Nature.com'u ziyaret ettiğiniz için teşekkür ederiz.Kullanmakta olduğunuz tarayıcı sürümü sınırlı CSS desteğine sahiptir.En iyi deneyim için güncellenmiş bir tarayıcı kullanmanızı (veya Internet Explorer'da Uyumluluk Modunu devre dışı bırakmanızı) öneririz.Bu arada, sürekli destek sağlamak için siteyi stiller ve JavaScript olmadan yapacağız.
Yaygın olarak kullanılan paslanmaz çelik ve dövme versiyonları, krom oksitten oluşan pasivasyon tabakası sayesinde ortam koşullarında korozyona karşı dayanıklıdır.Çeliğin korozyonu ve erozyonu geleneksel olarak bu katmanların yok edilmesiyle ilişkilendirilir, ancak yüzey homojensizliğinin kaynağına bağlı olarak nadiren mikroskobik düzeyde olur.Bu çalışmada, spektroskopik mikroskopi ve kemometrik analiz ile tespit edilen nano ölçekli yüzey kimyasal heterojenliği, sıcak deformasyon davranışı sırasında soğuk haddelenmiş seryum modifiyeli süper dubleks paslanmaz çelik 2507'nin (SDSS) ayrışmasına ve korozyonuna beklenmedik bir şekilde hakimdir.diğer taraf.X-ışını fotoelektron mikroskobu, doğal Cr2O3 tabakasının nispeten düzgün bir şekilde kaplandığını göstermesine rağmen, soğuk haddelenmiş SDSS, Fe3+ açısından zengin nanoadaların Fe/Cr oksit tabakası üzerinde lokalize dağılımı nedeniyle zayıf pasivasyon sonuçları gösterdi.Atom seviyesindeki bu bilgi, paslanmaz çelik korozyonunun derinlemesine anlaşılmasını sağlar ve benzer yüksek alaşımlı metallerin korozyonuyla mücadeleye yardımcı olması beklenir.
Paslanmaz çeliğin icadından bu yana, ferrokrom alaşımlarının korozyon direnci, çoğu ortamda pasifleştirici davranış sergileyen güçlü bir oksit/oksihidroksit oluşturan kroma atfedilmiştir.Geleneksel (östenitik ve ferritik) paslanmaz çeliklerle karşılaştırıldığında, daha iyi korozyon direncine sahip süper dubleks paslanmaz çelikler (SDSS) üstün mekanik özelliklere sahiptir1,2,3.Arttırılmış mekanik mukavemet, daha hafif ve daha kompakt tasarımlara izin verir.Bunun aksine, ekonomik SDSS çukurlaşma ve çatlak korozyonuna karşı yüksek dirence sahiptir ve bu da daha uzun hizmet ömrü ve kirlilik kontrolü, kimyasal kaplar ve açık deniz petrol ve gaz endüstrisinde4 daha geniş uygulamalar sağlar.Bununla birlikte, dar ısıl işlem sıcaklıkları aralığı ve zayıf şekillendirilebilirlik, geniş pratik uygulamasını engellemektedir.Bu nedenle, SDSS yukarıdaki özellikleri iyileştirmek için değiştirilmiştir.Örneğin, Ce modifikasyonu ve yüksek N 6, 7, 8 ilaveleri 2507 SDSS'de (Ce-2507) tanıtıldı.Ağırlıkça %0,08 nadir toprak elementinin (Ce) uygun bir konsantrasyonu, tane inceliğini ve tane sınırı mukavemetini geliştirdiği için DSS'nin mekanik özellikleri üzerinde faydalı bir etkiye sahiptir.Aşınma ve korozyon direnci, çekme mukavemeti ve akma mukavemeti ve sıcak işlenebilirlik de iyileştirildi9.Büyük miktarlarda nitrojen, pahalı nikel içeriğinin yerini alabilir ve SDSS'yi daha uygun maliyetli hale getirir10.
Son zamanlarda SDSS, mükemmel mekanik özellikler6,7,8 elde etmek için çeşitli sıcaklıklarda (düşük sıcaklık, soğuk ve sıcak) plastik olarak deforme olmuştur.Bununla birlikte, SDSS'nin mükemmel korozyon direnci, farklı tane sınırlarına sahip birçok fazın varlığı, istenmeyen çökeltiler ve farklı reaksiyonlar gibi birçok faktörden etkilenen yüzeyde ince bir oksit filmin varlığından kaynaklanmaktadır.çeşitli östenitik ve ferritik fazların iç homojen olmayan mikro yapısı deforme olur 7 .Bu nedenle, elektronik yapı düzeyinde bu tür filmlerin mikro alan özelliklerinin incelenmesi, SDSS korozyonunu anlamak için çok önemlidir ve karmaşık deneysel teknikler gerektirir.Şimdiye kadar, Auger elektron spektroskopisi11 ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi12,13,14,15 gibi yüzeye duyarlı yöntemler ve ayrıca sert X-ışını fotoelektron fotoelektron sistemi, aynı elementin kimyasal durumlarını nano ölçekte uzayda farklı noktalarda ayırt eder, ancak genellikle ayıramaz.Son zamanlarda yapılan birkaç çalışma, kromun yerel oksidasyonunu 17 östenitik paslanmaz çeliğin, 18 martensitik paslanmaz çeliğin ve SDSS 19, 20'nin gözlenen korozyon davranışına bağlamıştır. Ancak, bu çalışmalar esas olarak Cr heterojenliğinin (örn. Cr3+ oksidasyon durumu) korozyon direnci üzerindeki etkisine odaklanmıştır.Elementlerin oksidasyon durumlarındaki yanal heterojenliğe, demir oksitler gibi aynı bileşen elementlere sahip farklı bileşikler neden olabilir.Bu bileşikler, birbirine yakın bir şekilde termomekanik olarak işlenmiş küçük bir boyutu miras alır, ancak bileşim ve oksidasyon durumu16,21de farklılık gösterir.Bu nedenle, oksit filmlerin tahribatını ve ardından çukurlaşmayı ortaya çıkarmak, yüzey homojensizliğinin mikroskobik düzeyde anlaşılmasını gerektirir.Bu gerekliliklere rağmen, özellikle nano/atomik ölçekte demirin yanal oksidasyon heterojenliği gibi nicel değerlendirmeler hala eksiktir ve korozyon direnci için önemi henüz keşfedilmemiştir.Yakın zamana kadar, Fe ve Ca gibi çeşitli elementlerin kimyasal durumu, nano ölçekli senkrotron radyasyon tesislerinde yumuşak X-ışını fotoelektron mikroskobu (X-PEEM) kullanılarak çelik numuneler üzerinde nicel olarak tanımlanıyordu.Kimyasal olarak hassas X-ışını absorpsiyon spektroskopisi (XAS) teknikleriyle birleştirilen X-PEEM, yüksek uzamsal ve spektral çözünürlükle XAS ölçümü sağlar ve nanometre ölçeğine 23 kadar uzaysal çözünürlükle element bileşimi ve kimyasal durumu hakkında kimyasal bilgi sağlar.Başlatma bölgesinin bir mikroskop altında bu spektroskopik gözlemi, yerel kimyasal deneyleri kolaylaştırır ve Fe tabakasında daha önce keşfedilmemiş kimyasal değişiklikleri mekansal olarak gösterebilir.
