylan rentgen şöhleleriniň penetrasiýa çuňlugy takmynan 50 nm bolany üçin, aşaky gatlakdan gelýän signal A depesiniň has ýokary intensiwligine getirýär.
XPA spektri oksid plyonkasyndaky Fe komponentiniň Cr oksid gatlagy bilen birleşdirilen gatlakly gurluşa eýedigini görkezýär. Bu işde Cr2O3 gatlagynyň deň bolmagyna garamazdan, Cr2O3-iň korroziýa wagtynda ýerli deň dälligi sebäpli passiwasiýa alamatlaryndan tapawutlylykda, bu ýagdaýda, esasanam sowuk rulonly nusgalar üçin pes korroziýa garşylygy syn edilýär. Synlanan hereketi ýokarky gatlakdaky (Fe) himiki oksidlenme derejesiniň heterojenligi hökmünde düşünip bolýar, bu bolsa korroziýa işine täsir edýär. Ýokarky gatlagyň (demir oksidi) we aşaky gatlagyň (hrom oksidi)52,53 birmeňzeş stehiometriýasy sebäpli olaryň arasyndaky has gowy özara täsir (ýapyşma) torda metal ýa-da kislorod ionlarynyň haýal daşalmagyna getirýär, bu bolsa öz gezeginde korroziýa garşylygynyň ýokarlanmagyna getirýär. Şonuň üçin üznüksiz stehiometriki gatnaşyk, ýagny Fe-niň bir oksidlenme derejesi, stehiometriki üýtgeşmelerden has gowudyr. Yssylyk bilen deformasiýa edilen SDSS has deň ýüzli, has dykyz gorag gatlagy we has gowy korroziýa garşylygyna eýedir. Sowuk ýaýradylan SDSS üçin bolsa, gorag gatlagynyň aşagynda Fe3+ baý adalaryň bolmagy ýüziň bitewüligini bozýar we golaýdaky substrat bilen galwaniki korroziýa döredýär, bu bolsa Rp-niň keskin peselmegine getirýär (1-nji tablisa). EIS spektri we onuň korroziýa garşylygy peselýär. Plastik deformasiýa sebäpli Fe3+ baý adalaryň ýerli paýlanyşynyň esasan korroziýa garşylygyna täsir edýändigini görmek bolýar, bu bolsa bu işde uly üstünlikdir. Şeýlelik bilen, bu gözleg plastik deformasiýa usuly bilen öwrenilen SDSS nusgalarynyň korroziýa garşylygynyň peselmeginiň spektroskopik mikroskopiki suratlaryny hödürleýär.
Mundan başga-da, iki fazaly polatlarda seýrek toprak elementleri bilen legirleme has gowy netije görkezse-de, spektroskopik mikroskopiýa maglumatlaryna görä, bu goşundy elementiň korroziýa häsiýeti babatda aýratyn polat matrisasy bilen özara täsiri belli däl. Ce signallarynyň peýda bolmagy (XAS M-gyralary arkaly) sowuk prokat wagtynda diňe birnäçe ýerde peýda bolýar, ýöne SDSS-iň gyzgyn deformasiýa wagtynda ýitip gidýär, bu bolsa birmeňzeş legirleme däl-de, polat matrisasynda Ce-niň ýerli çökündisini görkezýär. SDSS6,7-niň mehaniki häsiýetlerini düýpli gowulandyrmasa-da, seýrek toprak elementleriniň bolmagy goşulmalaryň ululygyny azaldýar we başlangyç sebitde54 çukurlaryň döremegine päsgel berýär diýlip hasaplanylýar.
