Nature.com saytına daxil olduğunuz üçün təşəkkür edirik.İstifadə etdiyiniz brauzer versiyasında məhdud CSS dəstəyi var.Ən yaxşı təcrübə üçün sizə yenilənmiş brauzerdən istifadə etməyi tövsiyə edirik (və ya Internet Explorer-də Uyğunluq rejimini söndürün).Bu arada, davamlı dəstəyi təmin etmək üçün biz saytı üslub və JavaScript olmadan təqdim edəcəyik.
Geniş istifadə olunan paslanmayan polad və onun işlənmiş variantları, xrom oksiddən ibarət olan passivasiya təbəqəsi sayəsində ətraf mühit şəraitində korroziyaya davamlıdır.Poladın korroziyası və aşınması ənənəvi olaraq bu təbəqələrin məhv edilməsi ilə əlaqələndirilir, lakin səthin qeyri-homogenliyinin mənşəyindən asılı olaraq nadir hallarda mikroskopik səviyyədədir.Bu işdə, spektroskopik mikroskopiya və kimyometrik analiz ilə aşkar edilən nanoölçülü səth kimyəvi heterojenliyi gözlənilmədən soyuq haddelenmiş serium modifikasiyalı super dupleks paslanmayan poladdan 2507 (SDSS) isti deformasiya davranışı zamanı parçalanması və korroziyasına üstünlük verir.Digər tərəf.Rentgen fotoelektron mikroskopiyası təbii Cr2O3 təbəqəsinin nisbətən vahid örtülməsini göstərsə də, soyuq haddelenmiş SDSS Fe3+ zəngin nanoadaların Fe/Cr oksid təbəqəsində lokal şəkildə paylanması səbəbindən zəif passivasiya nəticələri göstərmişdir.Atom səviyyəsindəki bu bilik paslanmayan polad korroziyasını dərindən başa düşməyə imkan verir və oxşar yüksək ərintili metalların korroziyasına qarşı mübarizəyə kömək edəcəyi gözlənilir.
Paslanmayan poladın ixtirasından bəri ferroxrom ərintilərinin korroziyaya davamlılığı, əksər mühitlərdə passivləşdirici davranış nümayiş etdirən güclü oksid/oksihidroksid əmələ gətirən xroma aid edilmişdir.Ənənəvi (austenitik və ferritik) paslanmayan poladlarla müqayisədə, daha yaxşı korroziyaya davamlılığa malik super dupleks paslanmayan poladlar (SDSS) üstün mexaniki xüsusiyyətlərə malikdir1,2,3.Artan mexaniki güc daha yüngül və daha yığcam dizaynlara imkan verir.Bunun əksinə olaraq, qənaətcil SDSS çuxur və yarıq korroziyasına qarşı yüksək müqavimətə malikdir, nəticədə daha uzun xidmət müddəti və çirklənməyə nəzarət, kimyəvi konteynerlər və dəniz neft və qaz sənayesində daha geniş tətbiqlər olur4.Bununla belə, istilik müalicəsi temperaturunun dar diapazonu və zəif formalaşdırılması onun geniş praktik tətbiqinə mane olur.Buna görə də, SDSS yuxarıdakı xüsusiyyətləri yaxşılaşdırmaq üçün dəyişdirildi.Məsələn, Ce modifikasiyası və N 6, 7, 8-in yüksək əlavələri 2507 SDSS-də (Ce-2507) təqdim edilmişdir.0,08 wt.% nadir torpaq elementinin (Ce) uyğun konsentrasiyası DSS-nin mexaniki xassələrinə faydalı təsir göstərir, çünki o, taxılın zərifliyini və taxıl sərhədinin möhkəmliyini yaxşılaşdırır.Aşınma və korroziyaya davamlılıq, dartılma gücü və axma müqaviməti və isti işləmə qabiliyyəti də yaxşılaşdırılmışdır9.Böyük miqdarda azot bahalı nikel tərkibini əvəz edə bilər və SDSS-ni daha sərfəli edir10.