Bu çalışma, PEEM'in nano ölçekteki kimyasal farklılıkları tespit etmedeki avantajlarını genişletiyor ve Ce-2507'nin korozyon davranışını anlamak için atomik düzeyde anlayışlı bir yüzey analiz yöntemi sunuyor.İlgili elementlerin genel kimyasal bileşimini (heterojenliği) istatistiksel bir temsilde sunulan kimyasal durumları ile haritalamak için K-ortalama küme kemometrik verilerini24 kullanır.Krom oksit film parçalanmasının neden olduğu geleneksel korozyonun aksine, mevcut zayıf pasivasyon ve zayıf korozyon direnci, koruyucu oksit tarafından bir saldırı olabilecek Fe/Cr oksit tabakasının yakınındaki Fe3+ bakımından zengin yerelleştirilmiş nanoadalara atfedilir.Yerinde bir film oluşturarak korozyona neden olur.
Deforme olmuş SDSS 2507'nin aşındırıcı davranışı ilk önce elektrokimyasal ölçümler kullanılarak değerlendirildi.Şek.Şekil 1, oda sıcaklığında FeCl3'ün asidik (pH = 1) sulu çözeltilerinde seçilen numuneler için Nyquist ve Bode eğrilerini göstermektedir.Seçilen elektrolit, pasivasyon filminin parçalanma eğilimini karakterize eden güçlü bir oksitleyici madde görevi görür.Malzeme, oda sıcaklığında stabil oyuklaşmaya maruz kalmamasına rağmen, bu analizler, olası arıza olayları ve korozyon sonrası süreçler hakkında fikir verdi.Eşdeğer devre (Şekil 1d), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) spektrumlarını sığdırmak için kullanıldı ve karşılık gelen yerleştirme sonuçları Tablo 1'de gösterilmektedir. Çözelti ile işlenmiş ve sıcak işlenmiş numuneler test edilirken, karşılık gelen sıkıştırılmış yarım daireler soğuk haddelenmişken (Şekil 1b) tamamlanmamış yarım daireler ortaya çıktı.EIS spektrumunda, yarım daire yarıçapı polarizasyon direnci (Rp)25,26 olarak kabul edilebilir.Tablo 1'de solüsyonla işlenmiş SDSS'nin Rp'si yaklaşık 135 kΩ cm-2'dir, ancak sıcak işlenmiş ve soğuk haddelenmiş SDSS için sırasıyla 34,7 ve 2,1 kΩ cm-2 gibi çok daha düşük değerler görebiliriz.Rp'deki bu önemli düşüş, önceki raporlar 27, 28, 29, 30'da gösterildiği gibi plastik deformasyonun pasivasyon ve korozyon direnci üzerindeki zararlı etkisini gösterir.
a Nyquist, b, c Bode empedansı ve faz diyagramları ve d için eşdeğer bir devre modeli; burada RS elektrolit direncidir, Rp polarizasyon direncidir ve QCPE ideal olmayan kapasitansı (n) modellemek için kullanılan sabit fazlı element oksittir.EIS ölçümleri yüksüz potansiyelde gerçekleştirilmiştir.
Birinci dereceden sabitler Bode diyagramında gösterilmiştir ve yüksek frekans platosu elektrolit direnci RS26'yı temsil eder.Frekans düştükçe empedans artar ve kapasitans baskınlığını gösteren negatif bir faz açısı bulunur.Faz açısı, nispeten geniş bir frekans aralığında maksimum değerini koruyarak artar ve sonra azalır (Şekil 1c).Ancak her üç durumda da bu maksimum değer hala 90°'nin altındadır ve kapasitif dağılımdan dolayı ideal olmayan bir kapasitif davranışa işaret eder.Bu nedenle, QCPE sabit faz elemanı (CPE), özellikle atomik ölçek, fraktal geometri, elektrot gözenekliliği, düzgün olmayan potansiyel ve yüzeye bağlı akım dağılımı açısından yüzey pürüzlülüğünden veya homojen olmama durumundan türetilen arayüz kapasitans dağılımını temsil etmek için kullanılır.Elektrot geometrisi31,32.CPE empedansı:
burada j hayali sayıdır ve ω açısal frekanstır.QCPE, elektrolitin aktif açık alanıyla orantılı, frekanstan bağımsız bir sabittir.n, bir kapasitörün ideal kapasitif davranışından sapmayı tanımlayan boyutsuz bir güç sayısıdır, yani n 1'e ne kadar yakınsa, CPE saf kapasitansa o kadar yakındır ve n sıfıra yakınsa dirençtir.1'e yakın küçük bir n sapması, polarizasyon testinden sonra yüzeyin ideal olmayan kapasitif davranışını gösterir.Soğuk haddelenmiş SDSS'nin QCPE'si benzer ürünlere göre çok daha yüksektir, bu da yüzey kalitesinin daha az homojen olduğu anlamına gelir.
Paslanmaz çeliklerin çoğu korozyon direnci özelliğiyle tutarlı olarak, SDSS'nin nispeten yüksek Cr içeriği, yüzeyde pasif bir koruyucu oksit filmin varlığı nedeniyle genellikle SDSS'nin üstün korozyon direnciyle sonuçlanır17.Bu pasivasyon filmi genellikle Cr3+ oksitler ve/veya hidroksitler bakımından zengindir, esas olarak Fe2+, Fe3+ oksitler ve/veya (oksi)hidroksitler 33 entegre eder.Aynı yüzey homojenliğine, pasifleştirici oksit tabakasına ve mikroskobik görüntülerle6,7 belirlendiği gibi yüzeyde görünür bir hasar olmamasına rağmen, sıcak işlenmiş ve soğuk haddelenmiş SDSS'nin korozyon davranışı farklıdır ve bu nedenle çeliğin deformasyon mikro yapısı ve yapısal karakteristiğinin derinlemesine incelenmesini gerektirir.
Deforme olmuş paslanmaz çeliğin mikro yapısı, dahili ve senkrotron yüksek enerjili X-ışınları kullanılarak kantitatif olarak araştırıldı (Ek Şekiller 1, 2).Ek Bilgilerde ayrıntılı bir analiz verilmiştir.Ana fazın tipine büyük ölçüde karşılık gelmelerine rağmen, Ek Tablo 1'de listelenen faz hacim fraksiyonlarında farklılıklar bulunur. Bu farklılıklar, yüzeydeki homojen olmayan faz fraksiyonları ve ayrıca farklı derinliklerde gerçekleştirilen hacimsel faz fraksiyonları ile ilişkilendirilebilir.X-ışını kırınımı ile algılama.(XRD), gelen fotonların çeşitli enerji kaynakları ile.Bir laboratuar kaynağından XRD ile belirlenen, soğuk haddelenmiş numunelerdeki nispeten daha yüksek ostenit oranı, daha iyi pasivasyonu ve ardından daha iyi korozyon direncini35 gösterirken, daha doğru ve istatistiksel sonuçlar faz oranlarındaki zıt eğilimleri gösterir.Ayrıca çeliğin korozyon direnci, termomekanik işlem36,37,38 sırasında meydana gelen tane inceltme derecesine, tane boyutunun küçülmesine, mikrodeformasyonlardaki artışa ve dislokasyon yoğunluğuna da bağlıdır.Sıcak işlenmiş numuneler, mikron boyutlu tanelerin göstergesi olarak daha grenli bir yapı sergilerken, soğuk haddelenmiş numunelerde gözlemlenen pürüzsüz halkalar (Ek Şekil 3), önceki çalışmada6 nano ölçekte önemli tane inceltme olduğunu gösterir, bu da filmin pasivasyonuna katkıda bulunmalıdır.korozyon direncinin oluşumu ve artması.Daha yüksek dislokasyon yoğunluğu, genellikle elektrokimyasal ölçümlerle iyi bir uyum içinde olan çukurlaşmaya karşı daha düşük dirençle ilişkilendirilir.