Netijede, bu iş nanosölçegli komponentleriň himiki düzümini kesgitlemek arkaly seriý bilen modifisirlenen 2507 SDSS-iň korroziýasyna ýüzleý heterojenligiň täsirini açyp görkezýär. Biz näme üçin poslamaýan polat gorag oksid gatlagynyň aşagynda hem poslaýar diýen soraga onuň mikrostrukturyny, ýüzleý himiýasyny we K-orta klasterleşdirmesini ulanyp signal işlemesiniň mukdaryny kesgitlemek arkaly jogap berýäris. Fe3+ baý adalaryň, şol sanda garyşyk Fe2+/Fe3+-iň tutuş aýratynlygy boýunça oktaedr we tetraedr koordinasiýasynyň, sowuk ýaýradylan oksid plýonkasy SDSS-iň zeperlenmeginiň we korroziýasynyň çeşmesi bolup durýandygy anyklandy. Fe3+ agdyklyk edýän nanoadalar, ýeterlik stehiometrik Cr2O3 passiwleşdiriji gatlagyň barlygynda-da, korroziýa garşylygynyň pes bolmagyna getirýär. Nanoölçegli himiki heterojenligiň korroziýa täsirini kesgitlemekdäki usulyýet ösüşlerinden başga-da, dowam edýän işleriň polat öndürmek wagtynda poslamaýan polatlaryň korroziýa garşylygyny ýokarlandyrmak üçin inženerçilik proseslerine ylham bermegine garaşylýar.
Bu gözlegde ulanylan Ce-2507 SDSS külçesini taýýarlamak üçin, arassa demir turba bilen möhürlenen Fe-Ce esasy erginini öz içine alýan garyşyk düzüm, 150 kg orta ýygylykly induksiýa peçinde eredilip, ereýän polat öndürildi we galypa guýuldy. Ölçenen himiki düzümler (wt%) Goşmaça 2-nji tablisada görkezilen. Küýçeler ilki gyzgyn usulda bloklara dökülip çykarylýar. Soňra gaty ergin ýagdaýynda polat almak üçin 1050°C-de 60 minutlap ýumşadylýar we soňra otagyň temperaturasyna çenli suwda sowadylýar. Öwrenilen nusgalar fazalary, dänejik ölçeglerini we morfologiýasyny öwrenmek üçin TEM we DOE ulanyp jikme-jik öwrenildi. Nusgalar we önümçilik prosesi barada has jikme-jik maglumatlary beýleki çeşmelerden tapyp bolýar6,7.
Gyzgyn kompressiýa üçin silindrik nusgalar (φ10 mm×15 mm) silindriň okunyň blokyň deformasiýa ugryna parallel bolmagy üçin işlenip düzüldi. Ýokary temperatura kompressiýasy 1000-1150°C aralygynda dürli temperaturalarda Gleeble-3800 termal simulýatory arkaly 0,01-10 s-1 aralygynda yzygiderli deformasiýa tizliginde geçirildi. Deformasiýadan öň, temperatura gradientini ýok etmek üçin nusgalar saýlanan temperaturada 2 minutlap 10°C s-1 tizlikde gyzdyryldy. Temperatura deňligine ýetilenden soň, nusga 0,7 hakyky deformasiýa gymmatyna çenli deformasiýa edildi. Deformasiýadan soň, deformasiýa edilen gurluşy saklamak üçin nusgalar derrew suw bilen öçürildi. Soňra berklenen nusga kompressiýa ugryna parallel kesilýär. Bu anyk gözleg üçin, synlanan mikrogatylyk beýleki nusgalardan ýokary bolandygy sebäpli, 1050°C, 10 s-1 gyzgyn deformasiýa şerti bolan nusgany saýladyk7.
Ce-2507 gaty erginiň uly (80 × 10 × 17 mm3) nusgalary LG-300 üç fazaly asinxron iki rulonly degirmende ulanyldy, ol ähli beýleki deformasiýa derejeleriniň arasynda iň gowy mehaniki häsiýetlere eýe boldy6. Her ýol üçin deformasiýa tizligi we galyňlygyň peselmegi degişlilikde 0,2 m·s-1 we 5% -e deňdir.
