Nature.com saytiga tashrif buyurganingiz uchun tashakkur. Siz cheklangan CSS-ni qo'llab-quvvatlaydigan brauzer versiyasidan foydalanmoqdasiz. Eng yaxshi tajriba uchun yangilangan brauzerdan foydalanishni tavsiya qilamiz (yoki Internet Explorer-da Moslik rejimini o'chirib qo'ying). Bundan tashqari, doimiy qo'llab-quvvatlashni ta'minlash uchun biz saytni uslublar va JavaScriptlarsiz ko'rsatamiz.
Bir vaqtning o'zida uchta slayddan iborat karuselni ko'rsatadi. Bir vaqtning o'zida uchta slayd bo'ylab harakatlanish uchun "Oldingi" va "Keyingi" tugmalaridan foydalaning yoki bir vaqtning o'zida uchta slayd bo'ylab harakatlanish uchun oxiridagi slayder tugmalaridan foydalaning.
Keng qo'llaniladigan zanglamaydigan po'lat va uning ishlangan versiyalari xrom oksididan tashkil topgan passivatsiya qatlami tufayli atrof-muhit sharoitida korroziyaga chidamli. Po'latning korroziyasi va eroziyasi odatda bu qatlamlarni yo'q qilish bilan bog'liq, lekin mikroskopik darajaga qarab, kamdan-kam hollarda sirt bir xilligi paydo bo'lishi bilan bog'liq. Ushbu ishda spektroskopik mikroskopiya va kimyometrik tahlillar bilan aniqlangan nano o'lchovli kimyoviy sirt heterojenligi kutilmaganda sovuq haddelenmiş seriy modifikatsiyalangan super dupleks zanglamaydigan po'latdan 2507 (SDSS) ning issiq deformatsiyasi paytida sinishi va korroziyasida ustunlik qiladi. X-nurli fotoelektron mikroskopiya tabiiy Cr2O3 qatlamining nisbatan bir xil qoplamini ko'rsatgan bo'lsa-da, Fe / Cr oksidi qatlamida Fe3 + ga boy nanoorollarning mahalliy taqsimlanishi tufayli sovuq haddelenmiş SDSS ning passivatsiya ko'rsatkichi yomon edi. Ushbu atom miqyosidagi bilim zanglamaydigan po'latdan korroziyani chuqur tushunish imkonini beradi va shunga o'xshash yuqori qotishma metallarning korroziyasiga qarshi kurashishda yordam berishi kutilmoqda.
Zanglamaydigan po'lat ixtiro qilinganidan beri ferroxromning korroziyaga qarshi xususiyatlari kuchli oksidlar/oksigidroksidlar hosil qiluvchi va ko'pgina muhitlarda passivlashtiruvchi xulq-atvorni ko'rsatadigan xromga tegishli. An'anaviy (austenit va ferritik) zanglamaydigan po'latlar bilan solishtirganda 1, 2, 3, super dupleks zanglamaydigan po'latlar (SDSS) korroziyaga chidamliligi va mukammal mexanik xususiyatlariga ega. Mexanik quvvatning oshishi engilroq va ixcham dizaynlarni yaratishga imkon beradi. Bundan farqli o'laroq, tejamkor SDSS chuqurchalar va yoriqlar korroziyasiga yuqori qarshilikka ega, bu esa xizmat muddatini uzaytiradi va shu bilan ifloslanishni nazorat qilish, kimyoviy konteynerlar va dengiz neft va gaz sanoatida qo'llanilishini kengaytiradi4. Biroq, issiqlik bilan ishlov berish haroratining tor diapazoni va yomon shakllanuvchanligi ularning keng amaliy qo'llanilishiga to'sqinlik qiladi. Shuning uchun SDSS yuqoridagi ish faoliyatini yaxshilash uchun o'zgartiriladi. Misol uchun, Ce modifikatsiyasi SDSS 2507 (Ce-2507) da yuqori azot miqdori bilan kiritilgan6,7,8. Noyob tuproq elementi (Ce) 0,08 og'irlikdagi tegishli konsentratsiyada DSS ning mexanik xususiyatlariga foydali ta'sir ko'rsatadi, chunki u donni tozalash va don chegara mustahkamligini yaxshilaydi. Aşınma va korroziyaga chidamlilik, valentlik va oqish quvvati va issiq ishlov berish qobiliyati ham yaxshilanadi9. Ko'p miqdorda azot qimmat nikel tarkibini almashtirishi mumkin, bu esa SDSSni tejamkorroq qiladi10.
So'nggi paytlarda SDSS mukammal mexanik xususiyatlarga erishish uchun turli xil haroratlarda (kriogen, sovuq va issiq) plastik deformatsiyaga uchragan6,7,8. Shu bilan birga, sirtda yupqa oksidli plyonka mavjudligi sababli SDSS ning mukammal korroziyaga chidamliligiga turli xil don chegaralari, kiruvchi cho'kmalar va turli xil reaktsiyalar bilan heterojen fazalar mavjudligi sababli o'ziga xos heterojenlik kabi ko'plab omillar ta'sir ko'rsatadi. ostenitik va ferritik fazalarning deformatsiyalari7. Shuning uchun bunday plyonkalarning mikroskopik domen xususiyatlarini elektron struktura darajasiga qadar o'rganish SDSS korroziyasini tushunish uchun hal qiluvchi ahamiyatga ega bo'lib, murakkab eksperimental usullarni talab qiladi. Hozirgacha Auger elektron spektroskopiyasi11 va rentgen fotoelektron spektroskopiyasi12,13,14,15 va qattiq rentgen nurlari fotoemissiya mikroskopiyasi (HAX-PEEM)16 kabi sirtga sezgir usullar odatda sirt qatlamlaridagi kimyoviy farqlarni aniqlay olmadi. nano o'lchamdagi makonning turli joylarida bir xil elementning kimyoviy holatlari. Bir qator so'nggi tadqiqotlar xromning mahalliy oksidlanishini ostenitik zanglamaydigan po'latlar17, martensitik po'latlar18 va SDSS19,20 korroziyaga qarshi xatti-harakatlari bilan bog'ladi. Biroq, bu tadqiqotlar asosan Cr heterojenligining (masalan, Cr3+ oksidlanish darajasi) korroziyaga chidamliligiga ta'siriga qaratilgan. Elementlarning oksidlanish darajalaridagi lateral heterojenlik bir xil tarkibiy elementlarga ega bo'lgan turli birikmalar, masalan, temir oksidi tufayli yuzaga kelishi mumkin. Termomexanik ishlov berish natijasida kichik hajmni meros qilib olgan bu birikmalar bir-biriga yaqin joylashgan, ammo tarkibi va oksidlanish darajasi bilan farqlanadi16,21. Shuning uchun, oksid plyonkalarining yorilishi va keyinchalik chuqurchalar paydo bo'lishini aniqlash uchun mikroskopik darajada sirt heterojenligini tushunish kerak. Ushbu talablarga qaramay, oksidlanishning lateral heterojenligi, ayniqsa nano va atom miqyosidagi Fe uchun miqdoriy hisob-kitoblar hali ham mavjud emas va uning korroziyaga chidamliligi bilan bog'liqligi o'rganilmagan. Yaqin vaqtgacha turli xil elementlarning, masalan, Fe va Ca22 ning po'lat namunalarida kimyoviy holati nano o'lchamdagi sinxrotron nurlanish moslamalarida yumshoq rentgen-fotoelektron mikroskopiya (X-PEEM) yordamida miqdoriy jihatdan tavsiflangan. Kimyoviy sezgir rentgen-absorbsion spektroskopiya (XAS) bilan birgalikda X-PEEM yuqori fazoviy va spektral aniqlikka ega XAS o'lchovlarini o'tkazish imkonini beradi, elementlarning tarkibi va ularning kimyoviy holati to'g'risida yigirma uch nanometr shkalasigacha bo'lgan fazoviy ruxsat bilan kimyoviy ma'lumot beradi. . Boshlanishning bu spektromikroskopik kuzatuvi mahalliy kimyoviy kuzatuvlarni osonlashtiradi va temir qatlamining bo'shlig'ida ilgari tekshirilmagan kimyoviy o'zgarishlarni ko'rsatishi mumkin.