Temel elementlerin mikro alanlarının kimyasal durumlarındaki değişiklikler, X-PEEM kullanılarak sistematik olarak incelenmiştir.Alaşım elementlerinin bolluğuna rağmen burada Cr, Fe, Ni ve Ce39 seçilmiştir, çünkü Cr pasivasyon filminin oluşumu için kilit bir elementtir, Fe çelikteki ana elementtir ve Ni pasivasyonu arttırır ve ferrit-östenitik faz yapısını ve Ce modifikasyonunun amacını dengeler.Sinkrotron radyasyonunun enerjisi ayarlanarak, RAS yüzeyden Cr (kenar L2.3), Fe (kenar L2.3), Ni (kenar L2.3) ve Ce (kenar M4.5) ana özellikleriyle kaplandı.sıcak şekillendirme ve soğuk haddeleme Ce-2507 SDSS.Yayınlanmış verilerle (örn. Fe L2, 3 kenarda XAS 40, 41) enerji kalibrasyonu birleştirilerek uygun veri analizi yapıldı.
Şek.Şekil 2, ayrı ayrı işaretlenmiş konumlarda sıcak işlenmiş (Şekil 2a) ve soğuk haddelenmiş (Şekil 2d) Ce-2507 SDSS'nin ve Cr ve Fe L2,3'ün karşılık gelen XAS kenarlarının X-PEEM görüntülerini göstermektedir.XAS'ın L2,3 kenarı, 2p3/2 (L3 kenarı) ve 2p1/2 (L2 kenarı) spin-yörünge bölme seviyelerindeki elektron ışıkla uyarılmasından sonra boş 3d durumlarını araştırır.Cr'nin değerlik durumu hakkında bilgi, Şekil 2b, e'deki L2,3 kenarındaki XAS'tan elde edildi.Hakemlerle karşılaştırma.42,43, Cr2O3 iyonuna karşılık gelen oktahedral Cr3+'yı yansıtan A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV) ve D (582.2 eV) olarak adlandırılan L3 kenarına yakın dört tepe noktasının gözlendiğini gösterdi.Deneysel spektrumlar, 2.0 eV44'lük bir kristal alan kullanılarak Cr L2.3 arayüzündeki kristal alanın çoklu hesaplamalarından elde edilen panel b ve e'de gösterilen teorik hesaplamalarla uyumludur.Sıcak işlenmiş ve soğuk haddelenmiş SDSS'nin her iki yüzeyi de nispeten düzgün bir Cr2O3 tabakası ile kaplanmıştır.
b Cr L2.3 kenarına ve c Fe L2.3 kenarına karşılık gelen termal olarak deforme olmuş SDSS'nin bir X-PEEM termal görüntüsü, d e Cr L2.3 kenarına ve f Fe L2 .3 kenarına ( f) karşılık gelen soğuk haddelenmiş SDSS'nin X-PEEM termal görüntüsü.XAS spektrumları, termal görüntüler (a, d) üzerinde işaretlenmiş farklı uzamsal konumlarda çizilir, (b) ve (e)'deki turuncu noktalı çizgiler, 2.0 eV kristal alan değeri ile Cr3+'nın simüle edilmiş XAS spektrumlarını temsil eder.X-PEEM görüntüleri için, görüntünün okunabilirliğini artırmak için bir termal palet kullanın; burada maviden kırmızıya renkler, X-ışını absorpsiyonunun yoğunluğuyla (düşükten yükseğe) orantılıdır.
Bu metalik elementlerin kimyasal ortamı ne olursa olsun, her iki numune için Ni ve Ce alaşım elementlerinin ilavelerinin kimyasal durumu değişmedi.Ek çizim.Şekil 5-9, sıcak işlenmiş ve soğuk haddelenmiş numunelerin yüzeyinde çeşitli konumlarda X-PEEM görüntülerini ve Ni ve Ce için karşılık gelen XAS spektrumlarını gösterir.Ni XAS, sıcak işlenmiş ve soğuk haddelenmiş numunelerin tüm ölçülen yüzeyi üzerinde Ni2+'nın oksidasyon durumlarını gösterir (Ek Tartışma).Sıcak işlenmiş numuneler söz konusu olduğunda Ce'nin XAS sinyalinin gözlemlenmediği, soğuk haddelenmiş numuneler durumunda ise Ce3+ spektrumunun gözlendiği not edilmelidir.Soğuk haddelenmiş numunelerde Ce lekelerinin gözlemlenmesi, Ce'nin esas olarak çökeltiler şeklinde göründüğünü gösterdi.
Termal olarak deforme olmuş SDSS'de, XAS'ta Fe L2,3 kenarında herhangi bir yerel yapısal değişiklik gözlenmedi (Şekil 2c).Bununla birlikte, Fe matrisi, Şekil 2f'de gösterildiği gibi, soğuk haddelenmiş SDSS'nin rastgele seçilen yedi noktasında kimyasal durumunu mikro-bölgesel olarak değiştirir.Ek olarak, Şekil 2f'de seçilen konumlarda Fe durumundaki değişiklikler hakkında doğru bir fikir edinmek için, daha küçük dairesel bölgelerin seçildiği yerel yüzey çalışmaları yapıldı (Şekil 3 ve Ek Şekil 10).α-Fe2O3 sistemlerinin Fe L2,3 kenarı ve Fe2+ oktahedral oksitlerin XAS spektrumları, 1.0 (Fe2+) ve 1.0 (Fe3+)44 kristal alanları kullanılarak çoklu kristal alan hesaplamaları ile modellenmiştir. α-Fe2O3 ve γ-Fe2O3'ün farklı yerel simetrilere sahip olduğunu45,46, Fe3O4'ün resmi olarak iki değerlikli bir Fe2+ oksit (3d6) olarak Fe2+ ve Fe3+,47 ve FeO45'in kombinasyonuna sahip olduğunu not ediyoruz. α-Fe2O3 ve γ-Fe2O3'ün farklı yerel simetrilere sahip olduğunu45,46, Fe3O4'ün resmi olarak iki değerlikli bir Fe2+ oksit (3d6) olarak hem Fe2+ & Fe3+,47 hem de FeO45'in bir kombinasyonuna sahip olduğunu not ediyoruz.α-Fe2O3 ve γ-Fe2O3'ün farklı yerel simetrilere sahip olduğuna dikkat edin45,46, Fe3O4 hem Fe2+ hem de Fe3+'yı47 ve FeO45'i formal olarak iki değerlikli oksit Fe2+ (3d6) formunda birleştirir.α-Fe2O3 ve γ-Fe2O3'ün farklı yerel simetrilere sahip olduğuna45,46, Fe3O4'ün bir Fe2+ ve Fe3+,47 kombinasyonuna sahip olduğuna ve FeO45'in formal bir iki değerlikli Fe2+ oksit (3d6) görevi gördüğüne dikkat edin.α-Fe2O3 içindeki tüm Fe3+ iyonları sadece Oh pozisyonlarına sahipken, γ-Fe2O3 genellikle Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 spinel ile örn.Bu nedenle, γ-Fe2O3 içindeki Fe3+ iyonları hem Td hem de Oh konumuna sahiptir.Daha önceki bir makalede45 bahsedildiği gibi, ikisinin yoğunluk oranı farklı olmasına rağmen, yoğunluk oranları örn./t2g ≈1 iken bu durumda gözlemlenen yoğunluk oranı örn/t2g yaklaşık 1'dir. Bu, mevcut durumda sadece Fe3+'nın mevcut olma olasılığını hariç tutar.Hem Fe2+ hem de Fe3+ içeren Fe3O4 durumu göz önüne alındığında, Fe için daha zayıf (güçlü) bir L3 kenarına sahip olduğu bilinen ilk özellik, daha küçük (daha büyük) bir boş durum t2g'yi gösterir.Bu, artışın ilk özelliğinin Fe2+47 içeriğinde bir artışı gösterdiğini gösteren Fe2+ (Fe3+) için geçerlidir.Bu sonuçlar, kompozitlerin soğuk haddelenmiş yüzeyinde Fe2+ ve γ-Fe2O3, α-Fe2O3 ve/veya Fe3O4 birlikteliğinin baskın olduğunu göstermektedir.