Bu yaxınlarda SDSS əla mexaniki xassələrə nail olmaq üçün müxtəlif temperaturlarda (aşağı temperaturda, soyuq və isti) plastik deformasiyaya məruz qalmışdır6,7,8.Bununla belə, SDSS-nin əla korroziyaya davamlılığı səthdə nazik oksid plyonkasının olması ilə bağlıdır ki, bu da müxtəlif taxıl sərhədləri olan bir çox fazaların, arzuolunmaz çöküntülərin və müxtəlif reaksiyaların olması kimi bir çox amillərin təsirinə məruz qalır.müxtəlif austenitik və ferritik fazaların daxili qeyri-homogen mikrostrukturu deformasiyaya uğrayır 7 .Buna görə də, bu cür filmlərin mikrodomen xüsusiyyətlərinin elektron struktur səviyyəsində öyrənilməsi SDSS korroziyasını başa düşmək üçün həlledici əhəmiyyətə malikdir və mürəkkəb eksperimental üsullar tələb edir.İndiyə qədər Auger elektron spektroskopiyası11 və rentgen fotoelektron spektroskopiyası12,13,14,15, eləcə də sərt rentgen fotoelektron fotoelektron sistemi kimi səthə həssas üsullar kosmosun müxtəlif nöqtələrində eyni elementin kimyəvi vəziyyətlərini nanomiqyasda fərqləndirir, lakin çox vaxt ayıra bilmir.Bir sıra son tədqiqatlar xromun yerli oksidləşməsini 17 austenitik paslanmayan polad, 18 martenzitik paslanmayan polad və SDSS 19, 20-nin müşahidə edilən korroziya davranışı ilə əlaqələndirdi. Bununla belə, bu tədqiqatlar əsasən Cr heterojenliyinin (məsələn, Cr3+ oksidləşmə müqavimətinə) təsirinə yönəlmişdir.Elementlərin oksidləşmə dərəcələrində yan heterojenliyə eyni tərkib elementləri olan müxtəlif birləşmələr, məsələn, dəmir oksidləri səbəb ola bilər.Bu birləşmələr bir-birinə yaxın olan termomexaniki işlənmiş kiçik ölçüləri miras alır, lakin tərkibində və oksidləşmə vəziyyətində fərqlənir16,21.Buna görə də, oksid filmlərinin məhv edilməsini aşkar etmək və sonra çuxurlaşma mikroskopik səviyyədə səthin qeyri-bərabərliyini başa düşməyi tələb edir.Bu tələblərə baxmayaraq, yan oksidləşmənin heterojenliyi, xüsusən də nano/atom miqyasında dəmir kimi kəmiyyət qiymətləndirmələri hələ də yoxdur və onların korroziyaya davamlılıq üçün əhəmiyyəti araşdırılmamış qalır.Son vaxtlara qədər, Fe və Ca kimi müxtəlif elementlərin kimyəvi vəziyyəti nanoölçülü sinxrotron şüalanma qurğularında yumşaq rentgen fotoelektron mikroskopiyasından (X-PEEM) istifadə edərək polad nümunələrində kəmiyyətcə təsvir edilmişdir.Kimyəvi cəhətdən həssas rentgen udma spektroskopiyası (XAS) üsulları ilə birlikdə X-PEEM yüksək məkan və spektral ayırdetmə ilə XAS-ı ölçməyə imkan verir, elementar tərkibi və onun kimyəvi vəziyyəti haqqında nanometr miqyasına qədər məkan ayırdetmə ilə kimyəvi məlumat verir 23 .Mikroskop altında başlanğıc yerinin bu spektroskopik müşahidəsi yerli kimyəvi təcrübələri asanlaşdırır və Fe təbəqəsində əvvəllər öyrənilməmiş kimyəvi dəyişiklikləri fəza olaraq nümayiş etdirə bilər.
Bu tədqiqat PEEM-in nanomiqyasda kimyəvi fərqlərin aşkar edilməsində üstünlüklərini genişləndirir və Ce-2507-nin korroziya davranışını anlamaq üçün dərin atom səviyyəli səth analizi metodunu təqdim edir.O, statistik təsvirdə təqdim olunan kimyəvi vəziyyətləri ilə birlikdə iştirak edən elementlərin qlobal kimyəvi tərkibini (heterojenliyini) xəritələşdirmək üçün K-means klaster kimyometrik məlumatlarından24 istifadə edir.Xrom oksidi filminin parçalanması nəticəsində yaranan ənənəvi korroziya hadisəsindən fərqli olaraq, hazırkı zəif passivasiya və zəif korroziya müqaviməti qoruyucu oksidlərin nəticəsi ola bilən Fe/Cr oksid təbəqəsi yaxınlığında lokallaşdırılmış Fe3+ ilə zəngin nanoadalara aid edilir.Qırılma yerində korroziyaya səbəb olan bir film meydana gəlir.