Ushbu tadqiqot PEEM ning nano miqyosdagi kimyoviy farqlarni aniqlashdagi afzalliklarini kengaytiradi va Ce-2507 korroziya xatti-harakatlarini tushunish uchun atom darajasidagi chuqur tahlil usulini taqdim etadi. U kimyoviy holatlari statistik ko'rinishda keltirilgan elementlarning global kimyoviy (hetero) bir xilligini xaritalash uchun K-means24 klasterli kimyometrik yondashuvidan foydalanadi. An'anaviy holatda xrom oksidi plyonkasini yo'q qilish natijasida boshlangan korroziyadan farqli o'laroq, himoya xususiyatlari bo'lishi mumkin bo'lgan Fe / Cr oksidi qatlami yaqinidagi mahalliylashtirilgan Fe3 + ga boy nanoorollarga nisbatan kamroq passivatsiya va past korroziyaga qarshilik mavjud. Oksid nuqta plyonkasini yo'q qiladi va korroziyaga olib keladi.
Deformatsiyalangan SDSS 2507 ning korroziy harakati birinchi marta elektrokimyoviy o'lchovlar yordamida baholandi. Shaklda. 1-rasmda xona haroratida FeCl3 ning kislotali (pH = 1) suvli eritmasida tanlangan namunalar uchun Nyquist va Bode egri chiziqlari ko'rsatilgan. Tanlangan elektrolit kuchli oksidlovchi vosita bo'lib, passivatsiya plyonkasining parchalanish tendentsiyasini tavsiflaydi. Garchi material xona haroratida barqaror chuqurlikka uchramagan bo'lsa-da, tahlil mumkin bo'lgan nosozlik hodisalari va keyingi korroziya haqida tushuncha berdi. Ekvivalent sxema (1d-rasm) elektrokimyoviy impedans spektroskopiyasi (EIS) spektriga mos kelish uchun ishlatilgan va mos keladigan moslama natijalari 1-jadvalda ko'rsatilgan. Eritma bilan ishlov berilgan va issiq ishlov berilgan namunalarda to'liq bo'lmagan yarim doiralar paydo bo'ladi, siqilgan yarim doiralar esa sovuq haddelenmiş analoglarda paydo bo'ladi (1-rasm). EIS spektroskopiyasida yarim doira radiusini qutblanish qarshiligi (Rp)25,26 deb hisoblash mumkin. 1-jadvaldagi eritma bilan ishlov berilgan uchish-qo'nish yo'lagining Rp qiymati taxminan 135 kŌ sm-2 ni tashkil qiladi, ammo issiq ishlangan va sovuq haddelenmiş uchish-qo'nish yo'lagining qiymatlari mos ravishda ancha past, 34,7 va 2,1 kŌ sm-2. Rp ning bu sezilarli pasayishi oldingi hisobotlarda ko'rsatilgandek, plastik deformatsiyaning passivatsiya va korroziyaga chidamliligiga zararli ta'sirini ko'rsatadi27,28,29,30.
a Nyquist, b, c Bod empedansi va faza diagrammalari va d mos keladigan ekvivalent sxema modellari, bu erda RS elektrolitlar qarshiligi, Rp - polarizatsiya qarshiligi va QCPE - ideal bo'lmagan sig'imni (n) modellashtirish uchun ishlatiladigan doimiy faza elementining oksidi. EIS o'lchovlari ochiq elektron potentsialida amalga oshiriladi.
Bir vaqtning o'zida doimiylar Bode uchastkasida ko'rsatilgan, elektrolitlar qarshiligi RS26 ni ifodalovchi yuqori chastota diapazonidagi plato bilan. Chastotaning kamayishi bilan impedans kuchayadi va sig'im ustunligini ko'rsatadigan salbiy faza burchagi topiladi. Faza burchagi oshadi, nisbatan keng chastota diapazonida maksimalni saqlab qoladi va keyin kamayadi (1c-rasm). Biroq, har uch holatda ham, bu maksimal hali ham 90 ° dan kamroq bo'lib, sig'imli dispersiya tufayli ideal bo'lmagan sig'imli xatti-harakatni ko'rsatadi. Shunday qilib, QCPE doimiy fazali elementi (CPE) sirt pürüzlülüğü yoki bir hil bo'lmagan, ayniqsa atom shkalasida, fraktal geometriyada, elektrod g'ovakligida, bir xil bo'lmagan potentsialda va elektrodlar shakli bilan geometriyada yuzaga keladigan interfaal sig'im taqsimotlarini ifodalash uchun ishlatiladi31,32. CPE empedansi:
Bu erda j - xayoliy son va ō - burchak chastotasi. QCPE - bu elektrolitning samarali ochiq maydoniga mutanosib bo'lgan chastotadan mustaqil konstanta. n - kondansatörning ideal sig'imdan og'ishini tavsiflovchi o'lchovsiz quvvat raqami, ya'ni n 1 ga qanchalik yaqin bo'lsa, CPE sof sig'imga qanchalik yaqin bo'lsa, n nolga yaqin bo'lsa, u qarshilik ko'rsatadi. 1 ga yaqin n ning kichik og'ishlari polarizatsiya sinovlaridan so'ng sirtning ideal bo'lmagan sig'imli harakatini ko'rsatadi. Sovuq haddelenmiş SDSS ning QCPE ko'rsatkichi uning hamkasblariga qaraganda ancha yuqori, ya'ni sirt sifati kamroq bir xil.
Zanglamaydigan po'latlarning ko'pgina korroziyaga chidamlilik xususiyatlariga mos keladigan SDSS ning nisbatan yuqori Cr tarkibi, odatda, sirtda passivlashtiruvchi himoya oksidi plyonkasi mavjudligi sababli SDSS ning mukammal korroziyaga chidamliligiga olib keladi17. Bunday passivlashtiruvchi plyonkalar odatda Cr3+ oksidlari va/yoki gidroksidlarga boy, asosan Fe2+, Fe3+ oksidlari va/yoki (oksi) gidroksidlar33 bilan birgalikda. Bir xil sirt bir xilligi, passivlashtiruvchi oksid qatlami va mikroskopik o'lchovlarga ko'ra yuzaning yorilishi kuzatilmaganiga qaramay6,7, issiq ishlov berilgan va sovuq haddelenmiş SDSS ning korroziya harakati boshqacha, shuning uchun po'lat deformatsiyasi uchun mikro strukturaviy xususiyatlarni chuqur o'rganish kerak.
Deformatsiyalangan zanglamaydigan po'latning mikro tuzilishi ichki va sinxrotronli yuqori energiyali rentgen nurlari yordamida miqdoriy jihatdan o'rganildi (Qo'shimcha 1, 2-rasmlar). Batafsil tahlil Qo'shimcha ma'lumotda keltirilgan. Asosiy fazaning turi bo'yicha umumiy konsensus mavjud bo'lsa-da, qo'shimcha 1-jadvalda keltirilgan ommaviy faza fraktsiyalaridagi farqlar topildi. Bu farqlar sirtdagi va hajmdagi bir hil bo'lmagan faza fraktsiyalari bilan bog'liq bo'lishi mumkin, ular turli xil rentgen nurlari diffraktsiyasini (XRD) aniqlash chuqurliklari ta'sir qiladi. ) hodisa fotonlarining turli energiya manbalari bilan34. Laboratoriya manbasidan XRD tomonidan aniqlangan sovuq haddelenmiş namunalardagi nisbatan yuqori ostenit fraktsiyalari yaxshiroq passivatsiyani va keyin yaxshiroq korroziyaga chidamliligini ko'rsatadi35, aniqroq va statistik natijalar esa faza fraktsiyalarida qarama-qarshi tendentsiyalarni ko'rsatadi. Bundan tashqari, po'latning korroziyaga chidamliligi, shuningdek, donning tozalanish darajasiga, don hajmining qisqarishiga, mikrodeformatsiyalarning ortishiga va termomexanik ishlov berishda yuzaga keladigan dislokatsiya zichligiga bog'liq36,37,38. Issiq ishlov berilgan namunalar mikron o'lchamdagi donalarni ko'rsatuvchi ko'proq donli tabiatni ko'rsatdi, sovuq haddelenmiş namunalarda kuzatilgan silliq halqalar (qo'shimcha 3-rasm) oldingi ishda nanometriya uchun sezilarli darajada yaxshilanganligini ko'rsatdi. Bu passiv filmga yordam berishi kerak. korroziyaga chidamliligini shakllantirish va oshirish. Yuqori dislokatsiya zichligi odatda chuqurlikka nisbatan past qarshilik bilan bog'liq bo'lib, bu elektrokimyoviy o'lchovlarga yaxshi mos keladi.
