Nature.com saytiga tashrif buyurganingiz uchun tashakkur. Siz foydalanayotgan brauzer versiyasida CSS qo'llab-quvvatlashi cheklangan. Eng yaxshi tajriba uchun sizga yangilangan brauzerdan foydalanishingizni tavsiya qilamiz (yoki Internet Explorer-da moslik rejimini o'chirib qo'ying). Shu bilan birga, uzluksiz qo'llab-quvvatlashni ta'minlash uchun biz saytni uslublar va JavaScriptsiz renderlaymiz.
Keng qo'llaniladigan zanglamaydigan po'lat va uning zarb qilingan versiyalari xrom oksididan tashkil topgan passivatsiya qatlami tufayli atrof-muhit sharoitida korroziyaga chidamli. Po'latning korroziyasi va eroziyasi an'anaviy ravishda bu qatlamlarning yo'q qilinishi bilan bog'liq, ammo sirtning bir xil emasligining kelib chiqishiga qarab mikroskopik darajada kamdan-kam hollarda. Ushbu ishda spektroskopik mikroskopiya va kemometrik tahlil orqali aniqlangan nanoskalali sirt kimyoviy heterojenligi kutilmaganda sovuq prokatlangan seriy modifikatsiyalangan super dupleks zanglamaydigan po'lat 2507 (SDSS) ning issiq deformatsiyalanish xatti-harakati davomida parchalanishi va korroziyasida ustunlik qiladi. boshqa tomondan. Rentgen fotoelektron mikroskopiyasi tabiiy Cr2O3 qatlamining nisbatan bir xil qoplanishini ko'rsatgan bo'lsa-da, sovuq prokatlangan SDSS Fe3+ ga boy nanoisollarning Fe/Cr oksid qatlamida lokal taqsimlanishi tufayli past passivatsiya natijalarini ko'rsatdi. Atom darajasidagi bu bilim zanglamaydigan po'lat korroziyasini chuqur tushunish imkonini beradi va shunga o'xshash yuqori qotishmali metallarning korroziyasiga qarshi kurashishga yordam beradi deb kutilmoqda.
Zanglamaydigan po'lat ixtiro qilinganidan beri, ferroxrom qotishmalarining korroziyaga chidamliligi xromga bog'liq bo'lib, u ko'pgina muhitlarda passivlashtiruvchi xususiyatga ega kuchli oksid/oksigidroksid hosil qiladi. An'anaviy (ostenitik va ferrit) zanglamaydigan po'latlar bilan taqqoslaganda, yaxshiroq korroziyaga chidamlilikka ega super dupleks zanglamaydigan po'latlar (SDSS) yuqori mexanik xususiyatlarga ega1,2,3. Mexanik mustahkamlikning ortishi yengilroq va ixchamroq dizaynlarni yaratishga imkon beradi. Aksincha, tejamkor SDSS chuqurchalar va yoriqlar korroziyasiga yuqori qarshilikka ega, bu esa uzoqroq xizmat qilish muddatini va ifloslanishni nazorat qilish, kimyoviy konteynerlar va dengiz neft va gaz sanoatida kengroq qo'llanilishini ta'minlaydi4. Biroq, issiqlik bilan ishlov berish haroratining tor diapazoni va yomon shakllanishi uning keng amaliy qo'llanilishiga to'sqinlik qiladi. Shuning uchun, SDSS yuqoridagi xususiyatlarni yaxshilash uchun o'zgartirildi. Masalan, 2507 SDSS (Ce-2507) ga Ce modifikatsiyasi va N6, 7, 8 ning yuqori qo'shimchalari kiritildi. 0,08% og'irlikdagi noyob yer elementi (Ce) ning mos konsentratsiyasi DSS ning mexanik xususiyatlariga ijobiy ta'sir ko'rsatadi, chunki u donning tozalanishini va don chegarasining mustahkamligini yaxshilaydi. Aşınma va korroziyaga chidamlilik, cho'zilish kuchi va oqim kuchi hamda issiq ishlov berish qobiliyati ham yaxshilandi9. Ko'p miqdorda azot qimmat nikel tarkibini almashtirishi mumkin, bu esa SDSS ni yanada tejamkor qiladi10.
Yaqinda SDSS turli haroratlarda (past harorat, sovuq va issiq) ajoyib mexanik xususiyatlarga erishish uchun plastik deformatsiyaga uchradi6,7,8. Biroq, SDSS ning ajoyib korroziyaga chidamliligi sirtda yupqa oksid plyonkasining mavjudligi bilan bog'liq bo'lib, unga turli xil dona chegaralariga ega ko'plab fazalarning mavjudligi, kiruvchi cho'kmalar va turli xil reaksiyalar kabi ko'plab omillar ta'sir qiladi. Turli ostenitik va ferrit fazalarining ichki bir xil bo'lmagan mikrotuzilishi deformatsiyalanadi7. Shuning uchun, bunday plyonkalarning mikrodomen xususiyatlarini elektron struktura darajasida o'rganish SDSS korroziyasini tushunish uchun juda muhimdir va murakkab eksperimental texnikalarni talab qiladi. Hozirgacha Oje elektron spektroskopiyasi11 va rentgen fotoelektron spektroskopiyasi12,13,14,15 kabi sirtga sezgir usullar, shuningdek, qattiq rentgen fotoelektron fotoelektron tizimi nanoskalada fazoning turli nuqtalarida bir xil elementning kimyoviy holatlarini ajratib turadi, lekin ko'pincha ajrata olmaydi. Yaqinda o'tkazilgan bir qancha tadqiqotlar xromning mahalliy oksidlanishini 17 ta ostenitik zanglamaydigan po'lat, 18 ta martensitik zanglamaydigan po'lat va SDSS 19, 20 ning kuzatilgan korroziya xatti-harakati bilan bog'ladi. Biroq, bu tadqiqotlar asosan Cr heterojenligining (masalan, Cr3+ oksidlanish holati) korroziyaga chidamliligiga ta'siriga qaratilgan. Elementlarning oksidlanish darajalaridagi lateral heterojenlik temir oksidlari kabi bir xil tarkibiy elementlarga ega bo'lgan turli birikmalar tomonidan yuzaga kelishi mumkin. Bu birikmalar bir-biriga yaqin joylashgan termomekanik tarzda qayta ishlangan kichik o'lchamni meros qilib oladi, ammo tarkibi va oksidlanish holati jihatidan farq qiladi16,21. Shuning uchun, oksid plyonkalarining yo'q qilinishini va keyin chuqurchalar hosil bo'lishini aniqlash mikroskopik darajada sirt bir xil emasligini tushunishni talab qiladi. Ushbu talablarga qaramay, lateral oksidlanish heterojenligi, ayniqsa nano/atom miqyosidagi temir kabi miqdoriy baholashlar hali ham mavjud emas va ularning korroziyaga chidamlilik uchun ahamiyati o'rganilmaganligicha qolmoqda. Yaqin vaqtgacha Fe va Ca kabi turli elementlarning kimyoviy holati nanoskalali sinxrotron nurlanish inshootlarida yumshoq rentgen fotoelektron mikroskopiyasi (X-PEEM) yordamida po'lat namunalarida miqdoriy jihatdan tavsiflangan. Kimyoviy jihatdan sezgir rentgen yutilish spektroskopiyasi (XAS) texnikalari bilan birgalikda X-PEEM yuqori fazoviy va spektral aniqlik bilan XAS o'lchash imkonini beradi, element tarkibi va uning kimyoviy holati haqida kimyoviy ma'lumotlarni nanometr shkalasi 23 gacha bo'lgan fazoviy aniqlik bilan taqdim etadi. Boshlanish joyini mikroskop ostida kuzatish mahalliy kimyoviy tajribalarni osonlashtiradi va Fe qatlamida ilgari o'rganilmagan kimyoviy o'zgarishlarni fazoviy jihatdan namoyish qilishi mumkin.
Ushbu tadqiqot PEEMning nanoskalada kimyoviy farqlarni aniqlashdagi afzalliklarini kengaytiradi va Ce-2507 ning korroziya xatti-harakatlarini tushunish uchun chuqur atom darajasidagi sirt tahlili usulini taqdim etadi. Unda K-o'rtacha klasterli xemometrik ma'lumotlar24 yordamida ishtirok etuvchi elementlarning global kimyoviy tarkibini (heterojenligini) xaritalash, ularning kimyoviy holatlarini statistik tasvirda ko'rsatish uchun foydalaniladi. Xrom oksidi plyonkasining parchalanishi natijasida yuzaga keladigan an'anaviy korroziya holatidan farqli o'laroq, hozirgi yomon passivatsiya va yomon korroziyaga chidamlilik Fe/Cr oksidi qatlami yaqinidagi mahalliy Fe3+ ga boy nanoisrollar bilan bog'liq bo'lib, bu himoya oksidlarining natijasi bo'lishi mumkin. Parchalanish joyida korroziyaga olib keladigan plyonka hosil bo'ladi.
