Salamat sa pagbisita sa Nature.com.Ang bersyon ng browser na iyong ginagamit ay may limitadong suporta sa CSS.Para sa pinakamagandang karanasan, inirerekomenda namin na gumamit ka ng na-update na browser (o huwag paganahin ang Compatibility Mode sa Internet Explorer).Pansamantala, upang matiyak ang patuloy na suporta, ire-render namin ang site nang walang mga istilo at JavaScript.
Ang malawakang ginagamit na hindi kinakalawang na asero at ang mga wrought na bersyon nito ay lumalaban sa kaagnasan sa mga kondisyon ng kapaligiran dahil sa passivation layer na binubuo ng chromium oxide.Ang kaagnasan at pagguho ng bakal ay tradisyonal na nauugnay sa pagkasira ng mga layer na ito, ngunit bihira sa antas ng mikroskopiko, depende sa pinagmulan ng inhomogeneity ng ibabaw.Sa gawaing ito, ang nanoscale surface chemical heterogeneity na nakita ng spectroscopic microscopy at chemometric analysis ay hindi inaasahang nangingibabaw sa decomposition at corrosion ng cold rolled cerium modified super duplex stainless steel 2507 (SDSS) sa panahon ng mainit na pag-uugali ng pagpapapangit nito.kabilang panig.Bagaman ang X-ray photoelectron microscopy ay nagpakita ng medyo pare-parehong saklaw ng natural na Cr2O3 layer, ang malamig na pinagsama na SDSS ay nagpakita ng hindi magandang resulta ng passivation dahil sa naisalokal na pamamahagi ng Fe3+ rich nanoislands sa Fe/Cr oxide layer.Ang kaalamang ito sa atomic level ay nagbibigay ng malalim na pag-unawa sa stainless steel corrosion at inaasahang makakatulong sa paglaban sa corrosion ng mga katulad na high-alloy na metal.
Mula nang maimbento ang hindi kinakalawang na asero, ang paglaban sa kaagnasan ng mga haluang metal ng ferrochromium ay naiugnay sa chromium, na bumubuo ng isang malakas na oxide/oxyhydroxide na nagpapakita ng pag-uugali ng passive sa karamihan ng mga kapaligiran.Kung ikukumpara sa conventional (austenitic at ferritic) stainless steels, super duplex stainless steels (SDSS) na may mas mahusay na corrosion resistance ay may superior mechanical properties1,2,3.Ang pinataas na lakas ng makina ay nagbibigay-daan para sa mas magaan at mas compact na mga disenyo.Sa kabaligtaran, ang matipid na SDSS ay may mataas na pagtutol sa pitting at crevice corrosion, na nagreresulta sa mas mahabang buhay ng serbisyo at mas malawak na aplikasyon sa pagkontrol ng polusyon, mga lalagyan ng kemikal, at industriya ng langis at gas sa malayo sa pampang4.Gayunpaman, ang makitid na hanay ng mga temperatura ng paggamot sa init at mahinang formability ay humahadlang sa malawak na praktikal na aplikasyon nito.Samakatuwid, ang SDSS ay binago upang mapabuti ang mga katangian sa itaas.Halimbawa, ang pagbabago ng Ce at mataas na pagdaragdag ng N 6, 7, 8 ay ipinakilala noong 2507 SDSS (Ce-2507).Ang angkop na konsentrasyon ng 0.08 wt.% rare earth element (Ce) ay may kapaki-pakinabang na epekto sa mga mekanikal na katangian ng DSS, dahil pinapabuti nito ang pagpipino ng butil at lakas ng hangganan ng butil.Ang wear at corrosion resistance, tensile strength at yield strength, at hot workability ay napabuti din9.Maaaring palitan ng malalaking halaga ng nitrogen ang mamahaling nilalaman ng nickel, na ginagawang mas epektibo ang SDSS10.
Kamakailan, ang SDSS ay na-plastic na deformed sa iba't ibang temperatura (mababang temperatura, malamig at mainit) upang makamit ang mahusay na mga katangian ng mekanikal6,7,8.Gayunpaman, ang mahusay na resistensya ng kaagnasan ng SDSS ay dahil sa pagkakaroon ng isang manipis na oxide film sa ibabaw, na apektado ng maraming mga kadahilanan, tulad ng pagkakaroon ng maraming mga phase na may iba't ibang mga hangganan ng butil, hindi ginustong precipitates at iba't ibang mga reaksyon.ang panloob na inhomogeneous microstructure ng iba't ibang austenitic at ferritic phase ay deformed 7 .Samakatuwid, ang pag-aaral ng mga katangian ng microdomain ng naturang mga pelikula sa antas ng elektronikong istraktura ay napakahalaga para sa pag-unawa sa kaagnasan ng SDSS at nangangailangan ng mga kumplikadong pamamaraan ng eksperimentong.Hanggang ngayon, ang mga surface-sensitive na pamamaraan tulad ng Auger electron spectroscopy11 at X-ray photoelectron spectroscopy12,13,14,15 pati na rin ang hard X-ray photoelectron photoelectron system ay nakikilala, ngunit kadalasan ay nabigong paghiwalayin, ang mga kemikal na estado ng parehong elemento sa iba't ibang mga punto sa espasyo sa nanoscale.Iniugnay ng ilang kamakailang pag-aaral ang lokal na oksihenasyon ng chromium sa naobserbahang pag-uugali ng kaagnasan ng 17 austenitic stainless steel, 18 martensitic stainless steel, at SDSS 19, 20. Gayunpaman, ang mga pag-aaral na ito ay pangunahing nakatuon sa epekto ng Cr heterogeneity (hal., Cr3+ oxidation state) sa corrosion resistance.Ang lateral heterogeneity sa mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento ay maaaring sanhi ng iba't ibang mga compound na may parehong mga sangkap na bumubuo, tulad ng mga iron oxide.Ang mga compound na ito ay nagmamana ng isang thermomechanically processed na maliit na sukat na malapit sa isa't isa, ngunit naiiba sa komposisyon at estado ng oksihenasyon16,21.Samakatuwid, ang pagsisiwalat ng pagkasira ng mga pelikulang oxide at pagkatapos ay ang pitting ay nangangailangan ng pag-unawa sa inhomogeneity sa ibabaw sa antas ng mikroskopiko.Sa kabila ng mga kinakailangang ito, ang mga quantitative assessment tulad ng lateral oxidation heterogeneity, lalo na ng iron sa nano/atomic scale, ay kulang pa rin at ang kanilang kahalagahan para sa corrosion resistance ay nananatiling hindi ginalugad.Hanggang kamakailan lamang, ang estado ng kemikal ng iba't ibang elemento, tulad ng Fe at Ca, ay inilarawan sa dami sa mga sample ng bakal gamit ang malambot na X-ray photoelectron microscopy (X-PEEM) sa mga pasilidad ng radiation ng nanoscale synchrotron.Kasama ng mga chemically sensitive na X-ray absorption spectroscopy (XAS) techniques, ang X-PEEM ay nagbibigay-daan sa pagsukat ng XAS na may mataas na spatial at spectral na resolution, na nagbibigay ng kemikal na impormasyon tungkol sa elemental na komposisyon at ang kemikal na estado nito na may spatial na resolusyon hanggang sa nanometer scale 23 .Ang spectroscopic na obserbasyon ng lugar ng pagsisimula sa ilalim ng mikroskopyo ay nagpapadali sa mga lokal na eksperimento sa kemikal at maaaring spatially na ipakita ang dati nang hindi na-explore na mga pagbabago sa kemikal sa Fe layer.