Asosiy elementlarning mikrodomenlarining kimyoviy holatidagi o'zgarishlar X-PEEM yordamida tizimli ravishda o'rganildi. Ko'proq qotishma elementlar mavjud bo'lsa-da, Cr, Fe, Ni va Ce39 bu erda tanlangan, chunki Cr passiv plyonka hosil qilish uchun asosiy element, Fe po'lat uchun asosiy element va Ni passivatsiyani kuchaytiradi va ferrit-astenitik fazani muvozanatlashtiradi. Struktura va modifikatsiya - Ce ning maqsadi. Sinxrotron nurlarining energiyasini sozlash orqali XAS sirtdan Cr (L2.3 chekka), Fe (L2.3 chekka), Ni (L2.3 chekka) va Ce (M4.5 chekka) ning asosiy xarakteristikalarini oldi. -2507 SDSS. Tegishli ma'lumotlar tahlili energiya kalibrlashni nashr qilingan ma'lumotlarga kiritish orqali amalga oshirildi (masalan, Fe L2, 3 qovurg'a40,41 da XAS).
Shaklda. 2-rasmda issiq ishlangan (2a-rasm) va sovuq haddelenmiş (2d-rasm) Ce-2507 SDSS va tegishli XAS Cr va Fe L2,3 qirralarning alohida belgilangan pozitsiyalarda X-PEEM tasvirlari ko'rsatilgan. L2,3 XAS qirrasi 2p3/2 (L3 chekkasi) va 2p1/2 (L2 chekkasi) spin-orbitaning bo‘linish darajalarida fotoqo‘zg‘alishdan so‘ng elektronlarning band bo‘lmagan 3D holatini o‘rganadi. Cr ning valentlik holati haqida ma'lumot 2b,d-rasmdagi L2,3 chetining rentgen difraksion tahlilidan olingan. Havola taqqoslash. 42, 43 ko'rsatdiki, to'rtta cho'qqi A (578,3 eV), B (579,5 eV), C (580,4 eV) va D (582,2 eV) L3 qirrasi yaqinida kuzatilgan bo'lib, Cr2O3 ga mos keladigan oktaedral Cr3+ ionlarini aks ettiradi. Eksperimental spektrlar b va e panellarida ko'rsatilganidek, 2,0 eV44 kristalli maydon yordamida Cr L2.3 interfeysida bir nechta kristall maydon hisoblaridan olingan nazariy hisob-kitoblarga mos keladi. Issiq ishlov berilgan va sovuq haddelenmiş SDSS ning ikkala yuzasi nisbatan bir xil Cr2O3 qatlami bilan qoplangan.
a Cr L2.3 chetiga va chetiga c Fe L2.3 ga mos keladigan X-PEEM issiq shakllangan SDSS ning termal tasviri, d tomoni (e) ning chetiga e Cr L2.3 va f Fe L2.3 ga mos keladigan sovuq haddelenmiş SDSS ning X-PEEM termal tasviri. Termal tasvirlarda (a, d) (b) va (e) dagi to'q sariq nuqta chiziqlar bilan belgilangan turli fazoviy pozitsiyalarda chizilgan XAS spektrlari kristall maydon qiymati 2,0 eV bo'lgan Cr3+ ning simulyatsiya qilingan XAS spektrlarini ifodalaydi. X-PEEM tasvirlari uchun tasvirni o'qishni yaxshilash uchun termal palitradan foydalaniladi, bu erda ko'kdan qizil ranggacha bo'lgan ranglar rentgen nurlarini yutish intensivligiga (pastdan yuqoriga) proportsionaldir.
Ushbu metall elementlarning kimyoviy muhitidan qat'i nazar, har ikkala namuna uchun Ni va Ce qotishma elementlari qo'shilishining kimyoviy holati bir xil bo'lib qoldi. Qo'shimcha chizma. Shaklda. 5-9 X-PEEM tasvirlari va Ni va Ce uchun mos keladigan XAS spektrlarini issiq ishlov berilgan va sovuq haddelenmiş namunalar yuzasida turli pozitsiyalarda ko'rsatadi. Ni XAS issiq ishlangan va sovuq haddelenmiş namunalarning butun o'lchangan yuzasida Ni2+ oksidlanish holatini ko'rsatadi (Qo'shimcha muhokama). Shunisi e'tiborga loyiqki, issiq ishlov berilgan namunalarda Ce ning XAS signali kuzatilmaydi, sovuq haddelenmiş namunalarning Ce3+ spektri bir nuqtada kuzatiladi. Sovuq haddelenmiş namunalarda Ce nuqtalarini kuzatish Ce ning asosan cho'kma shaklida mavjudligini ko'rsatdi.
Termik deformatsiyalangan SDSSda Fe L2.3 chekkasida XASda mahalliy strukturaviy o'zgarish kuzatilmadi (2c-rasm). Biroq, rasmda ko'rsatilganidek. 2f, Fe matritsasi sovuq haddelenmiş SDSSda tasodifiy tanlangan etti nuqtada kimyoviy holatini mikroskopik tarzda o'zgartiradi. Bundan tashqari, 2f-rasmda tanlangan joylarda Fe holatidagi o'zgarishlar haqida aniq tasavvurga ega bo'lish uchun mahalliy sirt tadqiqotlari o'tkazildi (3-rasm va qo'shimcha 10-rasm), ularda kichikroq doiraviy hududlar tanlangan. a-Fe2O3 tizimlarining Fe L2,3 qirrasining XAS spektrlari va Fe2+ oktaedral oksidlari 1,0 (Fe2+) va 1,0 (Fe3+)44 kristal maydonlari yordamida multiplik kristalli maydon hisoblari yordamida modellashtirildi. Shuni ta'kidlaymizki, a-Fe2O3 va g-Fe2O3 turli xil mahalliy simmetriyalarga ega45,46, Fe3O4 Fe2+ va Fe3+,47 va FeO45 ning rasmiy ikki valentli Fe2+ oksidi (3d6) sifatida kombinatsiyasiga ega. Shuni ta'kidlaymizki, a-Fe2O3 va g-Fe2O3 turli xil mahalliy simmetriyalarga ega45,46, Fe3O4 Fe2+ va Fe3+,47 va FeO45 ning rasmiy ikki valentli Fe2+ oksidi (3d6) sifatida kombinatsiyasiga ega.E'tibor bering, a-Fe2O3 va g-Fe2O3 turli xil mahalliy simmetriyalarga ega45,46, Fe3O4 Fe2+ va Fe3+,47 va FeO45 ni formal ikki valentli oksid Fe2+ (3d6) shaklida birlashtiradi.E'tibor bering, a-Fe2O3 va g-Fe2O3 turli xil mahalliy simmetriyalarga ega45,46, Fe3O4 Fe2+ va Fe3+,47 birikmalariga ega va FeO45 formal ikki valentli Fe2+ oksidi (3d6) vazifasini bajaradi. a-Fe2O3 tarkibidagi barcha Fe3+ ionlari faqat Oh pozitsiyalariga ega, g-Fe2O3 esa odatda Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3], masalan, pozitsiyalarda bo'sh o'rinlari bo'lgan O4 shpinel sifatida ifodalanadi. Demak, g-Fe2O3 tarkibidagi Fe3+ ionlari ham Td, ham Oh pozitsiyalariga ega. Oldingi ishda aytib o'tilganidek, ikkalasining intensivlik nisbati har xil bo'lsa-da, ularning intensivlik nisbati eg/t2g ≈1 bo'lsa, bu holda kuzatilgan intensivlik nisbati eg/t2g taxminan 1. Bu bu holatda faqat Fe3+ bo'lish imkoniyatini istisno qiladi. Fe2+ ​​va Fe3+ birikmalari bilan Fe3O4 holatini hisobga olsak, ma'lumki, Fe ning L3 chetidagi zaifroq (kuchli) birinchi xususiyat t2g holatida kichikroq (kattaroq) bo'sh joyni ko'rsatadi. Bu Fe2+ (Fe3+) ga taalluqlidir, bu Fe2+47 tarkibidagi o'sishni ko'rsatadigan birinchi belgining o'sishini ko'rsatadi. Bu natijalar Fe2+ va g-Fe2O3, a-Fe2O3 va/yoki Fe3O4 kompozitlarning sovuq haddelenmiş sirtlarida ustun ekanligini ko'rsatadi.