Deformatsiyalangan SDSS 2507 ning korroziyaga chidamliligi dastlab elektrokimyoviy o'lchovlar yordamida baholandi. 1-rasmda xona haroratida FeCl3 ning kislotali (pH = 1) suvli eritmalaridagi tanlangan namunalar uchun Nyquist va Bode egri chiziqlari ko'rsatilgan. Tanlangan elektrolit kuchli oksidlovchi vosita sifatida ishlaydi, bu passivatsiya plyonkasining parchalanish tendentsiyasini tavsiflaydi. Material xona haroratida barqaror chuqurchaga tushmagan bo'lsa-da, bu tahlillar potentsial nosozlik hodisalari va korroziyadan keyingi jarayonlar haqida tushuncha berdi. Elektrokimyoviy impedans spektroskopiyasi (EIS) spektrlarini moslashtirish uchun ekvivalent sxema (1d-rasm) ishlatilgan va mos keladigan moslashtirish natijalari 1-jadvalda ko'rsatilgan. Eritma bilan ishlov berilgan va issiq ishlangan namunalarni sinovdan o'tkazishda to'liq bo'lmagan yarim doiralar paydo bo'ldi, mos keladigan siqilgan yarim doiralar esa sovuq prokatlangan (1b-rasm). EIS spektrida yarim doira radiusi polyarizatsiya qarshiligi (Rp)25,26 sifatida qaralishi mumkin. 1-jadvalda eritma bilan ishlov berilgan SDSS ning Rp qiymati taxminan 135 kΩ sm-2 ni tashkil qiladi, ammo issiq ishlov berilgan va sovuq prokatlangan SDSS uchun mos ravishda 34,7 va 2,1 kΩ sm-2 ning ancha past qiymatlarini ko'rishimiz mumkin. Rp ning bu sezilarli darajada pasayishi avvalgi 27, 28, 29, 30-hisobotlarda ko'rsatilganidek, plastik deformatsiyaning passivatsiya va korroziyaga chidamliligiga salbiy ta'sirini ko'rsatadi.
a Nyquist, b, c Bode impedansi va faza diagrammalari va d uchun ekvivalent sxema modeli, bu yerda RS elektrolit qarshiligi, Rp polyarizatsiya qarshiligi va QCPE ideal bo'lmagan sig'im (n) ni modellashtirish uchun ishlatiladigan doimiy faza elementi oksidi. EIS o'lchovlari yuk bo'sh potensialda amalga oshirildi.
Birinchi tartibli konstantalar Bode diagrammasida ko'rsatilgan va yuqori chastotali plato RS26 elektrolit qarshiligini ifodalaydi. Chastota kamayishi bilan impedans oshadi va manfiy faza burchagi topiladi, bu sig'im ustunligini ko'rsatadi. Faza burchagi ortadi, nisbatan keng chastota diapazonida maksimal qiymatini saqlab qoladi va keyin kamayadi (1c-rasm). Biroq, uchala holatda ham bu maksimal qiymat hali ham 90° dan past bo'lib, sig'im dispersiyasi tufayli ideal bo'lmagan sig'imli xatti-harakatni ko'rsatadi. Shunday qilib, QCPE doimiy faza elementi (CPE) sirt pürüzlülüğü yoki bir xil emasligidan kelib chiqqan interfeys sig'im taqsimotini, ayniqsa atom shkalasi, fraktal geometriya, elektrod g'ovakliligi, bir xil bo'lmagan potensial va sirtga bog'liq tok taqsimoti nuqtai nazaridan ifodalash uchun ishlatiladi. Elektrod geometriyasi31,32. CPE impedansi:
bu yerda j xayoliy son va ω burchak chastotasi. QCPE elektrolitning faol ochiq maydoniga mutanosib bo'lgan chastotaga bog'liq bo'lmagan doimiydir. n - bu kondensatorning ideal sig'imli xatti-harakatlaridan og'ishni tavsiflovchi o'lchovsiz quvvat soni, ya'ni n 1 ga qanchalik yaqin bo'lsa, CPE sof sig'imga shunchalik yaqin bo'ladi va agar n nolga yaqin bo'lsa, bu qarshilikdir. 1 ga yaqin bo'lgan n ning kichik og'ishi polyarizatsiya sinovidan keyin sirtning ideal bo'lmagan sig'imli xatti-harakatlarini ko'rsatadi. Sovuq prokatlangan SDSS ning QCPE ko'rsatkichi shunga o'xshash mahsulotlarga qaraganda ancha yuqori, bu esa sirt sifati unchalik bir xil emasligini anglatadi.
Zanglamaydigan po'latlarning ko'pgina korroziyaga chidamlilik xususiyatlariga mos ravishda, SDSS ning nisbatan yuqori Cr miqdori odatda sirtda passiv himoya oksidi plyonkasi mavjudligi sababli SDSS ning yuqori korroziyaga chidamliligiga olib keladi17. Ushbu passivlovchi plyonka odatda Cr3+ oksidlari va/yoki gidroksidlariga boy bo'lib, asosan Fe2+, Fe3+ oksidlari va/yoki (oksi)gidroksidlarini 33 birlashtiradi. Mikroskopik tasvirlar bilan aniqlanganidek, sirt bir xilligi, passivlovchi oksid qatlami va sirtda ko'rinadigan sinish yo'qligiga qaramay,6,7 issiq ishlov berilgan va sovuq prokatlangan SDSS ning korroziya xususiyati har xil va shuning uchun po'latning deformatsiya mikrotuzilishi va strukturaviy xususiyatlarini chuqur o'rganishni talab qiladi.
Deformatsiyalangan zanglamaydigan po'latning mikrotuzilishi ichki va sinxrotronli yuqori energiyali rentgen nurlari yordamida miqdoriy jihatdan o'rganildi (1, 2-qo'shimcha rasmlar). Batafsil tahlil qo'shimcha ma'lumotlarda keltirilgan. Bu asosan asosiy faza turiga mos kelsa-da, 1-qo'shimcha jadvalda keltirilgan fazalarning hajm ulushlarida farqlar aniqlandi. Farq sirtdagi heterojen faza ulushi va turli xil tushayotgan fotonlarning energiya manbalari bilan rentgen difraksiyasi yordamida turli chuqurlikda aniqlanadigan hajm ulushi (XRD) bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Laboratoriya manbasidan XRD yordamida aniqlangan sovuq prokatlangan namunalarda ostenitning nisbatan yuqori ulushi yaxshiroq passivatsiyani va keyinchalik yaxshiroq korroziyaga chidamlilikni ko'rsatadi35, aniqroq va statistik natijalar esa faza nisbatlaridagi qarama-qarshi tendentsiyalarni ko'rsatadi. Bundan tashqari, po'latning korroziyaga chidamliligi, shuningdek, termomekanik ishlov berish paytida yuzaga keladigan donalarning tozalanish darajasiga, donalarning hajmining kamayishiga, mikrodeformatsiyalarning oshishi va dislokatsiya zichligiga bog'liq36,37,38. Issiq ishlov berilgan namunalar ko'proq donador xususiyatga ega bo'lib, bu mikron o'lchamidagi donalardan dalolat beradi, sovuq prokatlangan namunalarda kuzatilgan silliq halqalar esa (3-qo'shimcha rasm) oldingi ishlarda6 donalarning nanoskalaga sezilarli darajada tozalanganligini ko'rsatadi, bu esa plyonka passivatsiyasiga va korroziyaga chidamliligining oshishiga hissa qo'shishi kerak. Yuqori dislokatsiya zichligi odatda chuqurchaga chidamlilikning pastligi bilan bog'liq bo'lib, bu elektrokimyoviy o'lchovlar bilan yaxshi mos keladi.