Deformasiyaya uğramış SDSS 2507-nin aşındırıcı davranışı əvvəlcə elektrokimyəvi ölçmələrdən istifadə etməklə qiymətləndirilmişdir.Əncirdə.Şəkil 1 otaq temperaturunda FeCl3-ün turşulu (pH = 1) sulu məhlullarında seçilmiş nümunələr üçün Nyquist və Bode əyrilərini göstərir.Seçilmiş elektrolit, passivasiya filminin parçalanma meylini xarakterizə edən güclü oksidləşdirici agent kimi çıxış edir.Materialın sabit otaq temperaturu çuxuruna məruz qalmamasına baxmayaraq, bu təhlillər potensial uğursuzluq hadisələri və korroziyadan sonrakı proseslər haqqında məlumat verdi.Ekvivalent dövrə (Şəkil. 1d) elektrokimyəvi impedans spektroskopiyası (EIS) spektrlərinə uyğunlaşdırmaq üçün istifadə edilmişdir və müvafiq uyğunluq nəticələri Cədvəl 1-də göstərilmişdir. Müalicə olunmuş məhlulu və isti işlənmiş nümunələri sınaqdan keçirərkən natamam yarım dairələr meydana çıxdı, müvafiq sıxılmış yarım dairələr isə soyuq haddelenmiş (Şəkil 1b).EIS spektrində yarımdairə radiusunu qütbləşmə müqaviməti (Rp)25,26 hesab etmək olar.Cədvəl 1-də SDSS ilə işlənmiş məhlulun Rp dəyəri təxminən 135 kΩ sm-2-dir, lakin isti işlənmiş və soyuq haddelenmiş SDSS üçün müvafiq olaraq 34,7 və 2,1 kΩ sm-2 dəyərlərindən daha aşağı dəyərləri görə bilərik.Rp-nin bu əhəmiyyətli azalması, əvvəlki hesabatlarda 27, 28, 29, 30-da göstərildiyi kimi, plastik deformasiyanın passivasiya və korroziyaya davamlılığına zərərli təsirini göstərir.
a Nyquist, b, c Bode empedansı və faza diaqramları və d üçün ekvivalent dövrə modeli, burada RS elektrolit müqavimətidir, Rp qütbləşmə müqavimətidir və QCPE ideal olmayan tutumu (n) modelləşdirmək üçün istifadə olunan sabit faza elementi oksididir.EIS ölçmələri yüksüz potensialda aparılmışdır.
Birinci dərəcəli sabitlər Bode diaqramında göstərilmişdir və yüksək tezlikli yayla elektrolit müqaviməti RS26-nı təmsil edir.Tezlik azaldıqca empedans artır və kapasitansın üstünlüyünü göstərən mənfi faza bucağı tapılır.Faza bucağı nisbətən geniş tezlik diapazonunda maksimum dəyərini saxlayaraq artır və sonra azalır (şəkil 1c).Bununla belə, hər üç halda bu maksimum dəyər hələ də 90°-dən azdır və bu, kapasitiv dispersiyaya görə qeyri-ideal kapasitiv davranışı göstərir.Beləliklə, QCPE sabit faza elementi (CPE) səthi pürüzlülükdən və ya qeyri-homogenlikdən, xüsusən atom miqyası, fraktal həndəsə, elektrod məsaməliliyi, qeyri-bərabər potensial və səthdən asılı cərəyan paylanması baxımından əldə edilən fazalararası tutum paylanmasını təmsil etmək üçün istifadə olunur.Elektrod həndəsəsi31,32.CPE empedansı:
burada j xəyali ədəd və ω bucaq tezliyidir.QCPE, elektrolitin aktiv açıq sahəsinə mütənasib tezlikdən asılı olmayan sabitdir.n, kondansatörün ideal kapasitiv davranışından sapmanı təsvir edən ölçüsüz güc rəqəmidir, yəni n 1-ə nə qədər yaxındırsa, CPE təmiz tutuma yaxındır və n sıfıra yaxındırsa, müqavimətdir.1-ə yaxın n-nin kiçik bir sapması, polarizasiya testindən sonra səthin qeyri-ideal kapasitiv davranışını göstərir.Soyuq haddelenmiş SDSS-nin QCPE-si oxşar məhsullardan xeyli yüksəkdir, yəni səth keyfiyyəti daha az vahiddir.