Ang pag-aaral na ito ay nagpapalawak ng mga pakinabang ng PEEM sa pag-detect ng mga pagkakaiba ng kemikal sa nanoscale at nagpapakita ng isang insightful na paraan ng pagsusuri sa ibabaw ng antas ng atomic para sa pag-unawa sa pag-uugali ng kaagnasan ng Ce-2507.Gumagamit ito ng K-means cluster chemometric data24 upang imapa ang pandaigdigang komposisyon ng kemikal (heterogeneity) ng mga elementong kasangkot, kasama ang kanilang mga kemikal na estado na ipinakita sa isang istatistikal na representasyon.Hindi tulad ng conventional corrosion na dulot ng chromium oxide film breakdown, ang kasalukuyang mahinang passivation at mahinang corrosion resistance ay iniuugnay sa localized na Fe3+ rich nanoislands malapit sa Fe/Cr oxide layer, na maaaring isang pag-atake ng protective oxide.Ito ay bumubuo ng isang pelikula sa lugar at nagiging sanhi ng kaagnasan.
Ang kinakaing unti-unting pag-uugali ng deformed SDSS 2507 ay unang nasuri gamit ang mga pagsukat ng electrochemical.Sa fig.Ipinapakita ng Figure 1 ang Nyquist at Bode curves para sa mga napiling sample sa acidic (pH = 1) aqueous solution ng FeCl3 sa room temperature.Ang napiling electrolyte ay kumikilos bilang isang malakas na ahente ng oxidizing, na nagpapakilala sa pagkahilig ng film ng passivation na masira.Bagama't ang materyal ay hindi sumailalim sa stable na room temperature pitting, ang mga pagsusuring ito ay nagbigay ng insight sa mga potensyal na kaganapan sa pagkabigo at mga proseso ng post-corrosion.Ang katumbas na circuit (Fig. 1d) ay ginamit upang magkasya ang electrochemical impedance spectroscopy (EIS) spectra, at ang kaukulang mga resulta ng fitting ay ipinapakita sa Talahanayan 1. Lumitaw ang hindi kumpletong kalahating bilog kapag sinusuri ang solusyon na ginagamot at mainit na nagtrabaho na mga sample, habang ang katumbas na naka-compress na kalahating bilog ay malamig na pinagsama (Fig. 1b).Sa spectrum ng EIS, ang kalahating bilog na radius ay maaaring ituring bilang ang polarization resistance (Rp)25,26.Ang Rp ng solusyon na ginagamot sa SDSS sa Talahanayan 1 ay humigit-kumulang 135 kΩ cm-2, gayunpaman para sa hot worked at cold rolled SDSS makakakita tayo ng mas mababang halaga ng 34.7 at 2.1 kΩ cm–2 ayon sa pagkakabanggit.Ang makabuluhang pagbaba na ito sa Rp ay nagpapahiwatig ng masamang epekto ng plastic deformation sa passivation at corrosion resistance, tulad ng ipinapakita sa mga nakaraang ulat 27, 28, 29, 30.
a Nyquist, b, c Bode impedance at phase diagram, at isang katumbas na modelo ng circuit para sa d, kung saan ang RS ay ang electrolyte resistance, ang Rp ay ang polarization resistance, at ang QCPE ay ang pare-parehong phase element oxide na ginagamit upang i-modelo ang di-ideal na kapasidad (n) .Ang mga pagsukat ng EIS ay isinagawa sa potensyal na walang load.
Ang mga constant ng unang order ay ipinapakita sa Bode diagram at ang high frequency plateau ay kumakatawan sa electrolyte resistance RS26.Habang bumababa ang dalas, tumataas ang impedance at may nakitang anggulo ng negatibong bahagi, na nagpapahiwatig ng dominasyon ng kapasidad.Ang anggulo ng phase ay tumataas, pinapanatili ang pinakamataas na halaga nito sa isang medyo malawak na saklaw ng dalas, at pagkatapos ay bumababa (Larawan 1c).Gayunpaman, sa lahat ng tatlong kaso ang maximum na halagang ito ay mas mababa pa rin sa 90°, na nagpapahiwatig ng isang hindi perpektong capacitive na pag-uugali dahil sa capacitive dispersion.Kaya, ang QCPE constant phase element (CPE) ay ginagamit upang kumatawan sa interfacial capacitance distribution na nagmula sa surface roughness o inhomogeneity, lalo na sa mga tuntunin ng atomic scale, fractal geometry, electrode porosity, non-uniform potential, at surface dependent current distribution.Electrode geometry31,32.CPE impedance:
kung saan ang j ay ang haka-haka na numero at ω ay ang angular frequency.Ang QCPE ay isang frequency independent constant na proporsyonal sa aktibong bukas na lugar ng electrolyte.Ang n ay isang walang sukat na numero ng kapangyarihan na naglalarawan ng paglihis mula sa perpektong capacitive na pag-uugali ng isang kapasitor, ibig sabihin, mas malapit ang n sa 1, mas malapit ang CPE sa purong kapasidad, at kung ang n ay malapit sa zero, ito ay paglaban.Ang isang maliit na paglihis ng n, malapit sa 1, ay nagpapahiwatig ng hindi perpektong capacitive na pag-uugali ng ibabaw pagkatapos ng pagsubok sa polariseysyon.Ang QCPE ng cold rolled SDSS ay mas mataas kaysa sa mga katulad na produkto, na nangangahulugan na ang kalidad ng ibabaw ay hindi gaanong pare-pareho.
Alinsunod sa karamihan sa mga katangian ng paglaban sa kaagnasan ng mga hindi kinakalawang na asero, ang medyo mataas na nilalaman ng Cr ng SDSS sa pangkalahatan ay nagreresulta sa higit na paglaban sa kaagnasan ng SDSS dahil sa pagkakaroon ng isang passive protective oxide film sa ibabaw17.Ang passivating film na ito ay karaniwang mayaman sa Cr3+ oxides at/o hydroxides, pangunahin ang pagsasama ng Fe2+, Fe3+ oxides at/o (oxy)hydroxides 33 .Sa kabila ng parehong pagkakapareho sa ibabaw, passivating oxide layer, at walang nakikitang pinsala sa ibabaw, gaya ng tinutukoy ng mga mikroskopikong larawan,6,7 ang corrosion behavior ng hot-worked at cold-rolled SDSS ay iba at samakatuwid ay nangangailangan ng malalim na pag-aaral ng deformation microstructure at structural na katangian ng bakal.
Ang microstructure ng deformed stainless steel ay dami na sinisiyasat gamit ang panloob at synchrotron high-energy X-ray (Mga Karagdagang Larawan 1, 2).Ang isang detalyadong pagsusuri ay ibinigay sa Karagdagang Impormasyon.Bagama't higit na tumutugma ang mga ito sa uri ng pangunahing yugto, ang mga pagkakaiba sa mga bahagi ng dami ng bahagi ay matatagpuan, na nakalista sa Karagdagang Talahanayan 1. Ang mga pagkakaibang ito ay maaaring maiugnay sa mga hindi magkakatulad na bahagi ng bahagi sa ibabaw, gayundin ang mga volumetric na bahagi ng bahagi na ginanap sa iba't ibang lalim.pagtuklas sa pamamagitan ng X-ray diffraction.(XRD) na may iba't ibang mapagkukunan ng enerhiya ng mga photon ng insidente.Ang medyo mas mataas na proporsyon ng austenite sa cold rolled specimens, na tinutukoy ng XRD mula sa isang laboratoryo na pinagmulan, ay nagpapahiwatig ng mas mahusay na passivation at pagkatapos ay mas mahusay na corrosion resistance35, habang ang mas tumpak at istatistikal na mga resulta ay nagpapahiwatig ng kabaligtaran na mga uso sa mga bahagi ng proporsyon.Bilang karagdagan, ang resistensya ng kaagnasan ng bakal ay nakasalalay din sa antas ng pagpipino ng butil, pagbabawas ng laki ng butil, pagtaas ng mga microdeformation at dislocation density na nangyayari sa panahon ng thermomechanical treatment36,37,38.Ang mga hot-worked specimen ay nagpapakita ng isang mas butil na kalikasan, na nagpapahiwatig ng micron-sized na butil, habang ang makinis na mga singsing na naobserbahan sa mga cold-rolled na specimen (Karagdagang Fig. 3) ay nagpapahiwatig ng makabuluhang pagpipino ng butil sa nanoscale sa nakaraang trabaho6, na dapat mag-ambag sa film passivation.pagbuo at pagtaas ng resistensya ng kaagnasan.Ang mas mataas na densidad ng dislokasyon ay kadalasang nauugnay sa mas mababang pagtutol sa pitting, na sumasang-ayon nang mabuti sa mga pagsukat ng electrochemical.