Elementar elementlarning mikrodomenlarining kimyoviy holatlaridagi o'zgarishlar X-PEEM yordamida tizimli ravishda o'rganildi. Qotishma elementlarning ko'pligiga qaramay, bu yerda Cr, Fe, Ni va Ce39 tanlangan, chunki Cr passivatsiya plyonkasini hosil qilish uchun asosiy element, Fe po'latdagi asosiy element va Ni passivatsiyani kuchaytiradi va ferrit-ostenitik faza tuzilishini va Ce ni o'zgartirish maqsadini muvozanatlashtiradi. Sinxrotron nurlanish energiyasini sozlash orqali RAS sirtdan Cr (chekka L2.3), Fe (chekka L2.3), Ni (chekka L2.3) va Ce (chekka M4.5) asosiy xususiyatlari bilan qoplangan. Issiq shakllantirish va sovuq prokat Ce-2507 SDSS. Tegishli ma'lumotlar tahlili nashr etilgan ma'lumotlar bilan energiya kalibrlashni (masalan, Fe L2, 3 chekkada XAS 40, 41) birlashtirish orqali amalga oshirildi.
2-rasmda alohida belgilangan joylarda issiq ishlov berilgan (2a-rasm) va sovuq prokatlangan (2d-rasm) Ce-2507 SDSS va Cr va Fe L2,3 ning mos keladigan XAS qirralarining X-PEEM tasvirlari ko'rsatilgan. XAS ning L2,3 qirrasi elektron fotoqo'zg'alishidan keyin 2p3/2 (L3 qirrasi) va 2p1/2 (L2 qirrasi) spin-orbita bo'linish darajalarida bo'sh 3d holatlarni tekshiradi. Cr ning valentlik holati haqidagi ma'lumotlar 2b, e-rasmda L2,3 chetidagi XAS dan olingan. Sudyalar bilan taqqoslash. 42,43 da L3 chetiga yaqin joyda Cr2O3 ioniga mos keladigan oktaedr Cr3+ ni aks ettiruvchi A (578,3 eV), B (579,5 eV), C (580,4 eV) va D (582,2 eV) deb nomlangan to'rtta cho'qqi kuzatilganligi ko'rsatilgan. Eksperimental spektrlar b va e panellarida ko'rsatilgan nazariy hisob-kitoblarga mos keladi, ular 2.0 eV44 kristall maydonidan foydalangan holda Cr L2.3 interfeysidagi kristall maydonining bir nechta hisob-kitoblaridan olingan. Issiq ishlov berilgan va sovuq prokatlangan SDSS ning ikkala yuzasi ham nisbatan bir xil Cr2O3 qatlami bilan qoplangan.
a Cr L2.3 chetiga va c Fe L2.3 chetiga mos keladigan termal deformatsiyalangan SDSS ning X-PEEM termal tasviri, e Cr L2.3 chetiga va f Fe L2.3 chetiga mos keladigan d sovuq prokatlangan SDSS ning X-PEEM termal tasviri (f). XAS spektrlari termal tasvirlarda belgilangan turli fazoviy pozitsiyalarda chizilgan (a, d), (b) va (e) dagi to'q sariq nuqta chiziqlar 2.0 eV kristall maydon qiymatiga ega Cr3+ ning simulyatsiya qilingan XAS spektrlarini ifodalaydi. X-PEEM tasvirlari uchun tasvirning o'qilishini yaxshilash uchun termal palitradan foydalaning, bu yerda ko'kdan qizilgacha ranglar rentgen nurlanishining intensivligiga (pastdan yuqorigacha) mutanosibdir.
Ushbu metall elementlarning kimyoviy muhitidan qat'i nazar, ikkala namuna uchun ham Ni va Ce qotishma elementlarining qo'shilishining kimyoviy holati o'zgarishsiz qoldi. Qo'shimcha chizma. 5-9-rasmlarda issiq ishlov berilgan va sovuq prokatlangan namunalar yuzasida turli pozitsiyalarda Ni va Ce uchun X-PEEM tasvirlari va mos keladigan XAS spektrlari ko'rsatilgan. Ni XAS issiq ishlov berilgan va sovuq prokatlangan namunalarning butun o'lchangan yuzasida Ni2+ ning oksidlanish darajalarini ko'rsatadi (Qo'shimcha muhokama). Shuni ta'kidlash kerakki, issiq ishlov berilgan namunalarda Ce ning XAS signali kuzatilmadi, sovuq prokatlangan namunalarda esa Ce3+ spektri kuzatildi. Sovuq prokatlangan namunalarda Ce dog'larining kuzatilishi Ce asosan cho'kma shaklida paydo bo'lishini ko'rsatdi.
Termik deformatsiyalangan SDSSda Fe L2,3 chetida XASda mahalliy strukturaviy o'zgarish kuzatilmadi (2c-rasm). Biroq, Fe matritsasi 2f-rasmda ko'rsatilgandek, sovuq prokatlangan SDSSning tasodifiy tanlangan yettita nuqtasida kimyoviy holatini mikro-mintaqaviy ravishda o'zgartiradi. Bundan tashqari, 2f-rasmda tanlangan joylarda Fe holatidagi o'zgarishlar haqida aniq tasavvurga ega bo'lish uchun kichikroq dumaloq mintaqalar tanlangan mahalliy sirt tadqiqotlari o'tkazildi (3-rasm va 10-qo'shimcha rasm). α-Fe2O3 tizimlari va Fe2+ oktaedr oksidlarining Fe L2,3 chetining XAS spektrlari 1,0 (Fe2+) va 1,0 (Fe3+)44 kristall maydonlaridan foydalangan holda bir nechta kristall maydon hisob-kitoblari bilan modellashtirildi. Biz α-Fe2O3 va γ-Fe2O3 turli xil mahalliy simmetriyalarga ega ekanligini ta'kidlaymiz45,46, Fe3O4 ham Fe2+ va Fe3+,47 kombinatsiyasiga ega va FeO45 formal ravishda ikki valentli Fe2+ oksidi (3d6) sifatida mavjud. Biz α-Fe2O3 va γ-Fe2O3 turli xil mahalliy simmetriyalarga ega ekanligini ta'kidlaymiz45,46, Fe3O4 Fe2+ va Fe3+,47 ning kombinatsiyasiga va FeO45 ning rasmiy ravishda ikki valentli Fe2+ oksidi (3d6) sifatida mavjudligiga e'tibor qaratamiz.E'tibor bering, α-Fe2O3 va γ-Fe2O3 turli xil mahalliy simmetriyalarga ega45,46, Fe3O4 ham Fe2+, ham Fe3+,47 va FeO45 ni formal ikki valentli Fe2+ oksidi (3d6) shaklida birlashtiradi.E'tibor bering, α-Fe2O3 va γ-Fe2O3 turli xil mahalliy simmetriyalarga ega45,46, Fe3O4 Fe2+ va Fe3+,47 kombinatsiyasiga ega va FeO45 rasmiy ikki valentli Fe2+ oksidi (3d6) sifatida ishlaydi. α-Fe2O3 dagi barcha Fe3+ ionlari faqat Oh pozitsiyalariga ega, γ-Fe2O3 esa odatda Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 shpineli bilan ifodalanadi, eg pozitsiyalarida vakansiyalar mavjud. Shuning uchun, γ-Fe2O3 dagi Fe3+ ionlari ham Td, ham Oh pozitsiyalariga ega. Avvalgi maqolada aytib o'tilganidek,45 ikkalasining intensivlik nisbati har xil bo'lsa-da, ularning intensivlik nisbati eg/t2g ≈1 ga teng, bu holda kuzatilgan intensivlik nisbati eg/t2g taxminan 1 ga teng. Bu hozirgi vaziyatda faqat Fe3+ mavjudligi ehtimolini istisno qiladi. Fe2+ ​​va Fe3+ bilan Fe3O4 holatini ko'rib chiqsak, Fe uchun kuchsizroq (kuchliroq) L3 chekkasiga ega ekanligi ma'lum bo'lgan birinchi xususiyat, bo'sh t2g holatlarining kamroq (ko'proq) sonini ko'rsatadi. Bu Fe2+ (Fe3+) ga tegishli bo'lib, bu o'sishning birinchi xususiyati Fe2+47 tarkibining oshishini ko'rsatadi. Bu natijalar shuni ko'rsatadiki, kompozitlarning sovuq prokat yuzasida Fe2+ va γ-Fe2O3, α-Fe2O3 va/yoki Fe3O4 ning birgalikda mavjudligi ustunlik qiladi.
2d-rasmlarda tanlangan 2 va E mintaqalaridagi turli fazoviy pozitsiyalarda Fe L2,3 chekkasini kesib o'tgan XAS spektrlarining (a, c) va (b, d) kattalashtirilgan fotoelektron termal tasvirlash tasvirlari.