Paslanmayan poladların əksər korroziyaya davamlılıq xüsusiyyətlərinə uyğun olaraq, SDSS-nin nisbətən yüksək Cr tərkibi ümumiyyətlə səthdə passiv qoruyucu oksid filminin olması səbəbindən SDSS-nin üstün korroziyaya davamlılığı ilə nəticələnir17.Bu passivləşdirici film adətən Cr3+ oksidləri və/yaxud hidroksidləri ilə zəngindir, əsasən Fe2+, Fe3+ oksidləri və/və ya (oksi)hidroksidləri 33 birləşdirir.Mikroskopik təsvirlərlə müəyyən edilən eyni səthin vahidliyinə, passivləşdirici oksid təbəqəsinə və səthdə görünən qırılmaya baxmayaraq,6,7 isti işlənmiş və soyuq haddelenmiş SDSS-nin korroziya davranışı fərqlidir və buna görə də poladın deformasiya mikrostrukturunun və struktur xarakteristikasının dərindən öyrənilməsini tələb edir.
Deformasiya olunmuş paslanmayan poladın mikro strukturu daxili və sinxrotron yüksək enerjili rentgen şüalarından istifadə etməklə kəmiyyətcə tədqiq edilmişdir (Əlavə Şəkil 1, 2).Ətraflı təhlil Əlavə məlumatda verilmişdir.Bu, əsasən, əsas fazanın növünə uyğun gəlsə də, Əlavə Cədvəl 1-də sadalanan fazaların həcm fraksiyalarında fərqlər aşkar edilmişdir. Fərq səthdəki heterojen faza fraksiyasına və hadisənin müxtəlif enerji mənbələri ilə rentgen şüalarının difraksiyasından istifadə etməklə müxtəlif aşkarlama dərinliyinə məruz qalan həcm fraksiyasına (XRD) görə ola bilər.Laboratoriya mənbəyindən XRD ilə müəyyən edilən soyuq haddelenmiş nümunələrdə austenitin nisbətən daha yüksək nisbəti daha yaxşı passivləşməni və nəticədə daha yaxşı korroziyaya davamlılığı göstərir35, daha dəqiq və statistik nəticələr isə faza nisbətlərində əks meylləri göstərir.Bundan əlavə, poladın korroziyaya davamlılığı da taxılın təmizlənmə dərəcəsindən, taxıl ölçüsünün azalmasından, mikrodeformasiyaların artmasından və termomexaniki müalicə zamanı baş verən dislokasiya sıxlığından asılıdır36,37,38.İsti işlənmiş nümunələr mikron ölçülü taxılların göstəricisi olaraq daha dənəli təbiət nümayiş etdirir, soyuq haddelenmiş nümunələrdə müşahidə olunan hamar halqalar (Əlavə Şəkil 3) əvvəlki işdə6 nanoölçülüyə qədər əhəmiyyətli taxıl zərifliyini göstərir, bu da filmin passivləşməsinə kömək etməlidir.korroziyaya davamlılığın formalaşması və artırılması.Daha yüksək dislokasiya sıxlığı adətən elektrokimyəvi ölçmələrlə yaxşı uyğunlaşan çuxura qarşı aşağı müqavimətlə əlaqələndirilir.