Ang mga pagbabago sa mga kemikal na estado ng mga microdomain ng mga elementong elementarya ay sistematikong pinag-aralan gamit ang X-PEEM.Sa kabila ng kasaganaan ng mga elemento ng haluang metal, ang Cr, Fe, Ni at Ce39 ay napili dito, dahil ang Cr ay isang pangunahing elemento para sa pagbuo ng isang passivation film, ang Fe ang pangunahing elemento sa bakal, at pinahuhusay ng Ni ang passivation at binabalanse ang istraktura ng ferrite-austenitic phase at ang layunin ng pagbabago ng Ce.Sa pamamagitan ng pagsasaayos ng enerhiya ng synchrotron radiation, ang RAS ay pinahiran mula sa ibabaw ng mga pangunahing tampok ng Cr (gilid L2.3), Fe (gilid L2.3), Ni (gilid L2.3) at Ce (gilid M4.5).hot forming at cold rolling Ce-2507 SDSS.Ang naaangkop na pagsusuri ng data ay isinagawa sa pamamagitan ng pagsasama ng pagkakalibrate ng enerhiya sa nai-publish na data (hal XAS 40, 41 sa Fe L2, 3 mga gilid).
Sa fig.Ang Figure 2 ay nagpapakita ng X-PEEM na mga imahe ng hot-worked (Fig. 2a) at cold-rolled (Fig. 2d) Ce-2507 SDSS at kaukulang XAS na mga gilid ng Cr at Fe L2,3 sa mga indibidwal na minarkahang lokasyon.Sinusuri ng L2,3 na gilid ng XAS ang mga walang tao na 3d na estado pagkatapos ng electron photoexcitation sa mga antas ng paghahati ng spin-orbit na 2p3/2 (L3 edge) at 2p1/2 (L2 edge).Ang impormasyon tungkol sa valence state ng Cr ay nakuha mula sa XAS sa L2,3 gilid sa Fig. 2b, e.Paghahambing sa mga hukom.Ipinakita ng 42,43 na apat na mga taluktok ang naobserbahan malapit sa gilid ng L3, na pinangalanang A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV) at D (582.2 eV), na sumasalamin sa octahedral Cr3+, na tumutugma sa Cr2O3 ion.Ang pang-eksperimentong spectra ay sumasang-ayon sa mga teoretikal na kalkulasyon na ipinapakita sa mga panel b at e, na nakuha mula sa maraming kalkulasyon ng crystal field sa Cr L2.3 interface gamit ang isang crystal field na 2.0 eV44.Ang parehong ibabaw ng hot-worked at cold-rolled SDSS ay pinahiran ng medyo pare-parehong layer ng Cr2O3.
isang X-PEEM thermal image ng thermally deformed SDSS na tumutugma sa b Cr L2.3 edge at c Fe L2.3 edge, d X-PEEM thermal image ng cold rolled SDSS na tumutugma sa e Cr L2.3 edge at f Fe L2 .3 edge side ( f).Ang XAS spectra ay naka-plot sa iba't ibang spatial na posisyon na minarkahan sa mga thermal na imahe (a, d), ang mga orange na tuldok na linya sa (b) at (e) ay kumakatawan sa kunwa na XAS spectra ng Cr3+ na may kristal na halaga ng field na 2.0 eV.Para sa mga X-PEEM na larawan, gumamit ng thermal palette para mapahusay ang pagiging madaling mabasa ng larawan, kung saan ang mga kulay mula sa asul hanggang pula ay proporsyonal sa intensity ng pagsipsip ng X-ray (mula mababa hanggang mataas).
Anuman ang kemikal na kapaligiran ng mga metal na elementong ito, ang kemikal na estado ng mga pagdaragdag ng Ni at Ce alloying elemento para sa parehong mga sample ay nanatiling hindi nagbabago.Karagdagang pagguhit.Ang mga Figure 5-9 ay nagpapakita ng mga X-PEEM na imahe at kaukulang XAS spectra para sa Ni at Ce sa iba't ibang posisyon sa ibabaw ng hot-worked at cold-rolled specimens.Ipinapakita ng Ni XAS ang mga estado ng oksihenasyon ng Ni2+ sa buong sinusukat na ibabaw ng mga hot-worked at cold-rolled specimens (Karagdagang Talakayan).Dapat pansinin na, sa kaso ng mga hot-worked sample, ang XAS signal ng Ce ay hindi naobserbahan, habang sa kaso ng mga cold-rolled sample, ang spectrum ng Ce3+ ay naobserbahan.Ang pagmamasid sa mga Ce spot sa mga cold-rolled na sample ay nagpakita na ang Ce ay pangunahing lumilitaw sa anyo ng mga precipitates.
Sa thermally deformed SDSS, walang lokal na pagbabago sa istruktura sa XAS sa Fe L2,3 na gilid ang naobserbahan (Larawan 2c).Gayunpaman, binabago ng Fe matrix micro-regionally ang estado ng kemikal nito sa pitong random na napiling mga punto ng cold-rolled SDSS, tulad ng ipinapakita sa Fig. 2f.Bilang karagdagan, upang makakuha ng tumpak na ideya ng mga pagbabago sa estado ng Fe sa mga napiling lokasyon sa Fig. 2f, isinagawa ang mga lokal na pag-aaral sa ibabaw (Larawan 3 at Pandagdag na Larawan 10) kung saan napili ang mas maliliit na pabilog na rehiyon.Ang XAS spectra ng Fe L2,3 edge ng α-Fe2O3 system at Fe2+ octahedral oxides ay namodelo ng maramihang crystal field calculations gamit ang crystal field na 1.0 (Fe2+) at 1.0 (Fe3+)44. Pansinin namin na ang α-Fe2O3 at γ-Fe2O3 ay may magkakaibang lokal na symmetries45,46, ang Fe3O4 ay may kumbinasyon ng parehong Fe2+ at Fe3+,47, at FeO45 bilang isang pormal na divalent na Fe2+ oxide (3d6). Pansinin namin na ang α-Fe2O3 at γ-Fe2O3 ay may magkakaibang lokal na symmetries45,46, ang Fe3O4 ay may kumbinasyon ng parehong Fe2+ at Fe3+,47, at FeO45 bilang isang pormal na divalent na Fe2+ oxide (3d6).Tandaan na ang α-Fe2O3 at γ-Fe2O3 ay may magkaibang lokal na symmetries45,46, pinagsasama ng Fe3O4 ang parehong Fe2+ at Fe3+,47 at FeO45 sa anyo ng pormal na divalent oxide Fe2+ (3d6).Tandaan na ang α-Fe2O3 at γ-Fe2O3 ay may magkaibang lokal na symmetries45,46, ang Fe3O4 ay may kumbinasyon ng Fe2+ at Fe3+,47 at ang FeO45 ay gumaganap bilang isang pormal na divalent na Fe2+ oxide (3d6).Ang lahat ng Fe3+ ions sa α-Fe2O3 ay mayroon lamang mga posisyon na Oh, habang ang γ-Fe2O3 ay karaniwang kinakatawan ng Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3] hal. O4 spinel na may mga bakante sa hal na mga posisyon.Samakatuwid, ang Fe3+ ions sa γ-Fe2O3 ay may parehong Td at Oh na posisyon.Gaya ng nabanggit sa isang naunang papel,45 bagaman magkaiba ang intensity ratio ng dalawa, ang kanilang intensity ratio eg/t2g ay ≈1, habang sa kasong ito ang naobserbahang intensity ratio eg/t2g ay humigit-kumulang 1. Ito ay hindi kasama ang posibilidad na sa kasalukuyang sitwasyon ay Fe3+ lamang ang naroroon.Isinasaalang-alang ang kaso ng Fe3O4 na may parehong Fe2+ at Fe3+, ang unang tampok na kilala na may mas mahina (mas malakas) na gilid ng L3 para sa Fe ay nagpapahiwatig ng isang mas maliit (mas malaki) na walang tao na estado na t2g.Nalalapat ito sa Fe2+ (Fe3+), na nagpapakita na ang unang tampok ng pagtaas ay nagpapahiwatig ng pagtaas sa nilalaman ng Fe2+47.Ang mga resultang ito ay nagpapakita na ang magkakasamang buhay ng Fe2+ at γ-Fe2O3, α-Fe2O3 at/o Fe3O4 ay nangingibabaw sa cold-rolled na ibabaw ng mga composite.