Olingan eksperimental ma'lumotlar (4a-rasm va 11-qo'shimcha rasm) grafik shaklida chizilgan va sof birikmalar 40, 41, 48 ma'lumotlari bilan taqqoslangan. Eksperimental ravishda kuzatilgan uch xil Fe L-chegara XAS spektrlari (XAS-1, XAS-2 va XAS-3: 4a-rasm). Xususan, 3b-rasmdagi 2-a spektr (XAS-1 deb belgilangan) va undan keyin 2-b spektr (XAS-2 deb belgilangan) butun aniqlash maydonida kuzatilgan, 3d-rasmda kuzatilgan E-3 kabi spektrlar (XAS-3 deb belgilangan) esa ma'lum joylarda kuzatilgan. Qoida tariqasida, o'rganilayotgan namunadagi mavjud valentlik holatlarini aniqlash uchun to'rtta parametr ishlatilgan: (1) L3 va L2 spektral xususiyatlari, (2) L3 va L2 xususiyatlarining energiya pozitsiyalari, (3) L3-L2 energiya farqi., (4) L2/L3 intensivlik nisbati. Vizual kuzatishlarga ko'ra (4a-rasm), o'rganilayotgan SDSS yuzasida uchta Fe komponenti, ya'ni Fe0, Fe2+ va Fe3+ mavjud. Hisoblangan intensivlik nisbati L2/L3 ham uchta komponentning mavjudligini ko'rsatdi.
Kuzatilgan uchta turli eksperimental ma'lumotlar bilan Fe ning simulyatsiya qilingan XAS spektrlari (XAS-1, XAS-2 va XAS-3 qattiq chiziqlari 2 va 3-rasmlarda 2-a, 2-b va E-3 ga mos keladi) Taqqoslash, mos ravishda 1,0 eV va 1,5 eV kristall maydon qiymatlariga ega Fe2+, Fe3+ oktaedrlari, bd (XAS-1, XAS-2, XAS-3) va mos keladigan optimallashtirilgan LCF ma'lumotlari (qattiq qora chiziq) bilan o'lchangan eksperimental ma'lumotlar, shuningdek, Fe3O4 (Fe ning aralash holati) va Fe2O3 (sof Fe3+) standartlari bilan XAS-3 spektrlari ko'rinishida.
Temir oksidi tarkibini aniqlash uchun uchta 40, 41, 48 standartlarining chiziqli kombinatsiyalangan moslashuvi (LCF) ishlatilgan. LCF eng yuqori kontrastni ko'rsatadigan uchta tanlangan Fe L-chekka XAS spektrlari, ya'ni XAS-1, XAS-2 va XAS-3 uchun qo'llanildi, bu 4b-d-rasmda ko'rsatilgan. LCF armaturalari uchun barcha ma'lumotlarda kichik bir chekka kuzatilganligi va shuningdek, metall temir po'latning asosiy komponenti ekanligi sababli barcha holatlarda 10% Fe0 hisobga olindi. Darhaqiqat, Fe (~6 nm)49 uchun X-PEEM ning sinov chuqurligi taxminiy oksidlanish qatlami qalinligidan (biroz > 4 nm) kattaroq bo'lib, passivatsiya qatlami ostidagi temir matritsasidan (Fe0) signalni aniqlash imkonini beradi. Darhaqiqat, Fe (~6 nm)49 uchun X-PEEM ning sinov chuqurligi taxminiy oksidlanish qatlami qalinligidan (biroz > 4 nm) kattaroq bo'lib, passivatsiya qatlami ostidagi temir matritsasidan (Fe0) signalni aniqlash imkonini beradi. Fe (~ 6 nm) uchun Deystvitelno, probnaya glubina X-PEEM 49 katta, chem predpolagaemaya tolshchina sloya okisleniya (nemnogo > 4 nm), bunda havo matritsasi (Fe0) pod passivuruyushchim obnarujit signal beradi. Darhaqiqat, Fe (~6 nm)49 uchun X-PEEM zondining chuqurligi oksidlanish qatlamining taxminiy qalinligidan (biroz >4 nm) kattaroq, bu esa passivatsiya qatlami ostida temir matritsasidan (Fe0) signalni aniqlash imkonini beradi.mēngjīfī, X-PEEM yFe（~6 nm）49 mēngčičičičičičičičičičnėngčičičičičijīngjīngjīnjīnjīnjīnjīnjīnjīnjīnjīnjīnjīnjīnjīnjīnjīnjīnjīnjīnjīnjīnjīnjīn > 4 nm）），kāngīngīngīngīngīngīngjīngjīngjīngīngīngīngjīngjīngī (Fe0）līngīngīngīngīng.mēngči ， X-PEEM y Fe （~ 6 nm） 49 lēngčičičičičičičičičičičičičičičičičičičičnjīngjīnjīnīmīnīm > 4 fé0） línjínínínínínínínínínín mín yín yínFakticheski, glubina obnarujeniya Fe (~ 6 nm) 49 s pomoshchyu X-PEEM katta, chem predpolagaemaya tolshchina oksidnogo sloya (no > 4 nm), chto pozvolyaet obnarujivat signal ot jeleznoy matritsy (Fe0) pastsiyoyaru. Aslida, X-PEEM tomonidan Fe (~6 nm) 49 ni aniqlash chuqurligi oksid qatlamining kutilgan qalinligidan (biroz > 4 nm) kattaroq, bu esa passivatsiya qatlami ostidagi temir matritsasi (Fe0) dan signalni aniqlash imkonini beradi. .Kuzatilgan eksperimental ma'lumotlar uchun eng yaxshi yechimni topish uchun Fe2+ va Fe3+ ning turli xil kombinatsiyalari amalga oshirildi. 4b-rasmda Fe2+ va Fe3+ kombinatsiyasi uchun XAS-1 spektri ko'rsatilgan, bu yerda Fe2+ va Fe3+ ning nisbatlari taxminan 45% ga o'xshash bo'lib, Fe ning aralash oksidlanish darajalarini ko'rsatadi. XAS-2 spektri uchun Fe2+ va Fe3+ ning foiz nisbati mos ravishda ~30% va 60% ga teng. Fe2+ Fe3+ dan kamroq. Fe2+ ning Fe3 ga nisbati, 1:2 ga teng bo'lib, Fe3O4 ning Fe ionlari o'rtasida bir xil nisbatda hosil bo'lishi mumkinligini anglatadi. Bundan tashqari, XAS-3 spektri uchun Fe2+ va Fe3+ ning foiz nisbati ~10% va 80% ga teng bo'ladi, bu Fe2+ ning Fe3+ ga yuqori konversiyasini ko'rsatadi. Yuqorida aytib o'tilganidek, Fe3+ α-Fe2O3, γ-Fe2O3 yoki Fe3O4 dan kelib chiqishi mumkin. Fe3+ ning eng ehtimoliy manbasini tushunish uchun, 4e-rasmda XAS-3 spektri turli Fe3+ standartlari bilan chizilgan bo'lib, B cho'qqisini ko'rib chiqishda ikkala standartga o'xshashlikni ko'rsatadi. Biroq, yelka cho'qqilarining intensivligi (A: Fe2+ dan) va B/A intensivlik nisbati XAS-3 spektrining yaqinligini, ammo γ-Fe2O3 spektriga mos kelmasligini ko'rsatadi. Ommaviy γ-Fe2O3 bilan solishtirganda, A SDSS ning Fe 2p XAS cho'qqisi biroz yuqori intensivlikka ega (4e-rasm), bu Fe2+ ning yuqori intensivligini ko'rsatadi. XAS-3 spektri γ-Fe2O3 spektriga o'xshash bo'lsa-da, bu yerda Fe3+ Oh va Td pozitsiyalarida mavjud bo'lsa-da, turli valentlik holatlarini aniqlash va faqat L2,3 chekkasi yoki L2/L3 intensivlik nisbati bo'ylab koordinatsiya muammo bo'lib qolmoqda. Bu oxirgi spektrga ta'sir qiluvchi turli omillarning murakkabligi tufayli doimiy muhokama mavzusi bo'lib qolmoqda41.
Yuqorida tavsiflangan tanlangan qiziqish hududlarining kimyoviy holatidagi spektral farqlarga qo'shimcha ravishda, Cr va Fe asosiy elementlarining global kimyoviy heterojenligi ham namunaviy sirtda olingan barcha XAS spektrlarini K-o'rtacha klasterlash usuli yordamida tasniflash orqali baholandi. Cr L chekka profillari 5-rasmda ko'rsatilgan issiq ishlov berilgan va sovuq prokatlangan namunalarda fazoviy ravishda taqsimlangan ikkita optimal klasterni hosil qilish uchun o'rnatiladi. XAS Cr spektrlarining ikkita santroidi o'xshash bo'lgani uchun hech qanday mahalliy strukturaviy o'zgarishlar o'xshash deb qabul qilinmasligi aniq. Ikkala klasterning bu spektral shakllari Cr2O342 ga mos keladigan shakllar bilan deyarli bir xil, ya'ni Cr2O3 qatlamlari SDSSda nisbatan teng masofada joylashgan.