(a, c) va (b, d) XAS spektrlarining Fe L2,3 qirrasi bo'ylab kengaytirilgan fotoemissiya elektron termal tasvirlari 2-rasmdagi tanlangan hududlar va E doirasidagi turli fazoviy pozitsiyalarda. 2d.
Olingan eksperimental ma'lumotlar (4a-rasm va qo'shimcha 11-rasm) chizilgan va sof birikmalar bilan taqqoslangan 40, 41, 48. Asosan, eksperimental ravishda kuzatilgan Fe L-qirrali XAS spektrlarining uch xil turi (XAS-1, XAS-2 va XAS-3: 4a-rasm) spati-da har xil joylarda kuzatilgan. Xususan, 3b-rasmdagi 2-a ga o'xshash spektr (XAS-1 deb belgilangan) butun qiziqish mintaqasi bo'ylab kuzatilgan, keyin esa 2-b spektri (XAS-2 yorlig'i bilan), E-3 ga o'xshash spektr esa shaklda kuzatilgan. 3d (XAS-3 deb ataladi) ma'lum mahalliylashtirilgan joylarda kuzatilgan. Odatda, zond namunasida mavjud bo'lgan valentlik holatlarini aniqlash uchun to'rtta parametr qo'llaniladi: (1) L3 va L2 spektral xususiyatlari, (2) L3 va L2 xususiyatlarining energiya pozitsiyalari, (3) L3-L2 energiya farqi, (4) L2 intensivlik nisbati / L3. Vizual kuzatuvlarga ko'ra (4a-rasm), o'rganilayotgan SDSS yuzasida barcha uchta Fe komponentlari, ya'ni Fe0, Fe2+ va Fe3+ mavjud. Hisoblangan intensivlik nisbati L2 / L3 ham uchta komponentning mavjudligini ko'rsatdi.
a Kuzatilgan uch xil eksperimental ma'lumotlar (XAS-1, XAS-2 va XAS-3 qat'iy chiziqlari 2-rasm va 3-rasmdagi 2-a, 2-b va E-3 ga to'g'ri keladi) simulyatsiya qilingan XAS taqqoslash spektrlari bilan solishtirganda, Fe2+, Fe3+ oktaedrlari, kristall maydon qiymatlari mos ravishda 1,0 ea V, b s. eksperimental ma'lumotlar (XAS-1, XAS-2, XAS-3) va tegishli optimallashtirilgan LCF ma'lumotlari (qattiq qora chiziq) va XAS-3 spektrlarini Fe3O4 (Fe ning aralash holati) va Fe2O3 (sof Fe3 +) standartlari bilan taqqoslash.
Temir oksidi tarkibini aniqlash uchun uchta standartning chiziqli kombinatsiyasi (LCF) 40,41,48 ishlatilgan. LCF 4b-d-rasmda ko'rsatilganidek, eng yuqori kontrastni, ya'ni XAS-1, XAS-2 va XAS-3ni ko'rsatadigan uchta tanlangan Fe L-chekka XAS spektrlari uchun amalga oshirildi. LCF armatura uchun biz barcha ma'lumotlarda kuzatilgan kichik to'siq va qora metall po'latning asosiy komponenti ekanligi sababli barcha holatlarda 10% Fe0 hisobga olindi. Darhaqiqat, Fe (~6 nm)49 uchun X-PEEM ning sinov chuqurligi oksidlanish qatlamining taxminiy qalinligidan (bir oz > 4 nm) kattaroqdir, bu passivatsiya qatlami ostidagi temir matritsadan (Fe0) signalni aniqlash imkonini beradi. Darhaqiqat, Fe (~6 nm)49 uchun X-PEEM ning sinov chuqurligi oksidlanish qatlamining taxminiy qalinligidan (bir oz > 4 nm) kattaroqdir, bu passivatsiya qatlami ostidagi temir matritsadan (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 probi chuqurligi oksidlanish qatlamining taxmin qilingan qalinligidan (bir oz >4 nm) kattaroqdir, bu esa passivatsiya qatlami ostidagi temir matritsadan (Fe0) signalni aniqlash imkonini beradi.Aslida, X-PEEM Fe (~ 6 nm) 49 ni oksid qatlamining kutilgan qalinligidan (4 nm dan sal ko'proq) chuqurroq aniqlaydi, bu passivatsiya qatlami ostidagi temir matritsadan (Fe0) signallarni aniqlash imkonini beradi. Kuzatilgan eksperimental ma'lumotlar uchun mumkin bo'lgan eng yaxshi yechimni topish uchun Fe2+ va Fe3+ ning turli kombinatsiyalari bajarildi. Shaklda. 4b-rasmda XAS-1 spektridagi Fe2+ va Fe3+ birikmasi ko‘rsatilgan, bu yerda Fe2+ va Fe3+ nisbati yaqin, taxminan 45%, bu Fe ning aralash oksidlanish darajasini ko‘rsatadi. XAS-2 spektri uchun Fe2+ va Fe3+ ulushi mos ravishda ~30% va 60% ni tashkil qiladi. Fe2+ ​​ning tarkibi Fe3+ dan past. Fe2+ ​​va Fe3 nisbati 1:2 bo‘lishi Fe3O4 ning Fe ionlarining bir xil nisbatida hosil bo‘lishini bildiradi. Bundan tashqari, XAS-3 spektri uchun Fe2+ va Fe3+ foizlari ~10% va 80% ga o'zgardi, bu Fe2+ ning Fe3+ ga yuqori konversiyasini ko'rsatadi. Yuqorida aytib o'tilganidek, Fe3+ a-Fe2O3, g-Fe2O3 yoki Fe3O4 dan kelib chiqishi mumkin. Fe3+ ning eng ehtimoliy manbasini tushunish uchun XAS-3 spektrlari turli xil Fe3+ standartlari bilan birga 4e-rasmda chizilgan bo‘lib, ular B cho‘qqisi hisobga olinganda barcha ikki standart bilan o‘xshashligini ko‘rsatadi. Biroq, elkaning intensivligi (A: Fe2+ dan) va intensivlik nisbati B / A XAS-3 spektri g-Fe2O3 ga yaqin, lekin bir xil emasligini ko'rsatadi. Ommaviy g-Fe2O3 bilan solishtirganda, A SDSS cho'qqisining Fe 2p XAS intensivligi biroz yuqoriroqdir (4e-rasm), bu yuqori Fe2+ intensivligini ko'rsatadi. XAS-3 spektri g-Fe2O3 spektriga o'xshash bo'lsa-da, Fe3+ Oh va Td pozitsiyalarida mavjud bo'lsa-da, turli valentlik holatlarini aniqlash va faqat L2,3 qirrasi yoki L2/L3 intensivlik nisbati bilan muvofiqlashtirish hali ham muammo bo'lib qolmoqda. yakuniy spektrda ishtirok etuvchi turli omillarning murakkabligi tufayli takrorlanuvchi muhokama mavzusi41.