Pinalaki ang photoelectron thermal imaging na mga imahe ng XAS spectra (a, c) at (b, d) na tumatawid sa Fe L2,3 edge sa iba't ibang spatial na posisyon sa loob ng mga napiling rehiyon 2 at E sa Fig.2d.
Ang nakuhang pang-eksperimentong data (Larawan 4a at Karagdagang Larawan. 11) ay naka-plot at inihambing sa data para sa mga purong compound 40, 41, 48. Tatlong magkakaibang uri ng naobserbahang eksperimentong Fe L-edge XAS spectra (XAS- 1, XAS-2 at XAS-3: Fig. 4a).Sa partikular, ang spectrum 2-a (na tinukoy bilang XAS-1) sa Fig. 3b na sinusundan ng spectrum 2-b (na may label na XAS-2) ay naobserbahan sa buong lugar ng pagtuklas, habang ang spectra tulad ng E-3 ay naobserbahan sa figure 3d (na may label na XAS-3) ay naobserbahan sa mga partikular na lokasyon.Bilang isang patakaran, apat na mga parameter ang ginamit upang matukoy ang umiiral na mga estado ng valence sa sample na pinag-aaralan: (1) mga spectral na katangian L3 at L2, (2) mga posisyon ng enerhiya ng mga katangian L3 at L2, (3) pagkakaiba ng enerhiya L3-L2., ( 4) L2/L3 intensity ratio.Ayon sa mga visual na obserbasyon (Larawan 4a), lahat ng tatlong sangkap ng Fe, ibig sabihin, Fe0, Fe2+, at Fe3+, ay naroroon sa ibabaw ng SDSS na pinag-aaralan.Ang kinakalkula na ratio ng intensity L2/L3 ay nagpahiwatig din ng pagkakaroon ng lahat ng tatlong bahagi.
isang Simulated XAS spectra ng Fe na may naobserbahang tatlong magkakaibang pang-eksperimentong data (mga solidong linyang XAS-1, XAS-2 at XAS-3 ay tumutugma sa 2-a, 2-b at E-3 sa Fig. 2 at 3) Paghahambing , Octahedrons Fe2+, Fe3+ na may mga crystal field value na 1.0 eV at XAS-1.5 eV, ayon sa pagkakabanggit, X-1.5 eV, ayon sa pagkakabanggit. AS-3) at ang kaukulang na-optimize na LCF data (solid black line), at gayundin sa anyo ng XAS-3 spectra na may Fe3O4 (halo-halong estado ng Fe) at Fe2O3 (pure Fe3+) na mga pamantayan.
Ang isang linear combination fit (LCF) ng tatlong pamantayan 40, 41, 48 ay ginamit upang mabilang ang komposisyon ng iron oxide.Ipinatupad ang LCF para sa tatlong napiling Fe L-edge XAS spectra na nagpapakita ng pinakamataas na contrast, katulad ng XAS-1, XAS-2 at XAS-3, tulad ng ipinapakita sa Fig. 4b–d.Para sa mga fitting ng LCF, ang 10% Fe0 ay isinasaalang-alang sa lahat ng mga kaso dahil sa katotohanan na naobserbahan namin ang isang maliit na ledge sa lahat ng data, at dahil din sa katotohanan na ang metal na bakal ay ang pangunahing bahagi ng bakal. Sa katunayan, ang lalim ng pagsubok ng X-PEEM para sa Fe (~ 6 nm) 49 ay mas malaki kaysa sa tinantyang kapal ng layer ng oksihenasyon (medyo > 4 nm), na nagpapahintulot sa pagtuklas ng signal mula sa iron matrix (Fe0) sa ilalim ng passivation layer. Sa katunayan, ang lalim ng pagsubok ng X-PEEM para sa Fe (~ 6 nm) 49 ay mas malaki kaysa sa tinantyang kapal ng layer ng oksihenasyon (medyo > 4 nm), na nagpapahintulot sa pagtuklas ng signal mula sa iron matrix (Fe0) sa ilalim ng passivation layer. Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм)49 больше, чем предполагаемая толщина слоя окисленияго (> 4 na buwan) ужить сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. Sa katunayan, ang probe X-PEEM depth para sa Fe (~ 6 nm) 49 ay mas malaki kaysa sa ipinapalagay na kapal ng layer ng oksihenasyon (medyo> 4 nm), na ginagawang posible na makita ang signal mula sa iron matrix (Fe0) sa ilalim ng passivation layer.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），允许杖杀杀铁基体（Fe0）的信号.事实上 ， X-PEEM 对 Fe （~ 6 nm） 49 的 检测 深度 大于 的 氧化层 厚度 略 略> 4 nm） 允测记层 下方 铁基体 （fe0） 的。 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号Фактически, глубина обнаружения Fe (~ 6 нм) 49 с помощью X-PEEM больше, чем предполагаемая толщина оксидного (помощью) оляет обнаруживать сигнал от железной матрицы (Fe0) ниже пассивирующего слоя. Sa katunayan, ang lalim ng pagtuklas ng Fe (~6 nm) 49 ng X-PEEM ay mas malaki kaysa sa inaasahang kapal ng layer ng oxide (medyo > 4 nm), na nagpapahintulot sa pagtuklas ng signal mula sa iron matrix (Fe0) sa ibaba ng passivation layer. .Ang iba't ibang kumbinasyon ng Fe2+ at Fe3+ ay isinagawa upang mahanap ang pinakamahusay na posibleng solusyon para sa naobserbahang pang-eksperimentong data.Sa fig.Ipinapakita ng 4b ang XAS-1 spectrum para sa kumbinasyon ng Fe2+ at Fe3+, kung saan ang mga proporsyon ng Fe2+ at Fe3+ ay magkapareho ng humigit-kumulang 45%, na nagpapahiwatig ng halo-halong estado ng oksihenasyon ng Fe.Habang para sa XAS-2 spectrum, ang porsyento ng Fe2+ at Fe3+ ay nagiging ~30% at 60%, ayon sa pagkakabanggit.Ang Fe2+ ​​ay mas mababa sa Fe3+.Ang ratio ng Fe2+ sa Fe3, katumbas ng 1:2, ay nangangahulugan na ang Fe3O4 ay maaaring mabuo sa parehong ratio sa pagitan ng mga Fe ion.Bilang karagdagan, para sa XAS-3 spectrum, ang porsyento ng Fe2+ at Fe3+ ay nagiging ~10% at 80%, na nagpapahiwatig ng mas mataas na conversion ng Fe2+ sa Fe3+.Tulad ng nabanggit sa itaas, ang Fe3+ ay maaaring magmula sa α-Fe2O3, γ-Fe2O3 o Fe3O4.Upang maunawaan ang pinaka-malamang na pinagmulan ng Fe3+, ang XAS-3 spectrum ay na-plot na may iba't ibang Fe3+ na pamantayan sa Figure 4e, na nagpapakita ng pagkakapareho sa parehong mga pamantayan kapag isinasaalang-alang ang B peak.Gayunpaman, ang intensity ng mga peak ng balikat (A: mula sa Fe2+) at ang B/A intensity ratio ay nagpapahiwatig na ang spectrum ng XAS-3 ay malapit, ngunit hindi nag-tutugma sa spectrum ng γ-Fe2O3.Kung ikukumpara sa bulk γ-Fe2O3, ang Fe 2p XAS peak ng A SDSS ay may bahagyang mas mataas na intensity (Fig. 4e), na nagpapahiwatig ng mas mataas na intensity ng Fe2+.Kahit na ang spectrum ng XAS-3 ay katulad ng sa γ-Fe2O3, kung saan ang Fe3+ ay naroroon sa mga posisyon ng Oh at Td, ang pagkakakilanlan ng iba't ibang mga valence state at koordinasyon lamang sa kahabaan ng L2,3 edge o ang L2/L3 intensity ratio ay nananatiling paksa ng patuloy na pananaliksik.talakayan dahil sa pagiging kumplikado ng iba't ibang salik na nakakaapekto sa huling spectrum41.