Cr L K-chekka mintaqa klasterlarini anglatadi va b mos keladigan XAS santroidlari. Sovuq prokatlangan SDSS ning K-o'rtacha X-PEEM taqqoslash natijalari: c Cr K-o'rtacha klasterlarining L2.3 chekka mintaqasi va d mos keladigan XAS santroidlari.
Murakkabroq FeL chekka xaritalarini ko'rsatish uchun mos ravishda to'rtta va beshta optimallashtirilgan klasterlar va ular bilan bog'liq santroidlar (spektral profillar) issiq ishlov berilgan va sovuq prokatlangan namunalar uchun ishlatilgan. Shuning uchun, Fe2+ va Fe3+ ning foizi (%) 4-rasmda ko'rsatilgan LCF ni moslashtirish orqali olinishi mumkin. Sirt oksidi plyonkasining mikrokimyoviy bir xil emasligini aniqlash uchun Fe0 ning funksiyasi sifatida Epseudo psevdoelektrod potensiali ishlatilgan. Epseudo taxminan aralashtirish qoidasi bilan baholanadi,
bu yerda \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) mos ravishda \(\rm{Fe} + 2e^ – \ dan \rm { Fe}^{2 + (3 + )}\) ga teng, 0.440 va 0.036 V. Pastroq potensialga ega mintaqalarda Fe3+ birikmasining miqdori yuqori bo'ladi. Termik deformatsiyalangan namunalardagi potensial taqsimoti qatlamli xarakterga ega bo'lib, maksimal o'zgarishi taxminan 0.119 V ni tashkil qiladi (6a-rasm, b). Bu potensial taqsimoti sirt topografiyasi bilan chambarchas bog'liq (6a-rasm). Pastki laminar ichki qismida boshqa pozitsiyaga bog'liq o'zgarishlar kuzatilmadi (6b-rasm). Aksincha, sovuq prokatlangan SDSSda Fe2+ va Fe3+ ning turli xil tarkiblariga ega bo'lgan turli oksidlarning ulanishi uchun psevdopotensialning notekis tabiatini kuzatish mumkin (6c-rasm, d). Fe3+ oksidlari va/yoki (oksi)gidroksidlari po'latdagi zangning asosiy tarkibiy qismlari bo'lib, kislorod va suvga o'tkazuvchan50. Bu holda, Fe3+ ga boy orollar mahalliy tarqalgan deb hisoblanadi va korroziyaga uchragan joylar deb hisoblanishi mumkin. Shu bilan birga, faol korroziya joylarining lokalizatsiyasi uchun indikator sifatida potensialning absolyut qiymati emas, balki potensial maydonidagi gradient ishlatilishi mumkin. Sovuq prokatlangan SDSS yuzasida Fe2+ va Fe3+ ning bu notekis taqsimlanishi mahalliy kimyoni o'zgartirishi va oksid plyonkasining parchalanishi va korroziya reaksiyalarida amaliyroq faol sirt maydonini ta'minlashi mumkin, shu bilan tagidagi metall matritsasining uzluksiz korroziyasini ta'minlaydi, natijada ichki korroziya yuzaga keladi. Xususiyatlarning heterojenligi va passivlovchi qatlamning himoya xususiyatlarining pasayishi.
K-klasterlar va sovuq prokatlangan SDSS ning issiq deformatsiyalangan X-PEEM ac va df ning Fe L2.3 chekka mintaqasidagi mos keladigan XAS santroidlarini anglatadi. a, d X-PEEM tasvirlari ustiga qo'yilgan K-klaster grafiklari. Hisoblangan psevdoelektrod potensiali (Epseudo) K-klaster grafikasi bilan birga keltirilgan. X-PEEM tasvirining yorqinligi, 2-rasmdagi rang kabi, rentgen nurlanishining intensivligiga mutanosibdir.
Nisbatan bir xil Cr, ammo Fe ning har xil kimyoviy holati issiq ishlov berilgan va sovuq prokatlangan Ce-2507 da turli xil oksid plyonka shikastlanishiga va korroziya naqshlariga olib keladi. Sovuq prokatlangan Ce-2507 ning bu xususiyati yaxshi o'rganilgan. Ushbu deyarli neytral ishda atrof-muhit havosida Fe oksidlari va gidroksidlarining hosil bo'lishiga kelsak, reaksiyalar quyidagicha:
Yuqoridagi reaksiyalar X-PEEM tahliliga asoslangan quyidagi stsenariylarda sodir bo'ladi. Fe0 ga mos keladigan kichik yelka asosiy metall temir bilan bog'liq. Metall Fe ning atrof-muhit bilan reaksiyasi Fe(OH)2 qatlamining hosil bo'lishiga olib keladi (tenglama (5)), bu Fe L-chekkasi XAS da Fe2+ signalini kuchaytiradi. Havoga uzoq vaqt ta'sir qilish Fe(OH)252,53 dan keyin Fe3O4 va/yoki Fe2O3 oksidlarining hosil bo'lishiga olib kelishi mumkin. Fe ning ikkita barqaror shakli, Fe3O4 va Fe2O3, Cr3+ ga boy himoya qatlamida ham hosil bo'lishi mumkin, ulardan Fe3O4 bir xil va yopishqoq tuzilishni afzal ko'radi. Ikkalasining ham mavjudligi aralash oksidlanish darajalariga olib keladi (XAS-1 spektri). XAS-2 spektri asosan Fe3O4 ga mos keladi. XAS-3 spektrlarini bir nechta joylarda kuzatish γ-Fe2O3 ga to'liq o'tishni ko'rsatgan bo'lsa-da. Yoyilgan rentgen nurlarining penetratsiya chuqurligi taxminan 50 nm bo'lgani uchun, pastki qatlamdan keladigan signal A cho'qqisining yuqori intensivligiga olib keladi.
XPA spektri shuni ko'rsatadiki, oksid plyonkasidagi Fe komponenti Cr oksid qatlami bilan birlashtirilgan qatlamli tuzilishga ega. Ushbu ishda Cr2O3 qatlamining bir xil bo'lishiga qaramay, korroziya paytida Cr2O3 ning mahalliy bir xil emasligi sababli passivatsiya belgilaridan farqli o'laroq, bu holda, ayniqsa sovuq prokatlangan namunalar uchun past korroziyaga chidamlilik kuzatiladi. Kuzatilgan xatti-harakatni yuqori qatlamdagi (Fe) kimyoviy oksidlanish holatining heterojenligi sifatida tushunish mumkin, bu esa korroziya ko'rsatkichlariga ta'sir qiladi. Yuqori qatlam (temir oksidi) va pastki qatlamning (xrom oksidi) bir xil stexiometriyasi tufayli52,53 ular orasidagi yaxshiroq o'zaro ta'sir (yopishqoqlik) panjarada metall yoki kislorod ionlarining sekin tashilishiga olib keladi, bu esa o'z navbatida korroziyaga chidamlilikning oshishiga olib keladi. Shuning uchun, uzluksiz stexiometrik nisbat, ya'ni Fe ning bitta oksidlanish holati, keskin stexiometrik o'zgarishlarga qaraganda afzalroqdir. Issiqlik bilan deformatsiyalangan SDSS yanada tekisroq sirtga, zichroq himoya qatlamiga va yaxshiroq korroziyaga chidamlilikka ega. Sovuq prokatlangan SDSS uchun esa, himoya qatlami ostida Fe3+ ga boy orollarning mavjudligi sirt yaxlitligini buzadi va yaqin atrofdagi substrat bilan galvanik korroziyaga olib keladi, bu esa Rp ning keskin pasayishiga olib keladi (1-jadval). EIS spektri va uning korroziyaga chidamliligi pasayadi. Plastik deformatsiya tufayli Fe3+ ga boy orollarning mahalliy tarqalishi asosan korroziyaga chidamlilikka ta'sir qilishini ko'rish mumkin, bu esa ushbu ishda katta yutuqdir. Shunday qilib, ushbu tadqiqotda plastik deformatsiya usuli bilan o'rganilgan SDSS namunalarining korroziyaga chidamliligining pasayishining spektroskopik mikroskopik tasvirlari keltirilgan.