Şekil 2'de seçilen bölgeler 2 ve E içinde çeşitli uzamsal konumlarda Fe L2,3 kenarını geçen XAS spektrumlarının (a, c) ve (b, d) büyütülmüş fotoelektron termal görüntüleme görüntüleri.2d.
Elde edilen deneysel veriler (Şekil 4a ve Ek Şekil 11) çizilir ve saf bileşikler 40, 41, 48 için verilerle karşılaştırılır. Deneysel olarak gözlemlenen üç farklı Fe L-kenarlı XAS spektrumu (XAS-1, XAS-2 ve XAS-3: Şekil 4a).Özellikle, Şekil 3b'de spektrum 2-a (XAS-1 olarak belirtilmiştir) ve ardından spektrum 2-b (XAS-2 olarak etiketlenmiştir) tüm tespit alanı üzerinde gözlemlenirken, şekil 3d'de (XAS-3 olarak etiketlenmiştir) E-3 benzeri spektrumlar belirli konumlarda gözlenmiştir.Kural olarak, incelenen numunedeki mevcut değerlik durumlarını belirlemek için dört parametre kullanıldı: (1) spektral özellikler L3 ve L2, (2) L3 ve L2 özelliklerinin enerji konumları, (3) L3-L2 enerji farkı., (4) L2/L3 yoğunluk oranı.Görsel gözlemlere göre (Şekil 4a), üç Fe bileşeninin tümü, yani Fe0, Fe2+ ve Fe3+, incelenen SDSS yüzeyinde mevcuttur.Hesaplanan yoğunluk oranı L2/L3 ayrıca üç bileşenin de varlığını gösterdi.
gözlemlenen üç farklı deneysel veri ile Simüle edilmiş bir Fe XAS spektrumu (düz çizgiler XAS-1, XAS-2 ve XAS-3, Şekil 2 ve 3'teki 2-a, 2-b ve E-3'e karşılık gelir) Karşılaştırma , Octahedrons Fe2+, sırasıyla 1.0 eV ve 1.5 eV kristal alan değerlerine sahip Fe3+, bd (XAS-1, XAS-2, XAS-3) ile ölçülen deneysel veriler ve karşılık gelen optimize edilmiş LCF verileri (düz siyah çizgi) ve ayrıca Fe3O4 (Fe'nin karışık hali) ve Fe2O3 (saf Fe3+) standartları ile XAS-3 spektrumları şeklinde.
Demir oksit bileşimini ölçmek için üç standart 40, 41, 48'in bir lineer kombinasyon uyumu (LCF) kullanıldı.LCF, Şekil 4b-d'de gösterildiği gibi en yüksek kontrastı, yani XAS-1, XAS-2 ve XAS-3'ü gösteren seçilen üç Fe L-kenarlı XAS spektrumu için uygulandı.LCF bağlantı parçaları için, tüm verilerde küçük bir çıkıntı gözlemlememiz ve ayrıca metalik demirin çeliğin ana bileşeni olması nedeniyle tüm durumlarda %10 Fe0 dikkate alınmıştır. Gerçekten de, X-PEEM'in Fe için deneme derinliği (~6 nm)49, tahmin edilen oksidasyon katmanı kalınlığından (biraz > 4 nm) daha büyüktür ve pasivasyon katmanının altındaki demir matrisinden (Fe0) gelen sinyalin saptanmasına olanak tanır. Gerçekten de, X-PEEM'in Fe için deneme derinliği (~6 nm)49, tahmin edilen oksidasyon katmanı kalınlığından (biraz > 4 nm) daha büyüktür ve pasivasyon katmanının altındaki demir matrisinden (Fe0) gelen sinyalin saptanmasına olanak tanır. Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм)49 больше, чем предполагаемая толщина слоя окисления (немного > 4 нм), что позволяет обнаружить сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. Aslında, Fe için prob X-PEEM derinliği (~6 nm)49, oksidasyon katmanının varsayılan kalınlığından (biraz >4 nm) daha büyüktür, bu da pasivasyon katmanının altındaki demir matristen (Fe0) gelen sinyali algılamayı mümkün kılar.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 检测 深度 大于 的 氧化层 厚度 略 略> 4 nm） 允许 检测 来自钝化层 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 слоя (не много > 4 нм), что позволяет обнаруживать сигнал от железной матрицы (Fe0) ниже пассивирующего слоя. Aslında, Fe (~6 nm) 49'un X-PEEM tarafından saptanma derinliği, pasivasyon katmanının altındaki demir matrisinden (Fe0) gelen sinyalin saptanmasına izin veren oksit katmanının beklenen kalınlığından (biraz > 4 nm) daha büyüktür. .Gözlenen deneysel veriler için mümkün olan en iyi çözümü bulmak için çeşitli Fe2+ ve Fe3+ kombinasyonları yapıldı.Şek.Şekil 4b, Fe2+ ve Fe3+ oranlarının yaklaşık %45 benzer olduğu Fe2+ ve Fe3+ kombinasyonu için XAS-1 spektrumunu gösterir, bu da Fe'nin karışık oksidasyon durumlarını gösterir.XAS-2 spektrumu için ise Fe2+ ve Fe3+ yüzdesi sırasıyla ~%30 ve %60 olur.Fe2+, Fe3+'dan daha azdır.Fe2+'nın Fe3'e oranının 1:2'ye eşit olması, Fe3O4'ün Fe iyonları arasında aynı oranda oluşabileceği anlamına gelir.Ek olarak, XAS-3 spektrumu için Fe2+ ve Fe3+ yüzdesi ~%10 ve %80 olur, bu da Fe2+'nın Fe3+'ya daha yüksek dönüşümünü gösterir.Yukarıda bahsedildiği gibi Fe3+, α-Fe2O3, γ-Fe2O3 veya Fe3O4'ten gelebilir.En olası Fe3+ kaynağını anlamak için, XAS-3 spektrumu, Şekil 4e'de farklı Fe3+ standartlarıyla çizildi ve B zirvesi göz önüne alındığında her iki standartla benzerlik gösterdi.Bununla birlikte, omuz piklerinin yoğunluğu (A: Fe2+'dan) ve B/A yoğunluk oranı, XAS-3 spektrumunun yakın olduğunu ancak γ-Fe2O3 spektrumuyla örtüşmediğini gösterir.Yığın γ-Fe2O3 ile karşılaştırıldığında, A SDSS'nin Fe 2p XAS zirvesi biraz daha yüksek bir yoğunluğa sahiptir (Şekil 4e), bu da daha yüksek bir Fe2+ yoğunluğuna işaret eder.XAS-3'ün spektrumu, Fe3+'nın Oh ve Td konumlarında bulunduğu γ-Fe2O3'ünkine benzer olsa da, farklı değerlik durumlarının tanımlanması ve yalnızca L2,3 kenarı veya L2/L3 yoğunluk oranı boyunca koordinasyon, devam eden araştırma konusu olmaya devam etmektedir.Nihai spektrumu etkileyen çeşitli faktörlerin karmaşıklığından dolayı tartışma41.