Elementar elementlərin mikrodomenlərinin kimyəvi vəziyyətlərindəki dəyişikliklər X-PEEM-dən istifadə etməklə sistemli şəkildə tədqiq edilmişdir.Alaşımlı elementlərin çoxluğuna baxmayaraq, burada Cr, Fe, Ni və Ce39 seçilmişdir, çünki Cr passivasiya plyonkasının əmələ gəlməsi üçün əsas elementdir, Fe poladda əsas elementdir, Ni isə passivləşməni gücləndirir və ferrit-austenitik faza quruluşunu və Ce-nin dəyişdirilməsi məqsədini balanslaşdırır.Sinxrotron radiasiyasının enerjisini tənzimləməklə RAS səthdən Cr (kənar L2.3), Fe (kənar L2.3), Ni (kənar L2.3) və Ce (kənar M4.5) əsas xüsusiyyətləri ilə örtülmüşdür.isti formalaşdırma və soyuq yayma Ce-2507 SDSS.Müvafiq məlumat təhlili enerji kalibrləməsini dərc edilmiş məlumatlara daxil etməklə həyata keçirilmişdir (məsələn, Fe L2-də XAS 40, 41, 3 kənar).
Əncirdə.Şəkil 2-də isti işlənmiş (Şəkil 2a) və soyuq haddelenmiş (Şəkil 2d) Ce-2507 SDSS-nin X-PEEM şəkilləri və ayrı-ayrılıqda qeyd olunmuş yerlərdə Cr və Fe L2,3-ün müvafiq XAS kənarları göstərilir.XAS-ın L2,3 kənarı 2p3/2 (L3 kənarı) və 2p1/2 (L2 kənarı) spin-orbitin parçalanma səviyyələrində elektron foto həyəcanlandırmadan sonra boş 3D vəziyyətini yoxlayır.Cr-nin valentlik vəziyyəti haqqında məlumat Şəkil 2b, e-də L2,3 kənarında XAS-dan əldə edilmişdir.Hakimlərlə müqayisə.42,43 göstərdi ki, L3 kənarının yaxınlığında Cr2O3 ionuna uyğun oktaedral Cr3+ əks etdirən A (578,3 eV), B (579,5 eV), C (580,4 eV) və D (582,2 eV) adlı dörd zirvə müşahidə olunub.Eksperimental spektrlər 2.0 eV44 kristal sahəsindən istifadə edərək Cr L2.3 interfeysində kristal sahəsinin çoxsaylı hesablamalarından əldə edilən b və e panellərində göstərilən nəzəri hesablamalarla razılaşır.İsti işlənmiş və soyuq yayılmış SDSS-nin hər iki səthi nisbətən vahid Cr2O3 təbəqəsi ilə örtülmüşdür.
b Cr L2.3 kənarına və c Fe L2.3 kənarına uyğun gələn termal deformasiyaya uğramış SDSS-nin X-PEEM termal təsviri, d e Cr L2.3 kənarına və f Fe L2 .3 kənar tərəfinə uyğun gələn soyuq haddelenmiş SDSS-nin X-PEEM termal şəkli ( f).XAS spektrləri termal təsvirlərdə (a, d) işarələnmiş müxtəlif məkan mövqelərində çəkilir, (b) və (e) bəndlərindəki narıncı nöqtəli xətlər 2,0 eV kristal sahəsinin dəyəri ilə Cr3+ simulyasiya edilmiş XAS spektrlərini təmsil edir.X-PEEM şəkilləri üçün təsvirin oxunmasını yaxşılaşdırmaq üçün termal palitradan istifadə edin, burada mavidən qırmızıya rənglər rentgen şüalarının udulmasının intensivliyinə (aşağıdan yuxarıya) mütənasibdir.
Bu metal elementlərin kimyəvi mühitindən asılı olmayaraq, hər iki nümunə üçün Ni və Ce alaşımlı elementlərin əlavələrinin kimyəvi vəziyyəti dəyişməz qalmışdır.Əlavə rəsm.Şəkil 5-9-da isti işlənmiş və soyuq haddelenmiş nümunələrin səthində müxtəlif mövqelərdə Ni və Ce üçün X-PEEM təsvirləri və müvafiq XAS spektrləri göstərilir.Ni XAS isti işlənmiş və soyuq haddelenmiş nümunələrin bütün ölçülmüş səthində Ni2+ oksidləşmə vəziyyətini göstərir (Əlavə Müzakirə).Qeyd etmək lazımdır ki, isti işlənmiş nümunələrdə Ce-nin XAS siqnalı müşahidə edilməmişdir, soyuq yayma nümunələrində isə Ce3+ spektri müşahidə edilmişdir.Soyuq yayılmış nümunələrdə Ce ləkələrinin müşahidəsi göstərdi ki, Ce əsasən çöküntü şəklində görünür.