Yuqorida tavsiflangan qiziqish zonalarining kimyoviy holatlarini spektral diskriminatsiya qilishdan tashqari, asosiy elementlarning Cr va Fe global kimyoviy heterojenligi K-o'rtacha klasterlash usuli yordamida namuna yuzasida olingan barcha XAS spektrlarini tasniflash orqali baholandi. Cr L chekka profillari 2-rasmda ko'rsatilgan issiq ishlov berilgan va sovuq haddelenmiş namunalarda fazoviy taqsimlangan ikkita optimal klasterni hosil qiladigan tarzda o'rnatildi. 5. XAS Cr spektrlarining ikkita centroidi bir-biriga juda o'xshash bo'lganligi sababli mahalliy strukturaviy o'zgarishlar kuzatilmagani aniq. Ikki klasterning bu spektral shakllari Cr2O342 ga mos keladiganlar bilan deyarli bir xil, ya'ni Cr2O3 qatlamlari SDSS bo'ylab nisbatan bir xilda taqsimlangan.
K-o'rtacha L-qirrasi Cr hududlari klasteri, b mos keladigan XAS markazlari. Sovuq haddelenmiş SDSS ni X-PEEM bilan solishtirish K-vositalarining natijalari: K-ning c klasterlari Cr L2,3 ning chekka hududlari va d mos keladigan XAS markazlari.
Murakkab FeL chekka xaritasini tasvirlash uchun mos ravishda issiq va sovuq haddelenmiş namunalar uchun to'rt va beshta optimallashtirilgan klasterlar va ular bilan bog'liq markazlar (spektral taqsimotlar) ishlatiladi. Shuning uchun, Fe2+ va Fe3+ ning foizini (%) 4-rasmda ko'rsatilgan LCFni sozlash orqali olish mumkin. Pseudoelektrod potentsiali Epseudo Fe0 funktsiyasi sifatida sirt oksidi plyonkasining mikrokimyoviy bir xilligini aniqlash uchun ishlatilgan. Epseudo taxminan aralashtirish qoidasi bilan baholanadi,
bu erda \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) teng \(\rm{Fe} + 2e^ – \to\rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), mos ravishda 0,440 va 0,036 V ga teng. Kamroq potentsialga ega bo'lgan hududlarda Fe3+ birikmalari ko'proq bo'ladi. Termal deformatsiyalangan namunadagi potentsial taqsimot taxminan 0,119 V maksimal o'zgarish bilan qatlamli xarakterga ega (6a,b-rasm). Bu potentsial taqsimot sirt topografiyasi bilan chambarchas bog'liq (6a-rasm). Pastki qatlamli ichki qismda pozitsiyaga bog'liq boshqa o'zgarishlar kuzatilmadi (6b-rasm). Aksincha, sovuq haddelenmiş SDSSda turli xil tarkibdagi Fe2+ va Fe3+ bo'lgan turli oksidlarning birikmasi uchun psevdopotensialning bir xil bo'lmagan tabiatini kuzatish mumkin (6c, d-rasm). Fe3+ oksidlari va/yoki (oksi) gidroksidlar po‘lat korroziyasining asosiy komponentlari bo‘lib, kislorod va suvni o‘tkazuvchandir50. Bunda Fe3+ ga boy orollar mahalliy miqyosda tarqalganligini va ularni korroziyaga uchragan hududlar deb hisoblash mumkinligini ko'rish mumkin. Bunda potentsialning mutlaq qiymati emas, balki potentsial sohadagi gradient faol korroziya hududlarini lokalizatsiya qilish ko'rsatkichi sifatida qaralishi mumkin51. Sovuq haddelenmiş SDSS yuzasida Fe2+ va Fe3+ ning bir hil bo'lmagan taqsimlanishi mahalliy kimyoviy xususiyatlarni o'zgartirishi va oksidli plyonkaning yorilishi va korroziya reaktsiyalarida yanada samarali sirt maydonini ta'minlashi mumkin, shu bilan asosiy metall matritsani doimiy ravishda korroziyaga olib keladi, natijada ichki bir xillik paydo bo'ladi. va passivlashtiruvchi qatlamning himoya xususiyatlarini kamaytiradi.
Fe L2,3 chekka mintaqalarining K-o'rtacha klasterlari va a-c issiq ishlangan X-PEEM va d-f sovuq haddelenmiş SDSS uchun mos keladigan XAS markazlari. a, d K-X-PEEM tasviriga qo'yilgan klaster syujetini bildiradi. Hisoblangan psevdoelektrod potentsiallari (epseudo) K-o'rtacha klaster diagrammalari bilan birga eslatib o'tiladi. X-PEEM tasvirining yorqinligi, masalan, 2-rasmdagi rang rentgen nurlarining yutilish intensivligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.
Nisbatan bir xil Cr, ammo Fe ning turli xil kimyoviy holati issiq va sovuq haddelenmiş Ce-2507 da oksidli plyonkaning yorilishi va korroziya naqshlarining turli xil kelib chiqishiga olib keladi. Sovuq haddelenmiş Ce-2507 ning bu xususiyati yaxshi ma'lum. Atmosfera havosida Fe oksidi va gidroksidlarining hosil bo'lishiga kelsak, bu ishda neytral reaktsiyalar sifatida quyidagi reaktsiyalar yopiladi:
X-PEEM ni o'lchash asosida yuqoridagi reaktsiya quyidagi hollarda sodir bo'ldi. Fe0 ga mos keladigan kichik yelka asosiy metall temir bilan bog'liq. Metall Fe ning atrof-muhit bilan reaktsiyasi Fe (OH) 2 qatlamining paydo bo'lishiga olib keladi (tenglama (5)), bu Fe ning L chetining XASda Fe2+ signalini kuchaytiradi. Havoga uzoq vaqt ta'sir qilish Fe (OH) 252,53 dan keyin Fe3O4 va / yoki Fe2O3 oksidlarining hosil bo'lishiga olib keladi. Ikki turdagi barqaror Fe, Fe3O4 va Fe2O3 ham Cr3+ ga boy himoya qatlamida hosil bo'lishi mumkin, bu erda Fe3O4 bir xil va yopishqoq tuzilishni afzal ko'radi. Ikkalasining mavjudligi aralash oksidlanish holatlariga olib keladi (XAS-1 spektri). XAS-2 spektri asosan Fe3O4 ga mos keladi. Holbuki, bir nechta pozitsiyalarda kuzatilgan XAS-3 spektrlari g-Fe2O3 ga to'liq o'tishni ko'rsatdi. Ochilmagan rentgen nurlarining kirish chuqurligi taxminan 50 nm bo'lganligi sababli, pastki qatlamdan kelgan signal A cho'qqisining yuqori intensivligiga olib keladi.