Bundan tashqari, ikki fazali po'latlarda noyob yer elementlari bilan qotishma yaxshiroq samaradorlikni ko'rsatsa-da, spektroskopik mikroskopiya ma'lumotlariga ko'ra, bu qo'shimcha elementning korroziya xatti-harakati nuqtai nazaridan individual po'lat matritsasi bilan o'zaro ta'siri aniq emas. Ce signallarining ko'rinishi (XAS M-qirralari orqali) sovuq prokat paytida faqat bir nechta joylarda paydo bo'ladi, lekin SDSS ning issiq deformatsiyasi paytida yo'qoladi, bu esa bir hil qotishma o'rniga po'lat matritsasidagi Ce ning mahalliy cho'kishini ko'rsatadi. SDSS6,7 ning mexanik xususiyatlarini sezilarli darajada yaxshilamasa-da, noyob yer elementlari mavjudligi qo'shilishlar hajmini kamaytiradi va dastlabki mintaqada chuqurchalar hosil bo'lishini inhibe qiladi deb hisoblanadi54.
Xulosa qilib aytganda, ushbu ish nanoskalali komponentlarning kimyoviy tarkibini aniqlash orqali seriy bilan modifikatsiyalangan 2507 SDSS korroziyasiga sirt heterojenligining ta'sirini ochib beradi. Biz zanglamaydigan po'latning himoya oksidi qatlami ostida ham nima uchun korroziyaga uchrashi haqidagi savolga uning mikrotuzilmasi, sirt kimyosi va K-o'rtacha klasterlash yordamida signalni qayta ishlashni aniqlash orqali javob beramiz. Fe3+ ga boy orollar, jumladan, ularning aralash Fe2+/Fe3+ ning butun xususiyati bo'ylab oktaedr va tetraedr koordinatsiyasi, sovuq prokatlangan oksid plyonkasi SDSS ning shikastlanishi va korroziyasi manbai ekanligi aniqlandi. Fe3+ ustunlik qiladigan nanoislandlar, hatto yetarli stexiometrik Cr2O3 passivlovchi qatlam mavjud bo'lganda ham, korroziyaga chidamliligining pastligiga olib keladi. Nanooskalali kimyoviy heterojenlikning korroziyaga ta'sirini aniqlashdagi metodologik yutuqlardan tashqari, po'lat quyish jarayonida zanglamaydigan po'latlarning korroziyaga chidamliligini oshirish bo'yicha muhandislik jarayonlarini ilhomlantirishi kutilmoqda.
Ushbu tadqiqotda ishlatilgan Ce-2507 SDSS quymasini tayyorlash uchun sof temir naycha bilan muhrlangan Fe-Ce asosiy qotishmasini o'z ichiga olgan aralash tarkib 150 kg o'rta chastotali induksiya pechida eritilgan po'lat ishlab chiqarish uchun eritildi va qolipga quyildi. O'lchangan kimyoviy tarkiblar (og'irlik%) 2-qo'shimcha jadvalda keltirilgan. Quymalar avval bloklarga issiq tarzda quyiladi. Keyin po'latni qattiq eritma holatida olish uchun u 1050°C da 60 daqiqa davomida tavlanadi va keyin xona haroratiga qadar suvda sovutiladi. O'rganilgan namunalar fazalar, dona hajmi va morfologiyasini o'rganish uchun TEM va DOE yordamida batafsil o'rganildi. Namunalar va ishlab chiqarish jarayoni haqida batafsil ma'lumotni boshqa manbalarda topish mumkin6,7.
Issiq siqish uchun silindrsimon namunalar (φ10 mm×15 mm) silindrning o'qi blokning deformatsiya yo'nalishiga parallel bo'lishi uchun qayta ishlandi. Yuqori haroratli siqish Gleeble-3800 termal simulyatori yordamida 1000-1150°C oralig'idagi turli haroratlarda 0,01-10 s-1 oralig'ida doimiy kuchlanish tezligida amalga oshirildi. Deformatsiyadan oldin, harorat gradiyentini yo'qotish uchun namunalar tanlangan haroratda 2 daqiqa davomida 10 °C s-1 tezlikda qizdirildi. Harorat bir xilligiga erishilgandan so'ng, namuna 0,7 haqiqiy kuchlanish qiymatiga deformatsiya qilindi. Deformatsiyadan so'ng, deformatsiyalangan strukturani saqlab qolish uchun namunalar darhol suv bilan so'ndi. Keyin qattiqlashgan namunalar siqish yo'nalishiga parallel ravishda kesiladi. Ushbu aniq tadqiqot uchun biz 1050°C, 10 s-1 issiq kuchlanish holatiga ega namunani tanladik, chunki kuzatilgan mikroqattiqlik boshqa namunalarga qaraganda yuqori edi7.
Ce-2507 qattiq eritmasining massiv (80 × 10 × 17 mm3) namunalari LG-300 uch fazali asenkron ikki rulonli tegirmonda ishlatilgan bo'lib, ular boshqa barcha deformatsiya darajalari orasida eng yaxshi mexanik xususiyatlarga ega6. Har bir yo'l uchun deformatsiya tezligi va qalinlikning pasayishi mos ravishda 0,2 m·s-1 va 5% ni tashkil qiladi.
Sovuq prokatlashdan keyin qalinligi 90% ga kamaytirilgunga qadar (1,0 ekvivalent haqiqiy deformatsiya) va 1050°C da 10 s-1 davomida 0,7 haqiqiy deformatsiyaga qadar issiq presslashdan so'ng SDSS elektrokimyoviy o'lchovlari uchun Autolab PGSTAT128N elektrokimyoviy ish stantsiyasi ishlatilgan. Ish stantsiyasida mos yozuvlar elektrodi sifatida to'yingan kalomel elektrodi, grafit qarshi elektrod va ishchi elektrod sifatida SDSS namunasi bo'lgan uch elektrodli katakcha mavjud. Namunalar diametri 11,3 mm bo'lgan silindrlarga kesilgan, ularning yon tomonlariga mis simlar lehimlangan. Keyin namunalar epoksi bilan mahkamlangan, ishchi elektrod sifatida 1 sm2 ishchi ochiq maydon (silindrsimon namunaning pastki tomoni) qolgan. Epoksi qattiqlashganda va keyinchalik yorilishdan saqlanish uchun silliqlash va abrazivlashda ehtiyot bo'ling. Ishchi yuzalar 1 mkm zarracha o'lchamiga ega olmos abraziv suspenziyasi bilan maydalangan va abrazivlangan, distillangan suv va etanol bilan yuvilgan va sovuq havoda quritilgan. Elektrokimyoviy o'lchovlardan oldin, abrazivlangan namunalar tabiiy oksid plyonkasini hosil qilish uchun bir necha kun davomida havoga ta'sir qildi. ASTM tavsiyalariga muvofiq HCl bilan pH = 1.0 ± 0.01 gacha stabilizatsiya qilingan FeCl3 suvli eritmasi (6.0 wt%) zanglamaydigan po'latning korroziyasini tezlashtirish uchun ishlatiladi55, chunki u kuchli oksidlanish qobiliyatiga va past pH G48 va A923 ekologik standartlariga ega xlorid ionlari ishtirokida korroziyaga uchraydi. Har qanday o'lchovlarni amalga oshirishdan oldin namunani deyarli barqaror holatga erishish uchun sinov eritmasiga 1 soat davomida botiring. Qattiq eritma, issiq shakllangan va sovuq prokatlangan namunalar uchun impedans o'lchovlari mos ravishda 0.39, 0.33 va 0.25 V ochiq zanjir potensiallarida (OPC), 1 105 dan 0.1 Gts gacha bo'lgan chastota diapazonida, 5 mV amplituda bilan amalga oshirildi. Ma'lumotlarning takrorlanuvchanligini ta'minlash uchun barcha kimyoviy sinovlar bir xil sharoitlarda kamida 3 marta takrorlandi.
HE-SXRD o'lchovlari uchun Kanadaning CLS shahridagi Brockhouse yuqori energiyali tebranuvchi qurilmasining nurlanish fazasi tarkibini aniqlash uchun 1 × 1 × 1,5 mm3 o'lchamdagi to'rtburchak dupleks po'lat bloklar o'lchandi56. Ma'lumotlar to'plash xona haroratida Debye-Scherrer geometriyasi yoki uzatish geometriyasida amalga oshirildi. LaB6 kalibratori bilan kalibrlangan rentgen to'lqin uzunligi 0,212561 Å ni tashkil etadi, bu 58 keV ga to'g'ri keladi, bu laboratoriya rentgen manbai sifatida keng qo'llaniladigan Cu Kα (8 keV) dan ancha yuqori. Namuna detektordan 740 mm masofada joylashgan. Har bir namunaning aniqlash hajmi 0,2 × 0,3 × 1,5 mm3 ni tashkil qiladi, bu nurlanish o'lchami va namuna qalinligi bilan belgilanadi. Barcha ma'lumotlar Perkin Elmer maydon detektori, yassi panelli rentgen detektori, 200 µm piksel, 40 × 40 sm2, 0,3 s ta'sir qilish vaqti va 120 kadr yordamida to'plandi.