Yukarıda açıklanan ilgili bölgelerin kimyasal durumundaki spektral farklılıklara ek olarak, temel elementler Cr ve Fe'nin genel kimyasal heterojenliği de K-means kümeleme yöntemi kullanılarak numune yüzeyinde elde edilen tüm XAS spektrumlarının sınıflandırılmasıyla değerlendirildi.Cr L kenar profilleri, Şekil 1 ve 2'de gösterilen sıcak işlenmiş ve soğuk haddelenmiş numunelerde uzamsal olarak dağıtılmış iki optimal küme oluşturur.5. XAS Cr spektrumlarının iki ağırlık merkezi karşılaştırılabilir olduğundan hiçbir yerel yapısal değişikliğin benzer olarak algılanmadığı açıktır.İki kümenin bu spektral şekilleri, Cr2O342'ye karşılık gelenlerle hemen hemen aynıdır; bu, Cr2O3 katmanlarının SDSS üzerinde nispeten eşit aralıklı olduğu anlamına gelir.
Cr L K-kenar bölge kümeleri anlamına gelir ve b karşılık gelen XAS ağırlık merkezleridir.Soğuk haddelenmiş SDSS'nin K-ortalama X-PEEM karşılaştırmasının sonuçları: c K-ortalama kümelerinin Cr L2.3 kenar bölgesi ve d karşılık gelen XAS merkezleri.
Daha karmaşık FeL kenar haritalarını göstermek için, sırasıyla sıcak işlenmiş ve soğuk haddelenmiş numuneler için dört ve beş optimize edilmiş küme ve bunların ilişkili merkezleri (spektral profiller) kullanıldı.Bu nedenle, Fe2+ ve Fe3+ yüzdesi (%) Şekil 4'te gösterilen LCF'yi uydurarak elde edilebilir.Fe0'in bir fonksiyonu olarak psödoelektrot potansiyeli Epseudo, yüzey oksit filminin mikrokimyasal homojen olmadığını ortaya çıkarmak için kullanıldı.Epseudo kabaca karıştırma kuralı ile tahmin edilir,
\(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) sırasıyla \(\rm{Fe} + 2e^ – \ ila \rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), 0,440 ve 0,036 V'ye eşittir.Daha düşük potansiyele sahip bölgeler daha yüksek Fe3+ bileşiği içeriğine sahiptir.Termal olarak deforme olmuş numunelerdeki potansiyel dağılımı, maksimum yaklaşık 0.119 V'luk bir değişiklikle katmanlı bir karaktere sahiptir (Şekil 6a, b).Bu potansiyel dağılım, yüzey topografyası ile yakından ilişkilidir (Şekil 6a).Altta yatan laminer iç kısımda başka hiçbir konuma bağlı değişiklik gözlenmedi (Şekil 6b).Tersine, soğuk haddelenmiş SDSS'de farklı Fe2+ ve Fe3+ içeriklerine sahip farklı oksitlerin bağlanması için, psödopotansiyelin muntazam olmayan bir doğası gözlemlenebilir (Şekil 6c, d).Fe3+ oksitler ve/veya (oksi)hidroksitler, çelikte pasın ana bileşenleridir ve oksijen ve su geçirgendir50.Bu durumda Fe3+ bakımından zengin adalar yerel olarak dağılmış olarak kabul edilir ve korozyona uğramış alanlar olarak kabul edilebilir.Aynı zamanda, potansiyelin mutlak değeri yerine potansiyel alanındaki gradyan, aktif korozyon bölgelerinin lokalizasyonu için bir gösterge olarak kullanılabilir.Fe2+ ​​ve Fe3+'nın soğuk haddelenmiş SDSS'nin yüzeyindeki bu eşit olmayan dağılımı, yerel kimyayı değiştirebilir ve oksit film parçalanması ve korozyon reaksiyonları sırasında daha pratik bir aktif yüzey alanı sağlayarak alttaki metal matrisin aşınmaya devam etmesine izin vererek iç heterojenliğe neden olabilir.özellikleri ve pasifleştirici tabakanın koruyucu özelliklerini azaltır.
Sıcak deforme edilmiş X-PEEM ac ve soğuk haddelenmiş SDSS'nin df'sinin Fe L2.3 kenar bölgesindeki K-ortalama kümeleri ve karşılık gelen XAS merkezleri.a, d K-X-PEEM görüntülerinin üzerine bindirilmiş küme grafikleri anlamına gelir.Hesaplanan psödoelektrot potansiyeli (Epseudo), K-means küme grafiği ile birlikte belirtilir.X-PEEM görüntüsünün parlaklığı, Şekil 2'deki renk gibi, X-ışını absorpsiyon yoğunluğu ile orantılıdır.
Nispeten tekdüze Cr ancak Fe'nin farklı kimyasal durumu, sıcak işlenmiş ve soğuk haddelenmiş Ce-2507'de farklı oksit film hasarına ve korozyon modellerine yol açar.Soğuk haddelenmiş Ce-2507'nin bu özelliği iyi incelenmiştir.Bu neredeyse nötr çalışmada, ortam havasında oksit ve Fe hidroksitlerinin oluşumu ile ilgili olarak, reaksiyonlar aşağıdaki gibidir:
Yukarıdaki reaksiyonlar, X-PEEM analizine dayalı olarak aşağıdaki senaryolarda gerçekleşir.Fe0'a karşılık gelen küçük bir omuz, altta yatan metalik demir ile ilişkilidir.Metalik Fe'nin çevre ile reaksiyonu, Fe L-kenarı XAS'ta Fe2+ sinyalini artıran bir Fe(OH)2 katmanının (denklem (5)) oluşumuyla sonuçlanır.Havaya uzun süre maruz kalmak, Fe(OH)252,53'ten sonra Fe3O4 ve/veya Fe2O3 oksitlerin oluşmasına neden olabilir.Cr3+ bakımından zengin koruyucu tabakada Fe'nin iki kararlı formu, Fe3O4 ve Fe2O3 de oluşabilir ve Fe3O4, tekdüze ve yapışkan bir yapıyı tercih eder.Her ikisinin de varlığı, karışık oksidasyon durumları (XAS-1 spektrumu) ile sonuçlanır.XAS-2 spektrumu esas olarak Fe3O4'e karşılık gelir.XAS-3 spektrumlarının birkaç yerde gözlemlenmesi, γ-Fe2O3'e tam dönüşümü gösterdi.Katlanmamış X-ışınlarının penetrasyon derinliği yaklaşık 50 nm olduğundan, alt katmandan gelen sinyal A zirvesinin daha yüksek yoğunluğuyla sonuçlanır.
DA spektrumu, oksit filmdeki Fe bileşeninin, bir Cr oksit katmanı ile birleştirilmiş katmanlı bir yapıya sahip olduğunu göstermektedir.Korozyon sırasında Cr2O3'ün yerel homojen olmamasından kaynaklanan pasivasyon belirtilerinin aksine, bu çalışmada Cr2O3'ün üniform tabakasına rağmen, bu durumda özellikle soğuk haddelenmiş numuneler için düşük korozyon direnci gözlenmiştir.Gözlenen davranış, korozyon performansını etkileyen üst tabakadaki (Fe) kimyasal oksidasyon durumunun heterojenliği olarak anlaşılabilir.Üst katmanın (demir oksit) ve alt katmanın (krom oksit)52,53 aynı stokiyometrisine bağlı olarak, aralarındaki daha iyi etkileşim (yapışma), metal veya oksijen iyonlarının kafes içinde yavaş taşınmasına yol açar ve bu da korozyon direncinde bir artışa yol açar.Bu nedenle, sürekli bir stokiyometrik oran, yani Fe'nin bir oksidasyon durumu, ani stokiyometrik değişikliklere tercih edilir.Isı ile deforme edilmiş SDSS daha homojen bir yüzeye, daha yoğun bir koruyucu tabakaya ve daha iyi korozyon direncine sahiptir.Soğuk haddelenmiş SDSS için ise, koruyucu tabakanın altında Fe3+ bakımından zengin adacıkların varlığı yüzeyin bütünlüğünü bozar ve yakındaki alt tabaka ile galvanik korozyona neden olur, bu da Rp'de keskin bir düşüşe yol açar (Tablo 1).EIS spektrumu ve korozyon direnci azalır.Fe3+ bakımından zengin adaların plastik deformasyon nedeniyle yerel dağılımının, bu çalışmada bir çığır açan korozyon direncini büyük ölçüde etkilediği görülebilir.Bu nedenle, bu çalışma, plastik deformasyon yöntemiyle incelenen SDSS numunelerinin korozyon direncindeki azalmanın spektroskopik mikroskobik görüntülerini sunmaktadır.