XRD spektri oksid plyonkasidagi Fe komponentining Cr oksidi qatlami bilan birlashtirilgan qatlamli tuzilishga ega ekanligini ko'rsatadi. Cr2O317 ning mahalliy notekisligi tufayli korroziyaning passivatsiya xarakteristikasidan farqli o'laroq, ushbu tadqiqotda Cr2O3 ning bir xil qatlamiga qaramasdan, bu holda, ayniqsa, sovuq haddelenmiş namunalar uchun past korroziyaga chidamlilik kuzatildi. Kuzatilgan xatti-harakatni korroziyaga ta'sir qiluvchi yuqori qatlamning (Fe) kimyoviy oksidlanish darajasining heterojenligi sifatida tushunish mumkin. Yuqori (Fe oksidi) va pastki qatlamlari (Cr oksidi)52,53 ning bir xil stexiometriyasi tufayli panjaradagi metall yoki kislorod ionlarining sekin o'tishi ular orasidagi yaxshi o'zaro ta'sirga (yopishishga) olib keladi. Bu, o'z navbatida, korroziyaga chidamliligini oshiradi. Shuning uchun keskin stoxiometrik o'zgarishlardan ko'ra uzluksiz stoxiometriya, ya'ni Fe ning bir oksidlanish darajasi afzalroqdir. Termal deformatsiyalangan SDSS yanada bir xil sirt va zichroq himoya qatlamiga ega, bu esa korroziyaga yaxshi qarshilik ko'rsatadi. Biroq, sovuq prokatlangan SDSS uchun himoya qatlami ostida Fe3+ ga boy orollarning mavjudligi sirtning butunligini buzadi va yaqin atrofdagi substratning galvanik korroziyasini keltirib chiqaradi, bu esa EIS spektrlarida Rp (1-jadval) ning pasayishiga va uning korroziyasiga olib keladi. qarshilik. Shuning uchun, plastik deformatsiyalar tufayli Fe3 + ga boy mahalliy taqsimlangan orollar asosan korroziyaga chidamlilik ko'rsatkichlariga ta'sir qiladi, bu esa bu ishda yutuqdir. Shu sababli, ushbu tadqiqot o'rganilgan SDSS namunalarining plastik deformatsiyasi tufayli korroziyaga chidamliligining pasayishi spektromikrograflarini taqdim etadi.
Bundan tashqari, ikki fazali po'latlarda noyob tuproqli qotishma yaxshiroq ishlashga qaramasdan, bu qo'shilgan elementning korroziya harakati nuqtai nazaridan individual po'lat matritsa bilan o'zaro ta'siri spektroskopik mikroskopiya kuzatuvlari asosida qiyin bo'lib qolmoqda. Ce signali (XAS M-qirrasi bo'ylab) sovuq prokat paytida faqat bir nechta pozitsiyalarda paydo bo'ladi, lekin SDSS ning issiq deformatsiyasi paytida yo'qoladi, bu bir hil qotishma o'rniga po'lat matritsada Ce mahalliy cho'kishini ko'rsatadi. SDSS ning mexanik xususiyatlari yaxshilanmagan bo'lsa-da6,7, REE mavjudligi qo'shimchalar hajmini kamaytiradi va kelib chiqishida chuqurchalar paydo bo'lishini bostiradi54.
Xulosa qilib aytganda, ushbu ish nano o'lchovli komponentlarning kimyoviy tarkibini aniqlash orqali seriy bilan o'zgartirilgan 2507 SDSS korroziyasiga sirt heterojenligining ta'sirini ochib beradi. Nima uchun zanglamaydigan po'latdan himoya oksidi qatlami bilan qoplangan bo'lsa ham, korroziyaga uchraydi, degan savolga K-vositalari klasterlash yordamida sirt xususiyatlarining mikro tuzilishini, kimyoviy holatini va signalni qayta ishlashni miqdoriy o'rganish orqali javob berdik. Aniqlanishicha, Fe3+ ga boy orollar, jumladan, ularning butun Fe2+/Fe3+ aralash tarkibidagi oktaedr va tetraedral koordinatsiyasi oksid plyonkasini yo‘q qilish manbai va sovuq prokatlangan SDSS korroziyasi manbai hisoblanadi. Fe3+ hukmron bo'lgan nanoorollar etarli stexiometrik Cr2O3 passivlashtiruvchi qatlam mavjud bo'lganda ham yomon korroziyaga chidamliligiga olib keladi. Nano o'lchamdagi kimyoviy heterojenlikning korroziyaga ta'sirini aniqlashda erishilgan uslubiy yutuqlarga qo'shimcha ravishda, ushbu ish po'lat ishlab chiqarish jarayonida zanglamaydigan po'latlarning korroziyaga chidamliligini yaxshilash uchun muhandislik jarayonlarini ilhomlantirishi kutilmoqda.
Ushbu tadqiqotda ishlatiladigan Ce-2507 SDSS ingotlarini tayyorlash uchun aralash komponentlar, shu jumladan sof temir quvurlar bilan muhrlangan Fe-Ce master qotishmasi eritilgan po'lat ishlab chiqarish uchun 150 kg o'rta chastotali indüksiyon pechida eritildi va quyma qoliplarga quyildi. O'lchangan kimyoviy tarkiblar (og'irlik %) 2-jadvalda keltirilgan. Keyin po'lat 1050 ° C da 60 daqiqa davomida qattiq eritmagacha tavlanadi va keyin xona haroratiga qadar suvda so'ndiriladi. O'rganilgan namunalar fazalarni, don hajmini 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.
Blokning deformatsiya yo'nalishiga parallel ravishda silindrning o'qi bilan issiq presslash uchun silindrsimon namunalarni (ph10 mm × 15 mm) qayta ishlang. Yuqori haroratli siqish Gleeble-3800 termal simulyatori yordamida 1000-1150 ° S oralig'ida turli haroratlarda 0,01-10 s-1 oralig'ida doimiy kuchlanish tezligida amalga oshirildi. Deformatsiyadan oldin namunalar harorat gradientini yo'q qilish uchun tanlangan haroratda 10 °C s-1 tezligida 2 daqiqa davomida isitiladi. Haroratning bir xilligiga erishgandan so'ng, namunalar 0,7 haqiqiy deformatsiya qiymatiga deformatsiya qilindi. Deformatsiyadan so'ng, deformatsiyalangan tuzilmani saqlab qolish uchun darhol suv bilan o'chiriladi. Keyin qotib qolgan namunalar siqilish yo'nalishiga parallel ravishda kesiladi. Ushbu maxsus tadqiqot uchun biz boshqa namunalarga qaraganda yuqori kuzatilgan mikroqattiqlik tufayli 1050°C, 10 s-1 da termal deformatsiyalangan namunani tanladik7.
Ce-2507 qattiq eritmasining ommaviy (80 × 10 × 17 mm3) namunalari LG-300 uch fazali asinxron ikki rulonli deformatsiya mashinasida sinovdan o'tkazildi, bu boshqa barcha deformatsiya sinflari orasida eng yaxshi mexanik xususiyatlarni ta'minladi6. Har bir yo'l uchun kuchlanish tezligi va qalinligining qisqarishi mos ravishda 0,2 m·s-1 va 5% ni tashkil etdi.
Autolab PGSTAT128N elektrokimyoviy ish stantsiyasi 1050 oC va 10 s-1 da 90% qalinlikdagi (1,0 ekvivalent haqiqiy kuchlanish) sovuq haddeleme va 0,7 haqiqiy kuchlanishgacha issiq presslashdan keyin SDSSni elektrokimyoviy o'lchash uchun ishlatilgan. Ish stantsiyasida mos yozuvlar elektrod sifatida to'yingan kalomel elektrodi, grafit hisoblagich elektrodi va ishchi elektrod sifatida SDSS namunasi bo'lgan uch elektrodli hujayra mavjud. Namunalar diametri 11,3 mm bo'lgan silindrlarga kesilgan, ularning yon tomonlariga mis simlar lehimlangan. Keyin namuna epoksi qatroni bilan quyiladi va ishlaydigan elektrod sifatida 1 sm2 ochiq maydon qoldiriladi (silindrsimon namunaning pastki yuzasi). Yorilishni oldini olish uchun epoksidni quritish va keyingi silliqlash va parlatish paytida ehtiyot bo'ling. Ishchi yuzasi zarracha kattaligi 1 mikron bo'lgan olmosli abraziv suspenziya bilan silliqlanadi va sayqallanadi, distillangan suv va etanol bilan tozalanadi va sovuq havoda quritiladi. Elektrokimyoviy o'lchovlardan oldin, sayqallangan namunalar tabiiy oksidli plyonka hosil qilish uchun bir necha kun davomida havoga ta'sir qildi. HCl bilan pH = 1,0 ± 0,01 gacha barqarorlashtirilgan FeCl3 ning suvli eritmasi55 zanglamaydigan po'latdan korroziyani tezlashtirish uchun ishlatilgan, chunki u ASTM tomonidan belgilangan kuchli oksidlanish kuchi va past pH bilan xlorid ionlari mavjud bo'lgan agressiv muhitda topilgan. Tavsiya etilgan standartlar G48 va A923. Har qanday o'lchovlar o'tkazilgunga qadar namunalar statsionar holatga yaqin bo'lishi uchun 1 soat davomida sinov eritmasiga botiriladi. Qattiq eritma, issiq ishlangan va sovuq haddelenmiş namunalar uchun impedans o'lchov chastotasi diapazoni 1 × 105 ~ 0,1 Gts va ochiq elektron potentsiali (OPS) 5 mV, mos ravishda 0,39, 0,33 va 0,25 VSCE edi. Har qanday namunaning har bir elektrokimyoviy sinovi ma'lumotlarning takrorlanishini ta'minlash uchun bir xil sharoitlarda kamida uch marta takrorlangan.