SDSS elektrohimiki ölçegleri üçin Autolab PGSTAT128N elektrohimiki iş stansiýasy ulanyldy, galyňlygy 90% azaltmaga çenli sowuk prokatdan soň (1.0 deň hakyky deformasiýa) we 1050°C-de 10 s-1 gyzgyn preslemeden soň 0.7 hakyky deformasiýa çenli ulanyldy. Iş stansiýasynda gözegçilik elektrody hökmünde doýgun kalomel elektrody, grafit garşy elektrody we işçi elektrod hökmünde SDSS nusgasy bolan üç elektrodly öýjük bar. Nusgalar diametri 11.3 mm bolan silindrlere kesildi, olaryň gapdallaryna mis simler lehimlendi. Soňra nusgalar epoksi bilen berkidildi, işçi elektrod hökmünde 1 sm2 iş açyk meýdany galdyryldy (silindrik nusganyň aşaky tarapy). Epoksidi berkidende we soňra zymgyrlamakda we ýarylmazlykdan gaça durmak üçin seresap boluň. Iş ýüzleri 1 μm bölejik ölçegli almaz zymgyrlamak suspenziýasy bilen zymgyrlandy we zymgyrlandy, distillenen suw we etanol bilen ýuwuldy we sowuk howada guradyldy. Elektrokimiki ölçeglerden öň, jylaňlanan nusgalar tebigy oksid plyonkasyny emele getirmek üçin birnäçe gün howada saklandy. ASTM maslahatlaryna laýyklykda HCl bilen pH = 1.0 ± 0.01-e çenli durnuklaşdyrylan FeCl3 suwly ergini (6.0 wt%) poslama polat55-iň poslamagyny çaltlaşdyrmak üçin ulanylýar, sebäbi ol güýçli oksidleşdiriji ukyby we pes pH G48 we A923 daşky gurşaw standartlary bolan hlorid ionlarynyň gatnaşmagynda poslaýar. Islendik ölçegleri geçirmezden öň, nusgany synag erginine 1 sagatlap batyryň, şonuň üçin diýen ýaly durnukly ýagdaýa ýetiň. Gaty ergin, gyzgyn emele getirilen we sowuk ýaýradylan nusgalar üçin, impedans ölçegleri degişlilikde 0.39, 0.33 we 0.25 V açyk zynjyr potensiallarynda (OPC), 1 105-den 0.1 Gts-e çenli ýygylyk diapazonynda, 5 mV amplituda bilen geçirildi. Maglumatlaryň gaýtalanmagyny üpjün etmek üçin ähli himiki synaglar şol bir şertlerde azyndan 3 gezek gaýtalandy.
HE-SXRD ölçegleri üçin, Kanadanyň CLS şäherindäki Brockhouse ýokary energiýaly wiggleriň şöhle fazasynyň düzümini kesgitlemek üçin 1 × 1 × 1,5 mm3 ölçegli gönüburçly dupleks polat bloklar ölçeldi56. Maglumat ýygnamak otagyň temperaturasynda Debye-Scherrer geometriýasynda ýa-da geçirijilik geometriýasynda geçirildi. LaB6 kalibratory bilen kalibrlenen rentgen tolkun uzynlygy 0,212561 Å bolup, bu 58 keV-e deňdir, bu bolsa laboratoriýada rentgen çeşmesi hökmünde giňden ulanylýan Cu Kα (8 keV)-den has ýokarydyr. Nusga detektordan 740 mm uzaklykda ýerleşýärdi. Her bir nusganyň anyklaýyş göwrümi 0,2 × 0,3 × 1,5 mm3 bolup, ol şöhle ölçegine we nusganyň galyňlygyna baglylykda kesgitlenýär. Ähli maglumatlar Perkin Elmer meýdan detektory, tekiz panelli rentgen detektory, 200 µm piksel, 40 × 40 sm2, 0,3 s ekspozisiýa wagty we 120 kadr ulanylyp ýygnaldy.