Ek olarak, çift fazlı çeliklerde nadir toprak alaşımı daha iyi performans gösterse de, bu katkı maddesi elementinin spektroskopik mikroskopiye göre korozyon davranışı açısından bireysel çelik matrisi ile etkileşimi belirsizliğini koruyor.Ce sinyallerinin görünümü (XAS M-kenarları aracılığıyla) soğuk haddeleme sırasında yalnızca birkaç yerde görünür, ancak SDSS'nin sıcak deformasyonu sırasında kaybolur ve homojen alaşımlamadan ziyade çelik matriste Ce'nin yerel olarak çökeldiğini gösterir.SDSS6,7'nin mekanik özelliklerini önemli ölçüde iyileştirmese de, nadir toprak elementlerinin varlığı inklüzyonların boyutunu azaltır ve başlangıç ​​bölgesindeki çukurlaşmayı engellediği düşünülmektedir54.
Sonuç olarak, bu çalışma, nano ölçekli bileşenlerin kimyasal içeriğini ölçerek, yüzey heterojenliğinin seryum ile modifiye edilmiş 2507 SDSS'nin korozyonu üzerindeki etkisini açıklamaktadır.Paslanmaz çeliğin koruyucu bir oksit tabakası altında bile neden paslandığı sorusunu, K-means kümeleme kullanarak mikro yapısını, yüzey kimyasını ve sinyal işlemeyi ölçerek yanıtlıyoruz.Karışık Fe2+/Fe3+'nın tüm özelliği boyunca oktahedral ve tetrahedral koordinasyonları da dahil olmak üzere Fe3+ açısından zengin adaların, soğuk haddelenmiş oksit film SDSS'nin hasar ve korozyon kaynağı olduğu tespit edilmiştir.Fe3+'nın baskın olduğu nanoadalar, yeterli bir stokiyometrik Cr2O3 pasivasyon tabakası varlığında bile zayıf korozyon direncine yol açar.Nano ölçekli kimyasal heterojenliğin korozyon üzerindeki etkisini belirlemedeki metodolojik ilerlemelere ek olarak, devam eden çalışmaların çelik üretimi sırasında paslanmaz çeliklerin korozyon direncini iyileştirmek için mühendislik süreçlerine ilham vermesi bekleniyor.
Bu çalışmada kullanılan Ce-2507 SDSS külçesini hazırlamak için, saf demir boru ile kapatılmış Fe-Ce ana alaşımını içeren karışık bir bileşim, 150 kg'lık orta frekanslı bir endüksiyon ocağında eritilerek erimiş çelik üretildi ve bir kalıba döküldü.Ölçülen kimyasal bileşimler (% ağırlık) Ek Tablo 2'de listelenmiştir. Külçeler önce bloklar halinde sıcak dövülür.Daha sonra katı çözelti halinde çelik elde etmek için 1050°C'de 60 dakika tavlandı ve ardından oda sıcaklığına kadar suda söndürüldü.İncelenen numuneler, fazları, tane büyüklüğünü ve morfolojiyi incelemek için TEM ve DOE kullanılarak ayrıntılı olarak incelenmiştir.Numuneler ve üretim süreci hakkında daha ayrıntılı bilgi başka kaynaklarda bulunabilir6,7.
Sıcak sıkıştırma için silindirik numuneler (φ10 mm×15 mm), silindirin ekseni bloğun deformasyon yönüne paralel olacak şekilde işlendi.Yüksek sıcaklıkta sıkıştırma, 0.01-10 s-1 aralığında sabit bir gerinim hızında Gleeble-3800 termal simülatörü kullanılarak 1000-1150°C aralığında çeşitli sıcaklıklarda gerçekleştirildi.Deformasyondan önce numuneler, sıcaklık gradyanını ortadan kaldırmak için seçilen bir sıcaklıkta 2 dakika boyunca 10 °C s-1 oranında ısıtıldı.Sıcaklık homojenliği elde edildikten sonra numune, 0.7'lik gerçek bir gerinim değerine deforme edildi.Deformasyondan sonra, deforme olmuş yapıyı korumak için numuneler hemen su ile söndürüldü.Sertleştirilmiş numune daha sonra sıkıştırma yönüne paralel olarak kesilir.Bu özel çalışma için, 1050°C, 10 s-1 sıcak gerilme koşuluna sahip bir numune seçtik çünkü gözlemlenen mikrosertlik diğer numunelerden7 daha yüksekti.
Ce-2507 katı çözeltisinin masif (80 × 10 × 17 mm3) numuneleri, diğer tüm deformasyon seviyeleri arasında en iyi mekanik özelliklere sahip bir LG-300 üç fazlı asenkron iki silindirli değirmende kullanıldı6.Her yol için gerinim hızı ve kalınlık azalması sırasıyla 0,2 m·s-1 ve %5'tir.
Bir Autolab PGSTAT128N elektrokimyasal iş istasyonu, SDSS elektrokimyasal ölçümleri için, kalınlıkta %90 azalmaya (1,0 eşdeğer gerçek gerinim) kadar soğuk haddelemeden ve 10 s-1 için 0,7 gerçek gerinime kadar 1050°C'de sıcak preslemeden sonra kullanıldı.İş istasyonu, referans elektrot olarak doymuş bir kalomel elektrot, bir grafit karşıt elektrot ve çalışma elektrotu olarak bir SDSS numunesi içeren üç elektrotlu bir hücreye sahiptir.Numuneler, kenarlarına bakır tellerin lehimlendiği 11.3 mm çapında silindirler halinde kesildi.Numuneler daha sonra epoksi ile sabitlendi ve çalışma elektrotu (silindirik numunenin alt tarafı) olarak 1 cm2'lik bir çalışma açık alanı bırakıldı.Çatlamayı önlemek için epoksinin kürlenmesi ve ardından zımparalama ve cilalama sırasında dikkatli olun.Çalışma yüzeyleri 1 μm partikül boyutuna sahip bir elmas parlatma süspansiyonu ile taşlandı ve parlatıldı, distile su ve etanol ile yıkandı ve soğuk havada kurutuldu.Elektrokimyasal ölçümlerden önce, parlatılmış numuneler, doğal bir oksit filmi oluşturmak için birkaç gün havaya maruz bırakıldı.ASTM tavsiyelerine göre HCl ile pH = 1,0 ± 0,01'e stabilize edilmiş sulu bir FeCl3 (%6,0 ağırlık) çözeltisi, paslanmaz çeliğin55 korozyonunu hızlandırmak için kullanılır, çünkü güçlü oksitleme kapasitesi ve düşük pH Çevre standartları G48 ve A923 ile klorür iyonlarının varlığında aşındırıcıdır.Herhangi bir ölçüm yapmadan önce, numuneyi neredeyse sabit duruma ulaşması için 1 saat boyunca test solüsyonuna daldırın.Katı çözelti, sıcak şekillendirilmiş ve soğuk haddelenmiş numuneler için empedans ölçümleri, sırasıyla 0,39, 0,33 ve 0,25 V açık devre potansiyellerinde (OPC), 1 105 ila 0,1 Hz frekans aralığında ve 5 mV genlikte gerçekleştirilmiştir.Veri tekrarlanabilirliğini sağlamak için tüm kimyasal testler aynı koşullar altında en az 3 kez tekrarlandı.