Tanlangan ikkita model tizimlarining X-PEEM o'lchovlari MAX IV laboratoriyasidagi (Lund, Shvetsiya) Beamline MAXPEEM PEEM so'nggi stansiyasida o'tkazildi. Namunalar elektrokimyoviy o'lchovlar uchun bo'lgani kabi tayyorlandi. Tayyorlangan namunalar bir necha kun davomida havoda saqlandi va sinxrotron fotonlar bilan nurlantirilishidan oldin juda yuqori vakuum kamerasida gazsizlantirildi. Nur chizig'ining energiya aniqligi N2 da hv = 401 eV yaqinida N1 s dan 1(\pi _g^ \ast\) gacha bo'lgan qo'zg'alish sohasidagi ion rentabellik spektrini o'lchash orqali foton energiyasining E3/2 ga bog'liqligi bilan olindi, 57. Yaqinlashish spektrlari o'lchangan energiya diapazonida taxminan 0,3 eV ΔE (spektral chiziq kengligi) ni berdi. Shuning uchun, Fe 2p L2,3 chekkasi, Cr 2p L2,3 chekkasi, Ni 2p L2,3 chekkasi va Ce M4,5 chekkasi uchun Si 1200 chiziqli mm−1 panjarali modifikatsiyalangan SX-700 monoxromatoridan foydalanib, nur chizig'i energiyasining aniqligi E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 va oqim ≈1012 ph/s deb baholandi. Shuning uchun, Fe 2p L2.3 chekkasi, Cr 2p L2.3 chekkasi, Ni 2p L2.3 chekkasi va Ce M4.5 chekkasi uchun Si 1200 chiziqli mm−1 panjarali modifikatsiyalangan SX-700 monoxromatoridan foydalanib, nur chizig'i energiyasining aniqligi E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 va oqim ≈1012 ph/s deb baholandi. Takim obrazom, energeticheskoe razreshenie kanala puchka bylo otseneno ka E/∆E = 700 eV/0,3 eV > 2000 va potok ≈1012 f/s pri ispolzovanii modifitsirovannogo monoxromomatora SX-700 dxov2 shmm0lya/ Six-701 smm0lya L2,3, kromka Cr 2p L2,3, kromka Ni 2p L2,3 va kromka Ce M4,5. Shunday qilib, Fe qirrasi 2p L2,3, Cr qirrasi 2p L2.3, Ni qirrasi 2p L2.3 va Ce qirrasi M4.5 uchun 1200 chiziq/mm Si panjarali modifikatsiyalangan SX-700 monoxromator yordamida nur kanalining energiya aniqligi E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 va oqim ≈1012 f/s deb baholandi.zíngíngíngíngíngíngėngėngėngėngE/DE = 700 eV/0.3 eV > 2000 língíngíní≈1012 ph/síní0iiiín0iín mm-1 língínííí SX-700 míngíníníFe 2p L2,3 língín, Cr 2p L2,3 lílínín, Ni 2p Míe4, Ni 2p L2,3 línín lín.língín ， chāngāngāngī yēng yēng yēng děe = 700 EV/0,3 EV> 2000 ≈1012 PH/S ， 1200 lí mm-1 lílííí lí SX-700 lílín lín lín yín yín lín lín yín Fe 2p L2.3 lín 2p L2.3 Lín 2Crín. 2p L2.3 lēngčičičičičičičičičičičičičičičičičičičičičičičičičičičiči.Shunday qilib, 1200 chiziqli Si panjarali modifikatsiyalangan SX-700 monoxromatoridan foydalanilganda. 3, Cr chekkasi 2p L2.3, Ni chekkasi 2p L2.3 va Ce chekkasi M4.5.Foton energiyasini 0,2 eV bosqichda skanerlang. Har bir energiyada PEEM tasvirlari 2 x 2 katakchali optik tolali ulangan TVIPS F-216 CMOS detektori yordamida yozib olindi, bu 20 µm ko'rish maydonida 1024 x 1024 piksel aniqlikni ta'minlaydi. Tasvirlarning ekspozitsiya vaqti 0,2 s ni tashkil etdi, o'rtacha 16 kadr. Fotoelektron tasvir energiyasi maksimal ikkilamchi elektron signalini ta'minlaydigan tarzda tanlandi. Barcha o'lchovlar chiziqli polyarizatsiyalangan foton nuri yordamida normal chastotada amalga oshirildi. O'lchovlar haqida qo'shimcha ma'lumotni oldingi tadqiqotda topish mumkin. Umumiy elektron chiqishi (TEY) aniqlash rejimi va uning X-PEEM49 da qo'llanilishini o'rgangandan so'ng, ushbu usulning sinov chuqurligi Cr signali uchun taxminan 4-5 nm va Fe uchun taxminan 6 nm deb baholandi. Cr chuqurligi oksid plyonkasining qalinligiga (~4 nm)60,61 juda yaqin, Fe chuqurligi esa qalinlikdan kattaroq. Fe L chetida to'plangan XRD matritsadan temir oksidlari va Fe0 ning XRD aralashmasidir. Birinchi holda, chiqarilgan elektronlarning intensivligi TEY ga hissa qo'shadigan barcha mumkin bo'lgan elektron turlaridan kelib chiqadi. Biroq, sof temir signali elektronlarning oksid qatlami orqali sirtga o'tishi va analizator tomonidan to'planishi uchun yuqori kinetik energiyani talab qiladi. Bu holda, Fe0 signali asosan LVV Auger elektronlari, shuningdek, ular tomonidan chiqarilgan ikkilamchi elektronlar tufayli yuzaga keladi. Bundan tashqari, bu elektronlar tomonidan qo'shilgan TEY intensivligi elektron qochish yo'lida pasayadi va temir XAS xaritasidagi Fe0 spektral javobini yanada kamaytiradi.