Saýlanan iki model ulgamynyň X-PEEM ölçegleri MAX IV laboratoriýasyndaky (Lund, Şwesiýa) Beamline MAXPEEM PEEM soňky stansiýasynda geçirildi. Nusgalar elektrohimiki ölçegler üçin bolşy ýaly taýýarlanyldy. Taýýarlanan nusgalar birnäçe gün howada saklandy we sinhrotron fotonlar bilen şöhlelendirilmezden öň örän ýokary wakuum kamerasynda gazsyzlandyryldy. Şöhle çyzygynyň energiýa çözgüdi, foton energiýasynyň E3/2 , 57-e baglylygy bilen N2-de hv = 401 eV golaýyndaky gyjyndyrma sebitinde N 1 s-den 1\(\pi _g^ \ast\)-e çenli ion çykym spektrini ölçemek arkaly alyndy. Ýakynlaşma spektrleri ölçenen energiýa aralygynda ΔE (spektral çyzygynyň giňligi) takmynan 0,3 eV berdi. Şonuň üçin, Fe 2p L2,3 gyrasy, Cr 2p L2,3 gyrasy, Ni 2p L2,3 gyrasy we Ce M4,5 gyrasy üçin Si 1200-çyzykly mm−1 torly üýtgedilen SX-700 monohromatoryny ulanmak arkaly şöhle liniýasynyň energiýa çözgüdi E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 we akym ≈1012 ph/s diýlip kesgitlenildi. Şonuň üçin, Fe 2p L2.3 gyrasy, Cr 2p L2.3 gyrasy, Ni 2p L2.3 gyrasy we Ce M4.5 gyrasy üçin Si 1200-çyzykly mm−1 torly üýtgedilen SX-700 monohromatoryny ulanmak arkaly şöhle liniýasynyň energiýa çözgüdi E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 we akym ≈1012 ph/s diýlip kesgitlenildi. Таким обромом, адгетическое разрешение канала пучка было оценено как E / ∆E = 700 эВ / 0,3 эВ> 2000 и поток ≈1012 ф / с при использовании модифицированного монохро ворора SX-700 с ретлчов Си 1200 кромка Cr 2p L2,3, кромка Ni 2p L2,3 и кромка Ce M4,5. Şeýlelik bilen, Fe gyrasy 2p L2,3, Cr gyrasy 2p L2.3, Ni gyrasy 2p L2.3 we Ce gyrasy M4.5 üçin 1200 çyzyk/mm Si torly üýtgedilen SX-700 monohromatoryny ulanyp, şöhle kanalynyň energiýa çözgüdi E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 we akym ≈1012 f/s hökmünde kesgitlenildi.因此，光束线能量分辨率估计为 E / ΔE = 700 eV / 0.3 eV> 2000 和通量≈1012 ph / s ，通过使用带有 Si 1200 线 mm-1 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 分辨率 为 δ δ = 700 EV / 0.3 EV> 2000 和 ≈1012 PH / S ， 使用 带有 1200 线 mm-1 光栅 的 X SX-700 于 于 于 用 用 用 Fe 2p L2.3 边缘、 Cr 2p L2.3 边缘、 Ni 2pŞeýlelik bilen, 1200 setirlik Si torly üýtgedilen SX-700 monohromator ulanylanda. 3, Cr gyrasy 2p L2.3, Ni gyrasy 2p L2.3 we Ce gyrasy M4.5.Foton energiýasyny 0,2 eV ädimde skanirläň. Her energiýada PEEM suratlary 2 x 2 binli süýümli birikdirilen TVIPS F-216 CMOS detektory arkaly ýazylyp alyndy, bu bolsa 20 µm görüş meýdanynda 1024 x 1024 piksel çözgüdini üpjün edýär. Suratlaryň ekspozisiýa wagty 0,2 s bolup, ortaça 16 kadr boldy. Fotoelektron surat energiýasy ikinji derejeli elektron signalyny iň ýokary derejede üpjün etjek görnüşde saýlanyldy. Ähli ölçegler çyzykly polýarlaşdyrylan foton şöhlesi ulanylyp, adaty düşüşde geçirildi. Ölçegler barada has giňişleýin maglumat öňki gözlegde tapyp bolýar. Umumy elektron çykymlylygyny (TEY) anyklaýyş režimini we onuň X-PEEM49-da ulanylyşyny öwrenenden soň, bu