HE-SXRD ölçümleri için, 1 x 1 x 1,5 mm3 ölçülerindeki dikdörtgen dubleks çelik bloklar, CLS, Kanada'daki bir Brockhouse yüksek enerjili kıpır kıpır kıpırdatıcının ışın fazı bileşimini ölçmek için ölçülmüştür56.Veri toplama, oda sıcaklığında Debye-Scherrer geometrisinde veya iletim geometrisinde gerçekleştirildi.LaB6 kalibratörü ile kalibre edilen X ışını dalga boyu 0,212561 Å'dir ve bu, 58 keV'ye karşılık gelir; bu, laboratuvar X ışını kaynağı olarak yaygın olarak kullanılan Cu Ka'dan (8 keV) çok daha yüksektir.Numune, dedektörden 740 mm'lik bir mesafeye yerleştirildi.Her numunenin algılama hacmi, ışın boyutu ve numune kalınlığı tarafından belirlenen 0,2 × 0,3 × 1,5 mm3'tür.Tüm veriler, bir Perkin Elmer alan detektörü, düz panel X-ışını detektörü, 200 µm piksel, 40×40 cm2 kullanılarak, 0,3 s maruz kalma süresi ve 120 kare kullanılarak toplandı.
Seçilen iki model sistemin X-PEEM ölçümleri, MAX IV laboratuvarındaki (Lund, İsveç) Beamline MAXPEEM PEEM uç istasyonunda gerçekleştirildi.Numuneler, elektrokimyasal ölçümlerle aynı şekilde hazırlandı.Hazırlanan numuneler birkaç gün havada tutuldu ve senkrotron fotonları ile ışınlanmadan önce ultra yüksek vakumlu bir odada gazı alındı.Işın çizgisinin enerji çözünürlüğü, foton enerjisinin E3/2, 57'ye bağlı olduğu N2'de hv = 401 eV yakınında N1 s'den 1\(\pi _g^ \ast\)'ye kadar uyarma bölgesindeki iyon verim spektrumunun ölçülmesiyle elde edildi. Yaklaşım spektrumları, ölçülen enerji aralığında yaklaşık 0,3 eV'lik ΔE (spektral çizginin genişliği) verdi. Bu nedenle, ışın hattı enerji çözünürlüğünün, Fe 2p L2.3 kenarı, Cr 2p L2,3 kenar için Ni 2p l2.3 kenarı ve Ce m4,3 kenarı için bir SI 1200-line mm-1 ızgara ile değiştirilmiş bir SX-700 monokromator kullanılarak E/∆E = 700 eV/0.3 eV> 2000 ve Flux ≈1012 pH/s olduğu tahmin edildi. Bu nedenle, ışın hattı enerji çözünürlüğünün, Fe 2p L2.3 kenarı, Cr 2p L2.3 kenar, Ni 2P L2.3 kenarı, 2P L2.3 kenarı ve CE M4 kenarı için Modifiye Si 1200-line mm-1 ızgara kullanılarak E/∆E = 700 eV/0.3 eV> 2000 ve Flux ≈1012 pH/s olduğu tahmin edildi. E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ > 2000 ve поток ≈1012 ф/с при использовании модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 штрихов/мм для Fe кромка 2p L2,3, кромк а Cr 2p L2,3, кромка Ni 2p L2,3 ve кромка Ce M4,5. Bu nedenle, Fe kenar 2p L2 ,3, Cr kenar 2p L2.3, Ni kenar 2p L2.3 ve Ce kenar M4.5 için 1200 satır/mm'lik Si ızgaralı modifiye bir SX-700 monokromatör kullanılarak ışın kanalının enerji çözünürlüğü E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 ve akı ≈1012 f/s olarak tahmin edildi.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 能量 分辨率 为 为 为 为 δe = 700 EV/0,3 EV> 2000 和 ≈1012 PH/S ， 使用 带有 带有 1200线 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 2p L2.3 边缘和Ce M4.5边 缘.Bu nedenle, 1200 satırlık Si ızgaralı değiştirilmiş bir SX-700 monokromatör kullanıldığında.3, Cr kenar 2p L2.3, Ni kenar 2p L2.3 ve Ce kenar M4.5.0,2 eV adımlarla foton enerjisini tarayın.Her enerjide PEEM görüntüleri, 20 µm'lik bir görüş alanında 1024 x 1024 piksel çözünürlük sağlayan 2 x 2 bölmeli bir TVIPS F-216 fiber bağlantılı CMOS detektörü kullanılarak kaydedildi.Görüntülerin maruz kalma süresi 0,2 sn, ortalama 16 kare idi.Fotoelektron görüntü enerjisi, maksimum ikincil elektron sinyalini sağlayacak şekilde seçilir.Tüm ölçümler, doğrusal olarak polarize bir foton ışını kullanılarak normal olayda gerçekleştirildi.Ölçümler hakkında daha fazla bilgi önceki bir çalışmada bulunabilir.Toplam elektron verimi (TEY) algılama modunu ve X-PEEM49'daki uygulamasını inceledikten sonra, bu yöntemin deneme derinliğinin Cr sinyali için yaklaşık 4-5 nm ve Fe için yaklaşık 6 nm olduğu tahmin edilmektedir.Cr derinliği oksit filmin kalınlığına (~4 nm)60,61 çok yakınken, Fe derinliği kalınlıktan daha büyüktür.Fe L'nin kenarında toplanan XRD, demir oksitlerin XRD'si ve matristen Fe0'ın bir karışımıdır.İlk durumda, yayılan elektronların yoğunluğu, TEY'e katkıda bulunan tüm olası elektron türlerinden gelir.Bununla birlikte, saf bir demir sinyali, elektronların oksit tabakasından yüzeye geçmesi ve analizör tarafından toplanması için daha yüksek kinetik enerji gerektirir.Bu durumda, Fe0 sinyali esas olarak LVV Auger elektronlarından ve bunların yaydığı ikincil elektronlardan kaynaklanır.Ek olarak, bu elektronların katkıda bulunduğu TEY yoğunluğu, elektron kaçış yolu sırasında bozulur ve demir XAS haritasındaki Fe0 spektral tepkisini daha da azaltır.