Bilang karagdagan sa mga spectral na pagkakaiba sa estado ng kemikal ng mga napiling rehiyon ng interes na inilarawan sa itaas, ang pandaigdigang kemikal na heterogeneity ng mga pangunahing elemento na Cr at Fe ay nasuri din sa pamamagitan ng pag-uuri ng lahat ng XAS spectra na nakuha sa sample na ibabaw gamit ang K-means clustering method.Ang mga profile ng Cr L edge ay bumubuo ng dalawang spatially distributed na pinakamainam na kumpol sa mga hot-worked at cold-rolled na mga specimen na ipinapakita sa Fig.5. Malinaw na walang mga lokal na pagbabago sa istruktura ang nakikitang magkatulad, dahil ang dalawang centroid ng XAS Cr spectra ay maihahambing.Ang mga parang multo na hugis na ito ng dalawang kumpol ay halos magkapareho sa mga nauugnay sa Cr2O342, na nangangahulugang ang mga layer ng Cr2O3 ay medyo pantay-pantay sa SDSS.
Ang Cr L K-ay nangangahulugang mga kumpol ng rehiyon sa gilid, at ang b ay ang kaukulang XAS centroids.Mga resulta ng K-means X-PEEM na paghahambing ng cold-rolled SDSS: c Cr L2.3 gilid na rehiyon ng K-means cluster at d kaukulang XAS centroids.
Upang ilarawan ang mas kumplikadong mga mapa ng gilid ng FeL, apat at limang na-optimize na kumpol at ang kanilang nauugnay na mga centroid (mga spectral na profile) ay ginamit para sa mga hot-worked at cold-rolled na mga specimen, ayon sa pagkakabanggit.Samakatuwid, ang porsyento (%) ng Fe2+ at Fe3+ ay maaaring makuha sa pamamagitan ng paglalagay ng LCF na ipinapakita sa Fig.4.Ang potensyal na pseudoelectrode na Epseudo bilang isang function ng Fe0 ay ginamit upang ipakita ang microchemical inhomogeneity ng surface oxide film.Ang Epseudo ay halos tinatantya ng panuntunan ng paghahalo,
kung saan ang \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) ay katumbas ng \(\rm{Fe} + 2e^ – \ to \rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), 0.440 at 0.036 V, ayon sa pagkakabanggit.Ang mga rehiyon na may mas mababang potensyal ay may mas mataas na nilalaman ng Fe3+ compound.Ang potensyal na pamamahagi sa mga thermally deformed sample ay may layered character na may maximum na pagbabago na humigit-kumulang 0.119 V (Larawan 6a, b).Ang potensyal na pamamahagi na ito ay malapit na nauugnay sa topograpiya sa ibabaw (Larawan 6a).Walang ibang mga pagbabagong umaasa sa posisyon sa pinagbabatayan na laminar interior ang naobserbahan (Larawan 6b).Sa kabaligtaran, para sa koneksyon ng hindi magkatulad na mga oksido na may iba't ibang nilalaman ng Fe2+ at Fe3+ sa cold-rolled SDSS, mapapansin ng isa ang isang hindi pare-parehong katangian ng pseudopotential (Fig. 6c, d).Ang Fe3+ oxides at/o (oxy)hydroxides ay ang mga pangunahing sangkap ng kalawang sa bakal at natatagusan ng oxygen at tubig50.Sa kasong ito, ang mga isla na mayaman sa Fe3+ ay itinuturing na lokal na ipinamamahagi at maaaring ituring na mga corroded na lugar.Kasabay nito, ang gradient sa potensyal na larangan, sa halip na ang ganap na halaga ng potensyal, ay maaaring gamitin bilang isang tagapagpahiwatig para sa lokalisasyon ng mga aktibong site ng kaagnasan.Ang hindi pantay na distribusyon ng Fe2+ at Fe3+ na ito sa ibabaw ng cold rolled SDSS ay maaaring magbago sa lokal na chemistry at makapagbigay ng mas praktikal na aktibong surface area sa panahon ng pagkasira ng oxide film at mga reaksyon ng corrosion, na nagpapahintulot sa pinagbabatayan na metal matrix na patuloy na mag-corrode, na nagreresulta sa internal heterogeneity.mga katangian at bawasan ang mga proteksiyon na katangian ng passivating layer.
K-means clusters at kaukulang XAS centroids sa Fe L2.3 edge region ng hot-deformed X-PEEM ac at df ng cold-rolled SDSS.a, d K-means cluster plots na naka-overlay sa X-PEEM na mga imahe.Ang kinakalkula na potensyal na pseudoelectrode (Epseudo) ay binanggit kasama ang K-means cluster plot.Ang liwanag ng X-PEEM na imahe, tulad ng kulay sa Fig. 2 ay proporsyonal sa intensity ng pagsipsip ng X-ray.
Ang medyo pare-parehong Cr ngunit magkaibang kemikal na estado ng Fe ay humahantong sa iba't ibang pagkasira ng oxide film at mga pattern ng corrosion sa hot-worked at cold-rolled Ce-2507.Ang pag-aari na ito ng cold rolled Ce-2507 ay pinag-aralan nang mabuti.Tungkol sa pagbuo ng mga oxide at hydroxides ng Fe sa ambient air sa halos neutral na gawaing ito, ang mga reaksyon ay ang mga sumusunod:
Ang mga reaksyon sa itaas ay nangyayari sa mga sumusunod na senaryo batay sa pagsusuri ng X-PEEM.Ang isang maliit na balikat na naaayon sa Fe0 ay nauugnay sa pinagbabatayan ng metal na bakal.Ang reaksyon ng metal na Fe sa kapaligiran ay nagreresulta sa pagbuo ng isang Fe(OH)2 layer (equation (5)), na nagpapaganda ng Fe2+ signal sa Fe L-edge XAS.Ang matagal na pagkakalantad sa hangin ay maaaring magresulta sa pagbuo ng Fe3O4 at/o Fe2O3 oxides pagkatapos ng Fe(OH)252,53.Dalawang matatag na anyo ng Fe, Fe3O4 at Fe2O3, ay maaari ding mabuo sa Cr3+ rich protective layer, kung saan mas gusto ng Fe3O4 ang isang pare-pareho at malagkit na istraktura.Ang pagkakaroon ng parehong mga resulta sa halo-halong estado ng oksihenasyon (XAS-1 spectrum).Ang XAS-2 spectrum ay pangunahing tumutugma sa Fe3O4.Habang ang pagmamasid sa XAS-3 spectra sa ilang mga lugar ay nagpahiwatig ng kumpletong conversion sa γ-Fe2O3.Dahil ang lalim ng penetration ng mga naka-unfold na X-ray ay humigit-kumulang 50 nm, ang signal mula sa mas mababang layer ay nagreresulta sa mas mataas na intensity ng A peak.