HE-SXRD o'lchovlari uchun 1 × 1 × 1,5 mm3 to'rtburchaklar dupleks po'lat bloklar CLS, Kanadada yuqori energiyali Brockhouse wiggler liniyasida faza tarkibini aniqlash uchun o'lchandi56. Ma'lumotlarni yig'ish xona haroratida Debye-Scherrer geometriyasi yoki transport geometriyasida amalga oshirildi. LaB6 kalibrlashiga sozlangan rentgen nurlarining to'lqin uzunligi 0,212561 Å ni tashkil qiladi, bu 58 keV ga to'g'ri keladi, bu odatda laboratoriya rentgen nurlari manbai sifatida ishlatiladigan Cu Ka (8 keV) dan ancha yuqori. Namuna detektordan 740 mm masofada joylashtiriladi. Har bir namunani aniqlash hajmi 0,2 × 0,3 × 1,5 mm3 ni tashkil qiladi, bu nurning o'lchami va namuna qalinligi bilan belgilanadi. Ushbu ma'lumotlarning har biri Perkin Elmer maydoni detektori, tekis panelli rentgen detektori, 200 mikron piksel, 40 × 40 sm2, 0,3 soniya va 120 kvadrat ta'sir qilish vaqtidan foydalangan holda to'plangan.
Tanlangan ikkita model tizimning X-PEEM o'lchovlari MAX IV laboratoriyasida (Lund, Shvetsiya) Beamline MAXPEEM liniyasining PEEM so'nggi stantsiyasida o'tkazildi. Namunalar elektrokimyoviy o'lchovlar bilan bir xil tarzda tayyorlangan. Tayyorlangan namunalar bir necha kun davomida havoda saqlangan va sinxrotron fotonlari bilan nurlantirilgunga qadar ultra yuqori vakuum kamerasida gazsizlangan. Nurning energiya ruxsati N2 da hv = 401 eV bo'lgan qo'zg'alish mintaqasining N 1 s dan 1\(\pi _g^ \ast\) gacha bo'lgan ion chiqish spektrini va foton energiyasining E3/2.57 ga bog'liqligini o'lchash yo'li bilan olinadi. Spektral moslashuv o'lchangan energiya diapazonida DE (spektral chiziq kengligi) ~ 0,3 eV ni berdi. Shuning uchun, Fe 2p qirrasi, Ni2p qirrasi, Ni2p L2, Nip L2, Ni uchun Si 1200 chiziqli mm-1 panjarali o'zgartirilgan SX-700 monoxromatoridan foydalangan holda nur chizig'ining energiya o'lchamlari E/∆E = 700 eV/0,3 eV > 2000 va oqim ≈1012 ph/s deb hisoblangan. L2,3 chekka va Ce M4,5 chekka. Shuning uchun, Fe 2p L2 qirrasi, Ni2p L2 qirrasi uchun Si 1200 chiziqli mm-1 panjarali o'zgartirilgan SX-700 monoxromatoridan foydalangan holda nur chizig'ining energiya o'lchamlari E/∆E = 700 eV/0,3 eV > 2000 va oqim ≈1012 ph/s deb hisoblangan. L2.3 chekka, va Ce M4.5 chekka. 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, nur kanalining energiya o'lchamlari Fe chekkasi 2p L2 uchun 1200 chiziq / mm Si panjarasi bilan o'zgartirilgan SX-700 monoxromator yordamida E / ∆E = 700 eV / 0,3 eV > 2000 va oqim ≈1012 f / s deb baholandi. L2.3 va Ce chekkasi M4.5.língíngíngíngíngíngíngíngíngėngēngėngE/DAE = 700 eV/0.3 eV > 2000 língíngíníč1012 ph/s lín0-síngínín. Si 1200 límm-1 língínínín Fe 2p L2,3 lílín, Cr 2p L2,3 lílín, Ni 2p L2,3 mílíníní4, Nilííííí ， chàngìííííí yínìííí yínìííí yínìííì dé = 700 EV/0.3 EV> 2000 yín 7-0.12 PH/S 1012 PH/S SI 1200 lín mm-1 línín Fe 2P 2P 2P L2.3 lílín, Cr 2p L2.3 lílílín, Cr 2p L2.3 lílín, Ni 2p L2.3 mí5Ce.Shunday qilib, o'zgartirilgan SX-700 monoxromatori va 1200 chiziqli Si panjarasidan foydalanilganda. 3, Cr chekka 2p L2.3, Ni chekka 2p L2.3 va Ce chekka M4.5.Foton energiyasini 0,2 eV bosqichda kengaytiring. Har bir energiyada PEEM tasvirlari 20 mkm ko'rish maydonida 1024 × 1024 pikselni ta'minlaydigan 2 x 2 biriktiruvchi optik tolali ulanishga ega TVIPS F-216 CMOS detektori yordamida yozib olingan. Tasvirlarning ekspozitsiya vaqti 0,2 soniya, o'rtacha 16 kvadrat. Fotoelektron tasvir energiyasi maksimal ikkilamchi elektron signalini ta'minlaydigan tarzda tanlanadi. Barcha o'lchovlar chiziqli polarizatsiyalangan foton nurlarining normal tushishida amalga oshiriladi. O'lchovlar haqida qo'shimcha ma'lumot olish uchun oldingi tadqiqotga qarang58. Umumiy elektron rentabelligini (TEY) 59 aniqlash rejimini va uni X-PEEMda qo'llashni o'rganib chiqqandan so'ng, ushbu usulning aniqlash chuqurligi Cr signali uchun ~4-5 nm va Fe signali uchun ~6 nm deb baholanadi. Cr chuqurligi oksid plyonkasi qalinligi (~ 4 nm) 60,61 ga juda yaqin, Fe chuqurligi esa oksid plyonkasi qalinligidan kattaroqdir. Fe L qirrasi yaqinida to'plangan XAS matritsadan temir oksidi XAS va FeO ning aralashmasidir. Birinchi holda, chiqarilgan elektronlarning intensivligi TEY ga hissa qo'shadigan elektronlarning barcha mumkin bo'lgan turlariga bog'liq. Biroq, sof temir signali elektronlar oksid qatlamidan o'tib, sirtga etib borishi va analizator tomonidan to'planishi uchun yuqori kinetik energiya talab qiladi. Bunday holda, Fe0 signali asosan LVV Auger elektronlari va ular tomonidan chiqarilgan ikkilamchi elektronlar tufayli yuzaga keladi. Bundan tashqari, bu elektronlar tomonidan qo'shilgan TEY intensivligi elektron qochish yo'li49 davomida parchalanadi va temir XAS xaritasida Fe0 ning spektral belgisini yanada pasaytiradi.