Veri madenciliğini bir veri küpüne (X-PEEM verileri) entegre etmek, çok boyutlu bir yaklaşımla ilgili bilgilerin (kimyasal veya fiziksel özellikler) çıkarılmasında önemli bir adımdır.K-means kümeleme, makine görüşü, görüntü işleme, denetimsiz örüntü tanıma, yapay zeka ve sınıflandırma analizi dahil olmak üzere çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.Örneğin, K-means kümeleme, hiperspektral görüntü verilerinin kümelenmesinde iyi performans göstermiştir.Prensipte, çok-özellikli veriler için, K-means algoritması, nitelikleri (foton enerji özellikleri) hakkındaki bilgilere dayanarak bunları kolayca gruplandırabilir.K-ortalamalı kümeleme, verileri, çelik mikroyapı bileşimindeki kimyasal homojensizliğin uzamsal dağılımına bağlı olarak her pikselin belirli bir kümeye ait olduğu K adet örtüşmeyen gruba (küme) bölmek için yinelemeli bir algoritmadır.K-means algoritması iki aşama içerir: ilk aşamada, K ağırlık merkezi hesaplanır ve ikinci aşamada, her noktaya komşu merkez noktalarıyla bir küme atanır.Bir kümenin ağırlık merkezi, o küme için veri noktalarının (XAS spektrumu) aritmetik ortalaması olarak tanımlanır.Komşu merkezleri Öklid mesafesi olarak tanımlamak için çeşitli mesafeler vardır.px,y giriş görüntüsü için (burada x ve y piksel cinsinden çözünürlüktür), CK, kümenin ağırlık merkezidir;bu görüntü daha sonra K-means63 kullanılarak K kümesine bölünebilir (kümelenebilir).K-means kümeleme algoritmasının son adımları şunlardır:
Adım 2. Mevcut merkeze göre tüm piksellerin üyeliğini hesaplayın.Örneğin, merkez ile her piksel arasındaki Öklid mesafesinden d hesaplanır:
Adım 3 Her pikseli en yakın merkeze atayın.Ardından, K ağırlık merkezi konumlarını aşağıdaki gibi yeniden hesaplayın:
Adım 4. Merkezler yakınsayana kadar işlemi (denklemler (7) ve (8)) tekrarlayın.Nihai kümeleme kalitesi sonuçları, ilk merkez merkezlerinin en iyi seçimi ile güçlü bir şekilde ilişkilidir.Çelik görüntülerin PEEM veri yapısı için, tipik olarak X (x × y × λ), 3B dizi verilerinin bir küpüdür, x ve y eksenleri ise uzamsal bilgileri (piksel çözünürlüğü) temsil eder ve λ ekseni bir fotona karşılık gelir.enerji spektral resmi.K-means algoritması, pikselleri (kümeler veya alt bloklar) spektral özelliklerine göre ayırarak ve her bir analit için en iyi merkezleri (XAS spektral profilleri) çıkararak X-PEEM verilerindeki ilgi alanlarını keşfetmek için kullanılır.küme).Uzaysal dağılımı, yerel spektral değişiklikleri, oksidasyon davranışını ve kimyasal durumları incelemek için kullanılır.Örneğin, sıcak işlenmiş ve soğuk haddelenmiş X-PEEM'de Fe L-kenar ve Cr L-kenar bölgeleri için K-means kümeleme algoritması kullanıldı.Optimal kümeleri ve ağırlık merkezlerini bulmak için çeşitli sayıda K kümesi (mikro yapı bölgeleri) test edildi.Bu sayılar görüntülendiğinde, pikseller karşılık gelen küme merkezlerine yeniden atanır.Her bir renk dağılımı, kümenin merkezine karşılık gelir ve kimyasal veya fiziksel nesnelerin uzamsal düzenlemesini gösterir.Çıkarılan merkezler, saf spektrumların doğrusal kombinasyonlarıdır.
Bu çalışmanın sonuçlarını destekleyen veriler, ilgili WC yazarının makul talebi üzerine mevcuttur.
Sieurin, H. & Sandström, R. Kaynaklı dubleks paslanmaz çeliğin kırılma tokluğu. Sieurin, H. & Sandström, R. Kaynaklı dubleks paslanmaz çeliğin kırılma tokluğu. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Kaynaklı dubleks paslanmaz çeliğin kırılma tokluğu. Sieurin, H. & Sandström, R. Sieurin, H. & Sandstrom, R. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварных дуплексных нержавеющих сталей. Sieurin, H. & Sandström, R. Kaynaklı dubleks paslanmaz çeliklerin kırılma tokluğu.Britanya.Kesirli kısım.kürk.73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Dubleks paslanmaz çeliklerin seçili organik asitler ve organik asit/klorür ortamlarında korozyon direnci. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Dubleks paslanmaz çeliklerin seçili organik asitler ve organik asit/klorür ortamlarında korozyon direnci.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh.ve Van Der Merwe, J. Bazı organik asitler ve organik asitler/klorürler içeren ortamlarda dubleks paslanmaz çeliklerin korozyon direnci. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相paslanmaz çelik ve organik, organik veya klorlu ortam ürünleri.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh.ve Van Der Merwe, J. Seçilmiş organik asitler ve organik asitler/klorür ortamlarında dubleks paslanmaz çeliklerin korozyon direnci.koruyucu.Malzeme Yöntemleri 57, 107–117 (2010).
Barrera, S. ve ark.Fe-Al-Mn-C dubleks alaşımlarının korozyon-oksidatif davranışı.Malzemeler 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Ekipman gazı ve petrol üretimi için yeni nesil süper dubleks çelikler. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Ekipman gazı ve petrol üretimi için yeni nesil süper dubleks çelikler.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Petrol ve gaz üretim ekipmanları için yeni nesil süper dubleks çelikler.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Gaz ve petrol üretim ekipmanları için yeni nesil süper dubleks çelikler.Web Semineri E3S 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 kalite dubleks paslanmaz çeliğin sıcak deformasyon davranışının incelenmesi. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 kalite dubleks paslanmaz çeliğin sıcak deformasyon davranışının incelenmesi. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 Metal. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Tip 2507 Dubleks Paslanmaz Çeliğin Sıcak Deformasyon Davranışı Üzerine Bir Araştırma.metal. 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. ve Utaisansuk, V. Tip 2507 Dubleks Paslanmaz Çeliğin Sıcak Deformasyon Davranışının İncelenmesi.Metal.gidilen okul.trans.48, 95–108 (2017).
Zhou, T. ve ark.Kontrollü soğuk haddelemenin, seryum modifiyeli süper çift yönlü SAF 2507 paslanmaz çeliğin mikro yapısı ve mekanik özellikleri üzerindeki etkisi.gidilen okul.Bilim.Britanya.A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. ve ark.Seryumla modifiye edilmiş süper çift yönlü SAF 2507 paslanmaz çeliğin termal deformasyonunun neden olduğu yapısal ve mekanik özellikler.J. Alma Mater.depolama tankı.teknoloji.9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Nadir toprak elementlerinin östenitik çeliğin yüksek sıcaklıkta oksidasyon davranışı üzerindeki etkisi. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Nadir toprak elementlerinin östenitik çeliğin yüksek sıcaklıkta oksidasyon davranışı üzerindeki etkisi.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. ve Zheng K. Nadir toprak elementlerinin östenitik çeliğin yüksek sıcaklık oksidasyonu altındaki davranışı üzerindeki etkisi. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Zheng, Z., Wang, S., Uzun, J., Wang, J. & Zheng, K.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. ve Zheng K. Nadir toprak elementlerinin östenitik çeliklerin yüksek sıcaklıkta oksidasyon davranışı üzerindeki etkisi.korolar.Bilim.164, 108359 (2020).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ce'nin 27Cr-3.8Mo-2Ni süper ferritik paslanmaz çeliklerin mikroyapısı ve özellikleri üzerindeki etkileri. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ce'nin 27Cr-3.8Mo-2Ni süper ferritik paslanmaz çeliklerin mikroyapısı ve özellikleri üzerindeki etkileri.Li Y., Yang G., Jiang Z., Chen K. ve Sun S. Se'nin süperferritik paslanmaz çelikler 27Cr-3,8Mo-2Ni'nin mikro yapısı ve özellikleri üzerindeki etkisi. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ce对27Cr-3.8Mo-2Ni Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ce'nin 27Cr-3.8Mo-2Ni süper çelik paslanmaz çeliğin mikro yapısı ve özellikleri üzerindeki etkisi. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Влияние Ce на микроструктуру ve свойства суперферритной нержавеющей стали 27Cr-3,8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ce'nin süperferritik paslanmaz çelik 27Cr-3,8Mo-2Ni'nin mikro yapısı ve özellikleri üzerindeki etkisi.Demir işareti.Steelmak 47, 67–76 (2020).