Ang XPA spectrum ay nagpapakita na ang Fe component sa oxide film ay may layered na istraktura na sinamahan ng isang Cr oxide layer.Sa kaibahan sa mga palatandaan ng passivation dahil sa lokal na inhomogeneity ng Cr2O3 sa panahon ng kaagnasan, sa kabila ng pare-parehong layer ng Cr2O3 sa gawaing ito, ang mababang resistensya ng kaagnasan ay sinusunod sa kasong ito, lalo na para sa mga cold-rolled specimens.Ang naobserbahang gawi ay mauunawaan bilang ang heterogeneity ng chemical oxidation state sa itaas na layer (Fe), na nakakaapekto sa performance ng corrosion.Dahil sa parehong stoichiometry ng itaas na layer (iron oxide) at ang mas mababang layer (chromium oxide)52,53 ang mas mahusay na pakikipag-ugnayan (adhesion) sa pagitan ng mga ito ay humahantong sa mabagal na transportasyon ng mga metal o oxygen ions sa sala-sala, na, sa turn, ay humahantong sa isang pagtaas sa resistensya ng kaagnasan.Samakatuwid, ang tuluy-tuloy na stoichiometric ratio, ibig sabihin, isang estado ng oksihenasyon ng Fe, ay mas mainam sa mga biglaang pagbabago sa stoichiometric.Ang heat-deformed SDSS ay may mas pare-parehong ibabaw, mas siksik na proteksiyon na layer, at mas mahusay na corrosion resistance.Samantalang para sa cold-rolled SDSS, ang pagkakaroon ng Fe3+-rich islands sa ilalim ng protective layer ay lumalabag sa integridad ng ibabaw at nagiging sanhi ng galvanic corrosion sa kalapit na substrate, na humahantong sa isang matalim na pagbaba sa Rp (Talahanayan 1).Nababawasan ang spectrum ng EIS at ang resistensya nito sa kaagnasan.Makikita na ang lokal na pamamahagi ng Fe3+ rich islands dahil sa plastic deformation ay pangunahing nakakaapekto sa corrosion resistance, na isang pambihirang tagumpay sa gawaing ito.Kaya, ang pag-aaral na ito ay nagpapakita ng spectroscopic microscopic na mga imahe ng pagbawas sa corrosion resistance ng SDSS samples na pinag-aralan ng plastic deformation method.
Bilang karagdagan, kahit na ang rare earth alloying sa dual phase steels ay nagpapakita ng mas mahusay na pagganap, ang interaksyon ng additive element na ito sa indibidwal na steel matrix sa mga tuntunin ng corrosion behavior ayon sa spectroscopic microscopy ay nananatiling mailap.Ang hitsura ng mga signal ng Ce (sa pamamagitan ng XAS M-edges) ay lumilitaw lamang sa ilang mga lugar sa panahon ng malamig na pag-roll, ngunit nawawala sa panahon ng mainit na pagpapapangit ng SDSS, na nagpapahiwatig ng lokal na pag-ulan ng Ce sa steel matrix, sa halip na homogenous alloying.Bagama't hindi makabuluhang nagpapabuti sa mga mekanikal na katangian ng SDSS6,7, ang pagkakaroon ng mga bihirang elemento ng lupa ay binabawasan ang laki ng mga inklusyon at naisip na pumipigil sa pitting sa paunang rehiyon54.
Sa konklusyon, inilalahad ng gawaing ito ang epekto ng heterogeneity sa ibabaw sa kaagnasan ng 2507 SDSS na binago ng cerium sa pamamagitan ng pagbibilang ng kemikal na nilalaman ng mga bahagi ng nanoscale.Sinasagot namin ang tanong kung bakit kinakain ang hindi kinakalawang na asero kahit na sa ilalim ng isang proteksiyon na layer ng oxide sa pamamagitan ng pagsukat ng microstructure, surface chemistry, at pagpoproseso ng signal gamit ang K-means clustering.Napagtibay na ang mga isla na mayaman sa Fe3+, kasama ang kanilang octahedral at tetrahedral na koordinasyon kasama ang buong tampok ng pinaghalong Fe2+/Fe3+, ang pinagmumulan ng pinsala at kaagnasan ng cold-rolled oxide film na SDSS.Ang mga nanoisland na pinangungunahan ng Fe3+ ay humahantong sa mahinang corrosion resistance kahit na may sapat na stoichiometric Cr2O3 passivating layer.Bilang karagdagan sa mga pamamaraan ng pag-unlad sa pagtukoy ng epekto ng nanoscale chemical heterogeneity sa kaagnasan, ang patuloy na gawain ay inaasahan na magbigay ng inspirasyon sa mga proseso ng engineering upang mapabuti ang resistensya ng kaagnasan ng mga hindi kinakalawang na asero sa panahon ng paggawa ng bakal.
Upang maihanda ang Ce-2507 SDSS ingot na ginamit sa pag-aaral na ito, isang halo-halong komposisyon kabilang ang Fe-Ce master alloy na selyadong may purong iron tube ay natunaw sa isang 150 kg medium frequency induction furnace upang makagawa ng tinunaw na bakal at ibinuhos sa isang amag.Ang mga nasusukat na kemikal na komposisyon (wt%) ay nakalista sa Karagdagang Talahanayan 2. Ang mga ingot ay unang pinainit sa mga bloke.Pagkatapos ito ay annealed sa 1050 ° C para sa 60 min upang makakuha ng bakal sa estado ng isang solidong solusyon, at pagkatapos ay quenched sa tubig sa room temperatura.Ang mga pinag-aralan na sample ay pinag-aralan nang detalyado gamit ang TEM at DOE upang pag-aralan ang mga yugto, laki ng butil at morpolohiya.Ang mas detalyadong impormasyon tungkol sa mga sample at proseso ng produksyon ay matatagpuan sa ibang mga mapagkukunan6,7.
Ang mga cylindrical sample (φ10 mm × 15 mm) para sa mainit na compression ay naproseso upang ang axis ng cylinder ay parallel sa direksyon ng deformation ng block.Ang high-temperature compression ay isinagawa sa iba't ibang temperatura sa hanay na 1000-1150°C gamit ang isang Gleeble-3800 thermal simulator sa isang pare-parehong strain rate sa hanay na 0.01-10 s-1.Bago ang pagpapapangit, ang mga sample ay pinainit sa isang rate ng 10 °C s-1 para sa 2 min sa isang napiling temperatura upang maalis ang gradient ng temperatura.Matapos makamit ang pagkakapareho ng temperatura, ang sample ay na-deform sa isang tunay na halaga ng strain na 0.7.Pagkatapos ng pagpapapangit, ang mga sample ay agad na pinatay ng tubig upang mapanatili ang deformed na istraktura.Ang pinatigas na ispesimen ay pagkatapos ay gupitin parallel sa direksyon ng compression.Para sa partikular na pag-aaral na ito, pumili kami ng ispesimen na may mainit na kondisyon ng strain na 1050°C, 10 s-1 dahil ang naobserbahang microhardness ay mas mataas kaysa sa iba pang mga specimen7.
Ang napakalaking (80 × 10 × 17 mm3) na sample ng Ce-2507 solid solution ay ginamit sa isang LG-300 three-phase asynchronous two-roll mill na may pinakamahusay na mekanikal na katangian sa lahat ng iba pang antas ng deformation6.Ang strain rate at pagbabawas ng kapal para sa bawat landas ay 0.2 m·s-1 at 5%, ayon sa pagkakabanggit.
Ang isang Autolab PGSTAT128N electrochemical workstation ay ginamit para sa SDSS electrochemical measurements pagkatapos ng cold rolling sa isang 90% na pagbawas sa kapal (1.0 katumbas na true strain) at pagkatapos ng mainit na pagpindot sa 1050°C para sa 10 s-1 hanggang sa isang tunay na strain na 0.7.Ang workstation ay may tatlong-electrode cell na may saturated calomel electrode bilang reference electrode, isang graphite counter electrode, at isang SDSS sample bilang working electrode.Ang mga sample ay pinutol sa mga cylinder na may diameter na 11.3 mm, sa mga gilid kung saan ang mga wire na tanso ay ibinebenta.Ang mga sample ay pagkatapos ay naayos na may epoxy, nag-iiwan ng isang gumaganang bukas na lugar na 1 cm2 bilang gumaganang elektrod (ibabang bahagi ng cylindrical sample).Mag-ingat sa panahon ng paggamot ng epoxy at kasunod na pag-sanding at pag-polish upang maiwasan ang pag-crack.Ang mga gumaganang ibabaw ay giniling at pinakintab na may brilyante na buli na suspensyon na may sukat na 1 μm, hinugasan ng distilled water at ethanol, at pinatuyo sa malamig na hangin.Bago ang mga pagsukat ng electrochemical, ang pinakintab na mga sample ay nakalantad sa hangin sa loob ng ilang araw upang bumuo ng isang natural na oxide film.Ang isang may tubig na solusyon ng FeCl3 (6.0 wt%), na pinatatag sa pH = 1.0 ± 0.01 na may HCl ayon sa mga rekomendasyon ng ASTM, ay ginagamit upang mapabilis ang kaagnasan ng hindi kinakalawang na asero55 dahil ito ay kinakaing unti-unti sa pagkakaroon ng mga chloride ions na may malakas na kapasidad sa pag-oxidizing at mababang pH Mga pamantayan sa kapaligiran G48 at A92.Ilubog ang sample sa test solution sa loob ng 1 oras upang maabot ang malapit sa steady state bago gumawa ng anumang mga sukat.Para sa solid-solution, hot-formed, at cold-rolled sample, ang mga sukat ng impedance ay isinagawa sa open circuit potentials (OPC) na 0.39, 0.33, at 0.25 V, ayon sa pagkakabanggit, sa frequency range mula 1 105 hanggang 0.1 Hz na may amplitude na 5 mV.Ang lahat ng mga pagsusuri sa kemikal ay inulit ng hindi bababa sa 3 beses sa ilalim ng parehong mga kondisyon upang matiyak ang muling paggawa ng data.