Ma'lumotlarni qazib olishni ma'lumotlar kublariga (X-PEEM ma'lumotlari) integratsiyalash tegishli ma'lumotlarni (kimyoviy yoki fizik xususiyatlar) ko'p o'lchovli tarzda olishning asosiy bosqichidir. K-means klasterlash bir qancha sohalarda keng qo'llaniladi, jumladan, mashina ko'rish, tasvirni qayta ishlash, nazoratsiz naqshni aniqlash, sun'iy intellekt va tasniflash tahlili24. Masalan, hiperspektral tasvir ma'lumotlarini klasterlashda K-means klasterlash yaxshi qo'llaniladi62. Asosan, ko'p ob'ektli ma'lumotlar uchun K-vositalari algoritmi ularni atributlari (foton energiya xarakteristikalari) haqidagi ma'lumotlarga ko'ra osongina guruhlashi mumkin. K-means klasterlash - ma'lumotlarni bir-biriga mos kelmaydigan K guruhlarga (klasterlarga) bo'lish uchun iterativ algoritm bo'lib, bu erda har bir piksel po'lat mikrostruktura tarkibidagi kimyoviy bir xillikning fazoviy taqsimlanishiga qarab ma'lum bir klasterga tegishli. K-o'rtacha algoritmi ikki bosqichdan iborat: birinchi bosqichda K markazlari hisoblab chiqiladi, ikkinchi bosqichda har bir nuqta qo'shni markazlar joylashgan klasterga tayinlanadi. Klasterning og'irlik markazi ushbu klaster ma'lumotlar nuqtalarining (XAS spektrlari) o'rtacha arifmetik qiymati sifatida aniqlanadi. Qo'shni markazlarni Evklid masofalari sifatida aniqlash uchun turli masofalar mavjud. px,y ning kirish tasviri uchun (x va y piksellardagi o'lchamlari), CK klasterning og'irlik markazi; Keyinchalik bu tasvirni K-means63 yordamida K klasterlariga bo'lish (klasterlash) mumkin. K-means klasterlash algoritmining yakuniy bosqichlari:
Qadam 2. Joriy centroid bo'yicha barcha piksellarning a'zolik darajasini hisoblang. Masalan, u markaz va har bir piksel orasidagi Evklid masofasidan d hisoblab chiqiladi:
3-qadam Har bir pikselni eng yaqin markazga belgilang. Keyin K markazi pozitsiyalarini quyidagi tarzda qayta hisoblang:
4-qadam. Jarayonni (7) va (8) tenglamalar) markazlar yaqinlashguncha takrorlang. Yakuniy klaster sifati natijalari boshlang'ich markazlarning optimal tanlovi bilan yuqori darajada bog'liqdir63. Po'lat tasvirlarning PEEM ma'lumotlar strukturasi uchun odatda X (x × y × l) 3D massiv ma'lumotlarining kubidir, x va y o'qlari fazoviy ma'lumotni (piksel o'lchamlari) va l o'qi fotonlarning energiya spektral rejimiga mos keladi. K-means algoritmi piksellarni (klasterlar yoki kichik bloklar) spektral xususiyatlariga ko'ra ajratish va har bir tahlil qiluvchi (klaster) uchun eng yaxshi markazni (XAS spektral egri chizig'ini) ajratib olish orqali X-PEEM ma'lumotlariga qiziqish hududlarini o'rganish uchun ishlatilgan. U fazoviy taqsimot, mahalliy spektral o'zgarishlar, oksidlanish harakati va kimyoviy holatni o'rganish uchun ishlatiladi. Masalan, K-means klasterlash algoritmi issiq ishlov berilgan va sovuq haddelenmiş X-PEEM-da Fe L-chekka va Cr L-chekka hududlari uchun ishlatilgan. Eng yaxshi klasterlar va centroidlarni topish uchun turli xil miqdordagi K-klasterlar (mikrotuzilma hududlari) sinovdan o'tkazildi. Grafik ko'rsatilganda, piksellar to'g'ri klaster markazlariga qayta tayinlanadi. Har bir rang taqsimoti kimyoviy yoki jismoniy ob'ektlarning fazoviy joylashuvini ko'rsatuvchi klaster markaziga to'g'ri keladi. Olingan sentroidlar sof spektrlarning chiziqli birikmalaridir.
Ushbu tadqiqot natijalarini tasdiqlovchi ma'lumotlar tegishli WC muallifidan oqilona so'rov bo'yicha mavjud.
Sieurin, H. & Sandström, R. Payvandlangan dupleks zanglamaydigan po'latdan sinish chidamliligi. Sieurin, H. & Sandström, R. Payvandlangan dupleks zanglamaydigan po'latdan sinish chidamliligi. Sieurin, H. & Sandström, R. Vyazkost razrusheniya svarnoy duplexnoy nerjaveyushchey stali. Sieurin, H. & Sandström, R. Payvandlangan dupleks zanglamaydigan po'latdan 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 sinishi chidamliligi.loyiha. fraktal. 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 & Van Der Merwe, J. língíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíníngīng. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. lía zanglamaydigan po'latdangànorganiclínhànorganiclínhànorganiclín/xlorli muhitiíngíngíníAdams, 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.korroziyaga qarshi. Metod Mater 57, 107–117 (2010).
Barella S. va boshqalar. Fe-Al-Mn-C dupleks qotishmalarining korroziyaga qarshi oksidlovchi xususiyatlari. Materiallar 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Uskunalar gaz va neft ishlab chiqarish uchun super dupleks po'latlarning yangi avlodi. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Uskunalar gaz va neft ishlab chiqarish uchun super dupleks po'latlarning yangi avlodi.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Neft va gaz ishlab chiqarish uskunalari uchun super dupleks po'latlarning yangi avlodi.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Gaz va neft ishlab chiqarish uskunalari uchun super dupleks po'latlarning yangi avlodi. E3S vebinar. 121, 04007 (2019 yil).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Ikki tomonlama zanglamaydigan po'latdan yasalgan 2507-sinfning issiq deformatsiyasining xatti-harakatlarini o'rganish. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Ikki tomonlama zanglamaydigan po'latdan yasalgan 2507-sinfning issiq deformatsiyasining xatti-harakatlarini o'rganish. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Issledovanie povedeniya goryachey deformatsii dupleknoy nerjaveyushchey stali marki 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 turdagi dupleks zanglamaydigan po'latdan issiq deformatsiyaning xatti-harakatlarini o'rganish. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 língíngíngíngíngíngíngíngíngíngjíngíngjíngíngjíngjíngjín. Kingklang, S. va Uthaisangsuk, V. 2507Kingklang, S. va Utaisansuk, V. 2507 turdagi dupleks zanglamaydigan po'latdan yasalgan issiq deformatsiyaning xatti-harakatlarini tekshirish. Metall.alma mater. trans. A 48, 95–108 (2017).
Chjou, T. va boshqalar. Boshqariladigan sovuq prokatning seriy bilan o'zgartirilgan super dupleks SAF 2507 zanglamaydigan po'latning mikro tuzilishi va mexanik xususiyatlariga ta'siri. alma mater. fan. loyiha. A 766, 138352 (2019).
Chjou, T. va boshqalar. Serium bilan o'zgartirilgan super-dupleks SAF 2507 zanglamaydigan po'latning issiq deformatsiyadan kelib chiqqan tuzilishi va mexanik xususiyatlari. J. Alma mater. saqlash tanki. texnologiya. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Vang, S., Long, J., Vang, J. & Zheng, K. Noyob tuproq elementlarining ostenitik po'latning yuqori haroratli oksidlanish xatti-harakatlariga ta'siri. Zheng, Z., Vang, S., Long, J., Vang, J. & Zheng, K. Noyob tuproq elementlarining ostenitik po'latning yuqori haroratli oksidlanish xatti-harakatlariga ta'siri.Zheng Z., Vang S., Long J., Vang J. va Zheng K. Noyob tuproq elementlarining yuqori haroratli oksidlanish ostida 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., Vang S., Long J., Vang J. va Zheng K. Noyob tuproq elementlarining yuqori haroratli oksidlanishda ostenitik po'latlarning xatti-harakatlariga ta'siri.korroziya. fan. 164, 108359 (2020 yil).