usulyň synag çuňlugynyň Cr signaly üçin takmynan 4-5 nm we Fe üçin takmynan 6 nm boljakdygy çaklanylýar. Cr çuňlugy oksid plýonkasynyň galyňlygyna (~4 nm)60,61 örän ýakyn, Fe çuňlugy bolsa galyňlykdan uly. Fe L-iň gyrasynda ýygnalýan XRD, matrisadan demir oksidleriniň we Fe0-iň XRD-niň garyndysydyr. Birinji ýagdaýda, çykarylýan elektronlaryň intensiwligi TEY-e goşant goşýan ähli mümkin bolan elektron görnüşlerinden gelip çykýar. Şeýle-de bolsa, arassa demir signaly elektronlaryň oksid gatlagyndan ýüze geçmegi we analizator tarapyndan ýygnalmagy üçin has ýokary kinetik energiýany talap edýär. Bu ýagdaýda, Fe0 signaly esasan LVV Auger elektronlary, şeýle hem olaryň çykarýan ikinji derejeli elektronlary sebäpli bolýar. Mundan başga-da, bu elektronlaryň goşýan TEY intensiwligi elektron gaçyş ýolunda pese gaçýar we demir XAS kartasyndaky Fe0 spektral jogabyny has-da azaldýar.
Maglumat gazyp almagy maglumat kubuna (X-PEEM maglumatlary) integrasiýa etmek köp ölçegli çemeleşmede degişli maglumatlary (himiki ýa-da fiziki häsiýetler) çykarmakda möhüm ädimdir. K-orta klasterleşdirme maşyn görmesi, surat işleme, gözegçiliksiz nusga tanamak, emeli intellekt we klassifikasiýa analizi ýaly birnäçe ugurlarda giňden ulanylýar. Mysal üçin, K-orta klasterleşdirme giperspektral surat maglumatlaryny klasterleşdirmekde gowy netije görkezdi. Prinsip boýunça, köp aýratynlykly maglumatlar üçin K-orta algoritmi olary atributlary (foton energiýa häsiýetleri) baradaky maglumatlara esaslanyp aňsatlyk bilen toparlap bilýär. K-orta klasterleşdirme maglumatlary K-gapmaýan toparlara (klasterlere) bölmek üçin gaýtalanýan algoritmdir, bu ýerde her piksel polat mikrostruktur düzüminde himiki deňsizligiň giňişlik paýlanyşyna baglylykda belli bir klastere degişli bolýar. K-orta algoritmi iki tapgyry öz içine alýar: birinji tapgyrda K santroidleri hasaplanýar, ikinji tapgyrda bolsa her nokada goňşy santroidleri bolan klaster berilýär. Klasteriň agyrlyk merkezi şol klaster üçin maglumat nokatlarynyň (XAS spektriniň) arifmetik ortaçasy hökmünde kesgitlenýär. Goňşy sentroidleri Ýewklid aralygy hökmünde kesgitlemek üçin dürli aralyklar bar. px,y giriş şekili üçin (bu ýerde x we ​​y piksellerde çözgüt), CK klasteriň agyrlyk merkezidir; soňra bu şekil K-means63 ulanyp K klasterlerine bölünip (klasterlenip) bilner. K-means klasterleşdirme algoritminiň soňky ädimleri:
2-nji ädim. Häzirki sentroide görä ähli pikselleriň agzalygyny hasaplaň. Mysal üçin, ol merkez bilen her pikseliň arasyndaky Ýewklid aralygy d-den hasaplanýar:
3-nji ädim Her pikseli iň ýakyn merkez merkezine belläň. Soňra K merkez merkeziniň pozisiýalaryny aşakdaky ýaly gaýtadan hasaplaň:
4-nji ädim. Sentroidler birleşýänçä prosesi gaýtalaň ((7) we (8) deňlemeler). Soňky klasterleşdirme hiliniň netijeleri başlangyç sentroidleriň iň gowy saýlanmagy bilen berk baglanyşyklydyr. Polat suratlaryň PEEM maglumat gurluşy üçin, adatça, X (x × y × λ) 3D massiw maglumatlarynyň kubydyr, x we ​​y oklary bolsa giňişlik maglumatlaryny (piksel çözgüdi) görkezýär we λ ok foton energiýasynyň spektral suratyna gabat gelýär. K-ortaça algoritmi pikselleri (klasterleri ýa-da kiçi bloklary) spektral aýratynlyklaryna görä bölmek we her bir analizator üçin iň gowy sentroidleri (XAS spektral profillerini) çykarmak arkaly X-PEEM maglumatlarynda gyzyklanma döredýän sebitleri öwrenmek üçin ulanylýar. klaster). Ol giňişlik paýlanyşyny, ýerli spektral üýtgeşmelerini, oksidlenme häsiýetini we himiki ýagdaýlary öwrenmek üçin ulanylýar. Mysal üçin, K-ortaça klasterleşdirme algoritmi gyzgyn işlenen we sowuk ýaýradylan X-PEEM-de Fe L-gyra we Cr L-gyra sebitleri üçin ulanyldy. Optimal klasterleri we sentroidleri tapmak üçin dürli sanly K klasterleri (mikrogurluş sebitleri) synagdan geçirildi. Bu sanlar görkezilende, pikseller degişli klaster sentroidlerine gaýtadan bellenýär. Her bir reňk paýlanyşy klasteriň merkezine gabat gelýär we himiki ýa-da fiziki obýektleriň giňişlikdäki ýerleşişini görkezýär. Çykarylan sentroidler arassa spektrleriň çyzykly utgaşmasydyr.
Bu gözlegiň netijelerini goldaýan maglumatlar degişli WC awtorynyň makul talaby boýunça elýeterlidir.
Sieurin, H. we Sandström, R. Kebşirlenen iki gatlakly polatdan ýasalan döwülme çydamlylygy. Sieurin, H. we Sandström, R. Kebşirlenen iki gatlakly polatdan ýasalan döwülme çydamlylygy. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. we Sandström, R. Kebşirlenen ikitaraplaýyn polatdan ýasalan döwülme çydamlylygy. 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 сварныхуплексных нержавеющих сталей. Sieurin, H. we Sandström, R. Kebşirlenen ikitaraplaýyn polatlaryň döwülme çydamlylygy.Britannia. Bölek bölegi. tüý. 73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH we Van Der Merwe, J. Saýlanan organiki kislotalarda we organiki kislota/hlorid gurşawlarynda ikitaraplaýyn poslamaýan polatlaryň korroziýa garşylygy. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH we Van Der Merwe, J. Saýlanan organiki kislotalarda we organiki kislota/hlorid gurşawlarynda ikitaraplaýyn poslamaýan polatlaryň korroziýa garşylygy.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. we Van Der Merwe, J. Käbir organiki kislotalar we organiki kislotalar/hloridler bolan gurşawlarda ikitaraplaýyn poslamaýan polatlaryň korroziýa garşylygy. 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 poslamaýan polat 在选定的 organiki 酸和 organiki 酸 / hlorlanan gurşaw 的耐而性性。Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. we Van Der Merwe, J. Organiki kislotalaryň we organiki kislotalaryň/hloridleriň saýlanan gurşawlarynda ikitaraplaýyn poslamaýan polatlaryň korroziýa garşylygy.saklaýjy. Materiallar usullary 57, 107–117 (2010).
Barrera, S. we başg. Fe-Al-Mn-C dupleks erginleriniň korroziýa-oksidleşdiriji häsiýeti. Materials 12, 2572 (2019).