Para sa mga sukat ng HE-SXRD, ang mga rectangular duplex steel block na may sukat na 1 × 1 × 1.5 mm3 ay sinusukat upang mabilang ang beam phase na komposisyon ng isang Brockhouse high-energy wiggler sa CLS, Canada56.Ang pagkolekta ng data ay isinagawa sa Debye-Scherrer geometry o transmission geometry sa temperatura ng silid.Ang X-ray wavelength na na-calibrate gamit ang LaB6 calibrator ay 0.212561 Å, na tumutugma sa 58 keV, na mas mataas kaysa sa Cu Kα (8 keV) na karaniwang ginagamit bilang laboratoryo ng X-ray source.Ang sample ay matatagpuan sa layo na 740 mm mula sa detektor.Ang dami ng pagtuklas ng bawat sample ay 0.2 × 0.3 × 1.5 mm3, na tinutukoy ng laki ng beam at kapal ng sample.Ang lahat ng data ay nakolekta gamit ang isang Perkin Elmer area detector, flat panel X-ray detector, 200 µm pixels, 40×40 cm2 gamit ang exposure time na 0.3 s at 120 frames.
Ang mga pagsukat ng X-PEEM ng dalawang napiling sistema ng modelo ay isinagawa sa Beamline MAXPEEM PEEM end station sa laboratoryo ng MAX IV (Lund, Sweden).Ang mga sample ay inihanda sa parehong paraan tulad ng para sa mga pagsukat ng electrochemical.Ang mga inihandang sample ay pinananatili sa hangin sa loob ng ilang araw at na-degassed sa isang ultrahigh vacuum chamber bago i-irradiated na may synchrotron photon.Ang energy resolution ng beam line ay nakuha sa pamamagitan ng pagsukat ng ion yield spectrum sa excitation region mula N 1 s hanggang 1\(\pi _g^ \ast\) malapit sa hv = 401 eV sa N2 na may dependence ng photon energy sa E3/2 , 57. Ang approximation spectra ay nagbigay ng humigit-kumulang Δ0. linewidth ng enerhiya ng approximation spectra ng Δ0. linewidth ng enerhiya. Samakatuwid, ang resolution ng enerhiya ng beamline ay tinatantya na E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 at flux ≈1012 ph/s sa pamamagitan ng paggamit ng binagong SX-700 monochromator na may Si 1200-line mm−1 grating para sa Fe 2p, L2,32 edge. , at Ce M4,5 gilid. Samakatuwid, ang resolution ng enerhiya ng beamline ay tinatantya na E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 at flux ≈1012 ph/s sa pamamagitan ng paggamit ng binagong SX-700 monochromator na may Si 1200-line mm−1 grating para sa Fe 2p. L3p2 edge, Cr3p2 edge. , at Ce M4.5 gilid. Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка было оценено как E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ > 2000 и/10 фип ≉ модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 штрихов/мм для Fe кромка 2p L2,3, кромка Cr 2p L2,3, кромка Cr 2p L2,3, 2ки кромка, Ni. Kaya, ang resolution ng enerhiya ng beam channel ay tinatantya bilang E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 at flux ≈1012 f/s gamit ang isang binagong SX-700 monochromator na may Si grating na 1200 lines/mm para sa Fe edge 2p L2 ,3, Cr edge 2p L2, 3, Cr edge . 4.5.因此，光束线能量分辨率估计为E/ΔE = 700 eV/0.3 eV > 2000 和通量≈1012 ph/s，通过使甉 1 mm Si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 。因此 ， 光束线 能量 分辨率 为 为 为 为 δe = 700 EV/0.3 EV> 2000 和 ≈1012 PH/S ， 使物 1 mm-1 光栅 改进 的 SX-700 单色器 于 于 于 用 用 用Fe 2p L2.3 边缘、Cr 2p L2.3 边缘、Ni 3边缘。Kaya, kapag gumagamit ng binagong SX-700 monochromator na may 1200 line Si grating.3, Cr edge 2p L2.3, Ni edge 2p L2.3 at Ce edge M4.5.I-scan ang enerhiya ng photon sa 0.2 eV na hakbang.Sa bawat enerhiya, ang mga larawan ng PEEM ay naitala gamit ang isang TVIPS F-216 fiber-coupled CMOS detector na may 2 x 2 bins, na nagbibigay ng resolution na 1024 × 1024 pixels sa isang 20 µm field of view.Ang oras ng pagkakalantad ng mga larawan ay 0.2 s, na may average na 16 na mga frame.Ang enerhiya ng larawan ng photoelectron ay pinili sa paraang makapagbigay ng pinakamataas na pangalawang senyales ng elektron.Ang lahat ng mga sukat ay isinagawa sa normal na saklaw gamit ang isang linearly polarized photon beam.Higit pang impormasyon tungkol sa mga sukat ay matatagpuan sa isang nakaraang pag-aaral.Matapos pag-aralan ang kabuuang electron yield (TEY) detection mode at ang aplikasyon nito sa X-PEEM49, ang lalim ng pagsubok ng pamamaraang ito ay tinatantya na mga 4-5 nm para sa signal ng Cr at mga 6 nm para sa Fe.Ang Cr depth ay napakalapit sa kapal ng oxide film (~4 nm)60,61 habang ang Fe depth ay mas malaki kaysa sa kapal.Ang XRD na nakolekta sa gilid ng Fe L ay isang halo ng XRD ng mga iron oxide at Fe0 mula sa matrix.Sa unang kaso, ang intensity ng emitted electron ay nagmumula sa lahat ng posibleng uri ng electron na nag-aambag sa TEY.Gayunpaman, ang isang purong iron signal ay nangangailangan ng mas mataas na kinetic energy para sa mga electron na dumaan sa oxide layer sa ibabaw at makolekta ng analyzer.Sa kasong ito, ang Fe0 signal ay higit sa lahat dahil sa LVV Auger electron, pati na rin ang pangalawang electron na ibinubuga ng mga ito.Bilang karagdagan, ang intensity ng TEY na iniambag ng mga electron na ito ay nabubulok sa landas ng pagtakas ng elektron, na higit na binabawasan ang Fe0 spectral na tugon sa iron XAS na mapa.