Ma'lumotlarni qazib olishni ma'lumotlar kubiga (X-PEEM ma'lumotlari) integratsiya qilish ko'p o'lchovli yondashuvda tegishli ma'lumotlarni (kimyoviy yoki fizik xususiyatlar) olishning asosiy bosqichidir. K-o'rtacha klasterlash mashina ko'rish, tasvirni qayta ishlash, nazoratsiz naqshni aniqlash, sun'iy intellekt va tasniflovchi tahlil kabi bir qancha sohalarda keng qo'llaniladi. Masalan, K-o'rtacha klasterlash giperspektral tasvir ma'lumotlarini klasterlashda yaxshi natijalarga erishdi. Printsipial jihatdan, ko'p funksiyali ma'lumotlar uchun K-o'rtacha algoritmi ularni atributlari (foton energiyasi xususiyatlari) haqidagi ma'lumotlar asosida osongina guruhlashi mumkin. K-o'rtacha klasterlash - bu ma'lumotlarni K-ust-ust bo'lmagan guruhlarga (klasterlarga) bo'lish uchun iterativ algoritm bo'lib, bu yerda har bir piksel po'latning mikrostrukturaviy tarkibidagi kimyoviy bir xillikning fazoviy taqsimlanishiga qarab ma'lum bir klasterga tegishli bo'ladi. K-o'rtacha algoritmi ikki bosqichni o'z ichiga oladi: birinchi bosqichda K santroidlari hisoblanadi va ikkinchi bosqichda har bir nuqtaga qo'shni santroidlar bilan klaster beriladi. Klasterning og'irlik markazi ushbu klaster uchun ma'lumotlar nuqtalarining arifmetik o'rtacha qiymati (XAS spektri) sifatida belgilanadi. Qo'shni santroidlarni Evklid masofasi sifatida aniqlash uchun turli masofalar mavjud. px,y kirish tasviri uchun (bu yerda x va y piksellardagi o'lchamlari), CK klasterning og'irlik markazidir; keyin bu tasvirni K-means63 yordamida K klasterlariga segmentlash (klasterlash) mumkin. K-means klasterlash algoritmining yakuniy bosqichlari quyidagilar:
2-qadam. Joriy markazga ko'ra barcha piksellarning a'zoligini hisoblang. Masalan, u markaz va har bir piksel orasidagi Evklid masofasi d dan hisoblanadi:
3-qadam Har bir pikselni eng yaqin markazga belgilang. Keyin K markaz pozitsiyalarini quyidagicha qayta hisoblang:
4-qadam. Jarayonni (7) va (8) tenglamalar) santroidlar birlashguncha takrorlang. Yakuniy klasterlash sifati natijalari boshlang'ich santroidlarning eng yaxshi tanlovi bilan kuchli bog'liq. Po'lat tasvirlarning PEEM ma'lumotlar tuzilishi uchun odatda X (x × y × λ) 3D massiv ma'lumotlarining kubidir, x va y o'qlari esa fazoviy ma'lumotni (piksel o'lchamlari) ifodalaydi va λ o'qi foton energiyasining spektral rasmiga mos keladi. K-o'rtacha algoritmi piksellarni (klasterlar yoki kichik bloklar) spektral xususiyatlariga ko'ra ajratish va har bir analit uchun eng yaxshi santroidlarni (XAS spektral profillari) ajratib olish orqali X-PEEM ma'lumotlarida qiziqish uyg'otadigan mintaqalarni o'rganish uchun ishlatiladi. klaster). U fazoviy taqsimotni, mahalliy spektral o'zgarishlarni, oksidlanish xatti-harakatlarini va kimyoviy holatlarni o'rganish uchun ishlatiladi. Masalan, K-o'rtacha klasterlash algoritmi issiq ishlov berilgan va sovuq prokatlangan X-PEEMdagi Fe L-chekka va Cr L-chekka mintaqalari uchun ishlatilgan. Optimal klasterlar va santroidlarni topish uchun turli miqdordagi K klasterlari (mikrotuzilma mintaqalari) sinovdan o'tkazildi. Bu raqamlar ko'rsatilganda, piksellar mos keladigan klaster santroidlariga qayta tayinlanadi. Har bir rang taqsimoti klaster markaziga mos keladi va kimyoviy yoki fizik obyektlarning fazoviy joylashuvini ko'rsatadi. Ajratib olingan santroidlar sof spektrlarning chiziqli kombinatsiyalaridir.
Ushbu tadqiqot natijalarini qo'llab-quvvatlovchi ma'lumotlar tegishli WC muallifining oqilona so'rovi asosida mavjud.
Sieurin, H. & Sandström, R. Payvandlangan dupleks zanglamaydigan po'latning sinish chidamliligi. Sieurin, H. & Sandström, R. Payvandlangan dupleks zanglamaydigan po'latning sinish chidamliligi. Sieurin, H. & Sandström, R. Vyazkost razrusheniya svarnoy duplexnoy nerjaveyushchey stali. Sieurin, H. & Sandström, R. Payvandlangan dupleks zanglamaydigan po'latning sinish chidamliligi. Sieurin, H. & Sandström, R. língíngíngíngíngíngíngíngíngíníní Sieurin, H. & Sandstrom, R. língíngíngíngíngíngíngíngíngíngíní Sieurin, H. & Sandström, R. Vyazkost razrusheniya svarnyh ikki tomonlama nerjaveyushchix staley. Sieurin, H. & Sandström, R. Payvandlangan dupleks zanglamaydigan po'latlarning sinish chidamliligi.Britannia. Kasr qismi. mo'yna. 73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Tanlangan organik kislotalar va organik kislota/xlorid muhitida dupleks zanglamaydigan po'latlarning korroziyaga chidamliligi. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Tanlangan organik kislotalar va organik kislota/xlorid muhitida dupleks zanglamaydigan po'latlarning korroziyaga chidamliligi.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. va Van Der Merwe, J. Ba'zi organik kislotalar va organik kislotalar/xloridlar bo'lgan muhitda dupleks zanglamaydigan po'latlarning korroziyaga chidamliligi. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH va Van Der Merwe, J. língíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíníngīng. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. língín zanglamaydigan po'latdangànorganiclínǎorganiclínhànorganiclínhànorganiclàn/xlorli muhitlíníngíníAdams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. va Van Der Merwe, J. Tanlangan organik kislotalar va organik kislotalar/xloridlar muhitida dupleks zanglamaydigan po'latlarning korroziyaga chidamliligi.konservant. Materiallar usullari 57, 107–117 (2010).
Barrera, S. va boshqalar. Fe-Al-Mn-C dupleks qotishmalarining korroziya-oksidlanish xususiyati. Materiallar 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Gaz va neft qazib olish uskunalari uchun yangi avlod super dupleks po'latlari. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Gaz va neft qazib olish uskunalari uchun yangi avlod super dupleks po'latlari.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Neft va gaz qazib olish uskunalari uchun super dupleks po'latlarning yangi avlodi.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Gaz va neft qazib olish uskunalari uchun super dupleks po'latlarning yangi avlodi. Vebinar E3S 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. va Uthaisangsuk, V. 2507-darajali dupleks zanglamaydigan po'latning issiq deformatsiyalanish xususiyatini o'rganish. Metall. Kingklang, S. va Uthaisangsuk, V. 2507-darajali dupleks zanglamaydigan po'latning issiq deformatsiyalanish xususiyatini o'rganish. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Issledovanie povedeniya goryachey deformatsii dupleknoy nerjaveyushchey stali marki 2507. Metall. Kingklang, S. va Uthaisangsuk, V. 2507 turdagi ikki tomonlama zanglamaydigan po'latning issiq deformatsiyalanish xususiyatini o'rganish. Metall. Kingklang, S. va Uthaisangsuk, V. chíngíngíngín 2507 língíngíngíngíngíngíníngjíngjíní Kingklang, S. va Uthaisangsuk, V. 2507 yīngīngjīngjīngjīngjīngjīngjīng.Kingklang, S. va Utaisansuk, V. 2507 turdagi ikki tomonlama zanglamaydigan po'latning issiq deformatsiyalanish xususiyatini o'rganish. Metall.oliy mater. trans. 48, 95–108 (2017).
Zhou, T. va boshqalar. Seriy bilan modifikatsiyalangan super dupleks SAF 2507 zanglamaydigan po'latning mikro tuzilishi va mexanik xususiyatlariga boshqariladigan sovuq prokatning ta'siri. Alma mater. Fan. Britaniya. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. va boshqalar. Seriy bilan modifikatsiyalangan super dupleks SAF 2507 zanglamaydigan po'latining termal deformatsiyasi natijasida hosil bo'lgan strukturaviy va mexanik xususiyatlar. J. Alma mater. saqlash idishi. texnologiya. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Noyob yer elementlarining ostenit po'latining yuqori haroratli oksidlanish xususiyatiga ta'siri. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Noyob yer elementlarining ostenit po'latining yuqori haroratli oksidlanish xususiyatiga ta'siri.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. va Zheng K. Noyob yer elementlarining yuqori haroratli oksidlanish sharoitida ostenitik po'latning xatti-harakatlariga ta'siri. Chjen, Z., Vang, S., Long, J., Vang, J. va Chjen, K. Zheng, Z., Vang, S., Long, J., Vang, J. & Zheng, K.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. va Zheng K. Noyob yer elementlarining yuqori haroratli oksidlanishda ostenit po'latlarining xatti-harakatlariga ta'siri.Koros. fan. 164, 108359 (2020).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ce ning 27Cr-3.8Mo-2Ni superferritik zanglamaydigan po'latlarning mikro tuzilishi va xususiyatlariga ta'siri. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ce ning 27Cr-3.8Mo-2Ni superferritik zanglamaydigan po'latlarning mikro tuzilishi va xususiyatlariga ta'siri.Li Y., Yang G., Jiang Z., Chen K. va Sun S. Se ning superferrit zanglamaydigan po'latlar 27Cr-3,8Mo-2Ni mikrotuzilmasi va xususiyatlariga ta'siri. Li, Y., Yang, G., Tszyan, Z., Chen, C. va Sun, S. Ce 27Cr-3.8Mo-2Ni língíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngči Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ce ning 27Cr-3.8Mo-2Ni super po'lat zanglamaydigan po'latning mikro tuzilishi va xususiyatlariga ta'siri. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Vliyanie Ce va mikrostrukturalar va svoystva superferritnoy nerjaveyushchey stali 27Cr-3,8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ce ning superferrit zanglamaydigan po'lat 27Cr-3,8Mo-2Ni mikrotuzilmasi va xususiyatlariga ta'siri.Temir belgisi. Steelmak 47, 67–76 (2020).