Lewkov, L., Şurygin, D., Dub, W., Kosyrew, K. we Balikoýew, A. Gaz we nebit önümçiligi üçin täze nesil super dupleks polatlar. Lewkov, L., Şurygin, D., Dub, W., Kosyrew, K. we Balikoýew, A. Gaz we nebit önümçiligi üçin täze nesil super dupleks polatlar.Lewkow L., Şurygin D., Dub W., Kosyrew K., Balikoýew A. Nebit we gaz önümçilik enjamlary üçin super dupleks polatlaryň täze nesli.Lewkow L., Şurygin D., Dub W., Kosyrew K., Balikoýew A. Gaz we nebit önümçilik enjamlary üçin super dupleks polatlaryň täze nesli. Webinar E3S 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. we Uthaisangsuk, V. 2507 markaly ikitaraplaýyn polatdan ýasalan gyzgyn deformasiýanyň häsiýetini öwrenmek. Metall. Kingklang, S. we Uthaisangsuk, V. 2507 markaly ikitaraplaýyn polatdan ýasalan gyzgyn deformasiýanyň häsiýetini öwrenmek. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Kingklang, S. we Uthaisangsuk, V. 2507 görnüşli ikitaraplaýyn polatdan ýasalan gyzgyn deformasiýanyň özüni alyp barşynyň öwrenilmegi. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 双相不锈钢 2507 级热变形行为的研究。 Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 级热变形行为的研究。Kingklang, S. we Utaisansuk, V. 2507 görnüşli ikitaraplaýyn polatdan ýasalan metalyň gyzgyn deformasiýa häsiýetini öwrenmek.alma mater. trans. 48, 95–108 (2017).
Zhou, T. we beýlekiler. Serium bilen modifisirlenen super dupleks SAF 2507 polatdan ýasalan polatyň mikrostrukturyna we mehaniki häsiýetlerine gözegçilik edilýän sowuk prokatyň täsiri. Alma mater. Ylym. Britaniýa. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. we başg. Serium bilen modifisirlenen super-dupleks SAF 2507 polatdan ýasalan polatyň termiki deformasiýasyndan dörän gurluş we mehaniki häsiýetler. J. Alma mater. saklaýyş çelek. tehnologiýa. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. we Zheng, K. Seýrek ýer elementleriniň awstenit polatynyň ýokary temperatura oksidlenme häsiýetine täsiri. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. we Zheng, K. Seýrek ýer elementleriniň awstenit polatynyň ýokary temperatura oksidlenme häsiýetine täsiri.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. we Zheng K. Seýrek ýer elementleriniň ýokary temperatura oksidleşmesi şertlerinde austenitik polatlaryň hereketine täsiri. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. 稀土元素对奥氏体钢高温氧化行为的影响。 Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. we Zheng K. Seýrek ýer elementleriniň ýokary temperatura oksidleşmesinde austenitik polatlaryň hereketine täsiri.koros. ylym. 164, 108359 (2020).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. we Sun, S. Ce-niň 27Cr-3.8Mo-2Ni superferritik polatlaryň mikrostrukturyna we häsiýetlerine täsiri. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. we Sun, S. Ce-niň 27Cr-3.8Mo-2Ni superferritik polatlaryň mikrostrukturyna we häsiýetlerine täsiri.Li Y., Yang G., Jiang Z., Chen K. we Sun S. Se-niň superferritli polatlaryň 27Cr-3,8Mo-2Ni mikrostrukturasyna we häsiýetlerine täsiri. Li, Y .., Yangaň, G., Jiang, Z., Çen, C. & Gün, 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. we Sun, S. Ce-niň 27Cr-3.8Mo-2Ni super polatdan ýasalan polatyň mikrostrukturyna we häsiýetlerine täsiri. Li, Y .., Yangaň, G., Jiang, Z., Çen, C. & Gün, S. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. we Sun, S. Ce-niň superferritli polat 27Cr-3,8Mo-2Ni-niň mikrostrukturasyna we häsiýetlerine täsiri.Demir alamaty. Steelmak 47, 67–76 (2020).