Ang pagsasama ng data mining sa isang data cube (X-PEEM data) ay isang mahalagang hakbang sa pagkuha ng nauugnay na impormasyon (kemikal o pisikal na katangian) sa isang multidimensional na diskarte.Ang K-means clustering ay malawakang ginagamit sa ilang larangan, kabilang ang machine vision, image processing, unsupervised pattern recognition, artificial intelligence, at classificatory analysis.Halimbawa, ang K-means clustering ay mahusay na gumanap sa clustering hyperspectral na data ng imahe.Sa prinsipyo, para sa multi-feature na data, ang K-means algorithm ay madaling mapangkat ang mga ito batay sa impormasyon tungkol sa kanilang mga katangian (photon energy properties).Ang K-means clustering ay isang iterative algorithm para sa paghahati ng data sa K na hindi magkakapatong na mga grupo (mga kumpol), kung saan ang bawat pixel ay kabilang sa isang partikular na cluster depende sa spatial distribution ng chemical inhomogeneity sa steel microstructural composition.Kasama sa algorithm ng K-means ang dalawang yugto: sa unang yugto, kinakalkula ang mga K centroid, at sa ikalawang yugto, ang bawat punto ay itinalaga ng isang kumpol na may mga kalapit na sentroid.Ang center of gravity ng isang cluster ay tinukoy bilang ang arithmetic mean ng mga data point (XAS spectrum) para sa cluster na iyon.Mayroong iba't ibang mga distansya upang tukuyin ang mga kalapit na sentroid bilang Euclidean na distansya.Para sa isang input na imahe ng px,y (kung saan ang x at y ay ang resolution sa pixels), ang CK ay ang sentro ng gravity ng cluster;ang larawang ito ay maaaring i-segment (naka-cluster) sa mga K cluster gamit ang K-means63.Ang mga huling hakbang ng K-means clustering algorithm ay:
Hakbang 2. Kalkulahin ang pagiging kasapi ng lahat ng mga pixel ayon sa kasalukuyang sentroid.Halimbawa, kinakalkula ito mula sa Euclidean distance d sa pagitan ng center at bawat pixel:
Hakbang 3 Italaga ang bawat pixel sa pinakamalapit na sentroid.Pagkatapos ay muling kalkulahin ang mga K centroid na posisyon tulad ng sumusunod:
Hakbang 4. Ulitin ang proseso (equation (7) at (8)) hanggang sa magtagpo ang mga centroid.Ang panghuling resulta ng kalidad ng clustering ay malakas na nauugnay sa pinakamahusay na pagpipilian ng mga paunang sentroid.Para sa istruktura ng data ng PEEM ng mga imaheng bakal, karaniwang ang X (x × y × λ) ay isang cube ng 3D array data, habang ang x at y axes ay kumakatawan sa spatial na impormasyon (pixel resolution) at ang λ axis ay tumutugma sa isang photon.enerhiya parang multo larawan.Ang K-means algorithm ay ginagamit upang galugarin ang mga rehiyon ng interes sa data ng X-PEEM sa pamamagitan ng paghihiwalay ng mga pixel (mga kumpol o sub-block) ayon sa kanilang mga spectral na tampok at pagkuha ng pinakamahusay na mga centroid (XAS spectral na profile) para sa bawat analyte.kumpol).Ginagamit ito upang pag-aralan ang spatial distribution, mga lokal na pagbabago sa spectral, pag-uugali ng oksihenasyon, at mga estado ng kemikal.Halimbawa, ginamit ang K-means clustering algorithm para sa Fe L-edge at Cr L-edge na mga rehiyon sa hot-worked at cold-rolled X-PEEM.Ang iba't ibang bilang ng mga kumpol ng K (mga rehiyon ng microstructure) ay nasubok upang mahanap ang pinakamainam na mga kumpol at sentroid.Kapag ang mga numerong ito ay ipinakita, ang mga pixel ay muling itatalaga sa mga kaukulang cluster centroid.Ang bawat pamamahagi ng kulay ay tumutugma sa gitna ng kumpol, na nagpapakita ng spatial na pag-aayos ng mga kemikal o pisikal na bagay.Ang mga na-extract na centroid ay mga linear na kumbinasyon ng purong spectra.
Ang data na sumusuporta sa mga resulta ng pag-aaral na ito ay makukuha sa makatwirang kahilingan mula sa kaukulang may-akda ng WC.
Sieurin, H. & Sandström, R. Katigasan ng bali ng isang welded duplex na hindi kinakalawang na asero. Sieurin, H. & Sandström, R. Katigasan ng bali ng isang welded duplex na hindi kinakalawang na asero. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Katigasan ng bali ng welded duplex na hindi kinakalawang na asero. 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. Katigasan ng bali ng mga welded duplex na hindi kinakalawang na asero.Britannia.Fractional na bahagi.balahibo.73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Corrosion resistance ng duplex stainless steels sa mga piling organic acid at organic acid/chloride na kapaligiran. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Corrosion resistance ng duplex stainless steels sa mga piling organic acid at organic acid/chloride na kapaligiran.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh.at Van Der Merwe, J. Corrosion resistance ng mga duplex na hindi kinakalawang na asero sa mga kapaligiran na may ilang mga organikong acid at mga organikong acid/chlorides. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相stainless steel在特定的organic酸和organic酸/chlorinated environment的耐过性性。Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh.at Van Der Merwe, J. Corrosion resistance ng mga duplex na hindi kinakalawang na asero sa mga piling kapaligiran ng mga organikong acid at mga organikong acid/chlorides.pang-imbak.Mga Paraan ng Materyales 57, 107–117 (2010).
Barrera, S. et al.Corrosion-oxidative na pag-uugali ng Fe-Al-Mn-C duplex alloys.Mga Materyales 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Bagong henerasyon ng mga super duplex na bakal para sa produksyon ng gas at langis ng kagamitan. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Bagong henerasyon ng mga super duplex na bakal para sa produksyon ng gas at langis ng kagamitan.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Bagong henerasyon ng mga super duplex na bakal para sa kagamitan sa paggawa ng langis at gas.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Bagong henerasyon ng mga super duplex na bakal para sa kagamitan sa paggawa ng gas at langis.Webinar E3S 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Pagsisiyasat ng mainit na pag-uugali ng pagpapapangit ng duplex stainless steel grade 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Pagsisiyasat ng mainit na pag-uugali ng pagpapapangit ng duplex stainless steel grade 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. A Study of Hot Deformation Behavior of Type 2507 Duplex Stainless Steel.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. at Utaisansuk, V. Investigation of the Hot Deformation Behavior of Type 2507 Duplex Stainless Steel.Metal.alma mater.kawalan ng ulirat.48, 95–108 (2017).
Zhou, T. et al.Epekto ng kinokontrol na cold rolling sa microstructure at mekanikal na katangian ng cerium-modified super-duplex SAF 2507 stainless steel.alma mater.ang agham.Britannia.A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. et al.Structural at mechanical properties na dulot ng thermal deformation ng cerium-modified super-duplex SAF 2507 stainless steel.J. Alma mater.tangke ng imbakan.teknolohiya.9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Epekto ng mga elemento ng bihirang lupa sa mataas na temperatura na pag-uugali ng oksihenasyon ng austenitic steel. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Epekto ng mga elemento ng bihirang lupa sa mataas na temperatura na pag-uugali ng oksihenasyon ng austenitic steel.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. at Zheng K. Impluwensya ng mga bihirang elemento ng lupa sa pag-uugali ng austenitic steel sa ilalim ng mataas na temperatura ng oksihenasyon. 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. at Zheng K. Impluwensya ng mga bihirang elemento ng lupa sa pag-uugali ng austenitic steels sa mataas na temperatura ng oksihenasyon.koros.ang agham.164, 108359 (2020).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Mga epekto ng Ce sa microstructure at mga katangian ng 27Cr-3.8Mo-2Ni super-ferritic stainless steels. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Mga epekto ng Ce sa microstructure at mga katangian ng 27Cr-3.8Mo-2Ni super-ferritic stainless steels.Li Y., Yang G., Jiang Z., Chen K. at Sun S. Impluwensya ng Se sa microstructure at mga katangian ng superferritic stainless steels 27Cr-3,8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ce 对27Cr-3.8Mo-2Ni 超铁素体不锈钢的显微组织和性能的影响。 Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Epekto ng Ce sa microstructure at mga katangian ng 27Cr-3.8Mo-2Ni super-steel stainless steel. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Влияние Ce на микроструктуру и свойства суперферритной нержавеющей стали 27Cr-3,8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Epekto ng Ce sa microstructure at mga katangian ng superferritic stainless steel 27Cr-3,8Mo-2Ni.Tanda na bakal.Steelmak 47, 67–76 (2020).