Termal deformasiyaya uğramış SDSS-də Fe L2,3 kənarında XAS-da lokal struktur dəyişikliyi müşahidə edilməmişdir (şək. 2c).Bununla belə, Fe matrisi Şəkil 2f-də göstərildiyi kimi, soyuq haddelenmiş SDSS-nin təsadüfi seçilmiş yeddi nöqtəsində kimyəvi vəziyyətini mikro-regional olaraq dəyişir.Bundan əlavə, Şəkil 2f-də seçilmiş yerlərdə Fe vəziyyətindəki dəyişikliklər haqqında dəqiq bir fikir əldə etmək üçün daha kiçik dairəvi bölgələrin seçildiyi yerli səth tədqiqatları aparıldı (Şəkil 3 və Əlavə Şəkil 10).α-Fe2O3 sistemlərinin Fe L2,3 kənarının və Fe2+ oktaedral oksidlərinin XAS spektrləri 1,0 (Fe2+) və 1,0 (Fe3+)44 kristal sahələrindən istifadə etməklə çoxsaylı kristal sahə hesablamaları ilə modelləşdirilmişdir. Qeyd edək ki, α-Fe2O3 və γ-Fe2O3 müxtəlif yerli simmetriyalara malikdir45,46, Fe3O4 formal iki valentli Fe2+ oksidi (3d6) kimi həm Fe2+, həm Fe3+,47, həm də FeO45 birləşməsinə malikdir. Qeyd edək ki, α-Fe2O3 və γ-Fe2O3 müxtəlif yerli simmetriyalara malikdir45,46, Fe3O4 formal iki valentli Fe2+ oksidi (3d6) kimi həm Fe2+ və Fe3+,47, həm də FeO45 birləşməsinə malikdir.Qeyd edək ki, α-Fe2O3 və γ-Fe2O3 müxtəlif yerli simmetriyalara malikdir45,46, Fe3O4 həm Fe2+, həm də Fe3+,47 və FeO45-i formal olaraq ikivalent oksid Fe2+ (3d6) şəklində birləşdirir.Qeyd edək ki, α-Fe2O3 və γ-Fe2O3 müxtəlif yerli simmetriyalara malikdir45,46, Fe3O4 Fe2+ və Fe3+,47 birləşməsinə malikdir və FeO45 formal ikivalentli Fe2+ oksidi (3d6) kimi çıxış edir.α-Fe2O3-dəki bütün Fe3+ ionları yalnız Oh mövqelərinə malikdir, γ-Fe2O3 isə adətən Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3], məsələn, mövqelərdə vakansiyalar olan O4 şpineli ilə təmsil olunur.Buna görə də γ-Fe2O3-dəki Fe3+ ionları həm Td, həm də Oh mövqelərinə malikdir.Əvvəlki məqalədə qeyd edildiyi kimi45 ikisinin intensivlik nisbəti fərqli olsa da, onların intensivlik nisbəti məs./t2g ≈1, bu halda müşahidə olunan intensivlik nisbəti məsələn, məsələn/t2g təxminən 1-dir. Bu, hazırkı vəziyyətdə yalnız Fe3+ olması ehtimalını istisna edir.Fe2+ ​​və Fe3+ ilə Fe3O4 vəziyyətini nəzərə alsaq, Fe üçün daha zəif (daha güclü) L3 kənarına malik olduğu bilinən birinci xüsusiyyət, daha kiçik (daha çox) boş t2g vəziyyətini göstərir.Bu, Fe2+ (Fe3+)-a aiddir, bu da artımın birinci xüsusiyyətinin Fe2+47-nin tərkibində artım olduğunu göstərir.Bu nəticələr göstərir ki, kompozitlərin soyuq haddelenmiş səthində Fe2+ və γ-Fe2O3, α-Fe2O3 və/və ya Fe3O4-ün birgə mövcudluğu üstünlük təşkil edir.
Şəkillərdə seçilmiş 2 və E bölgələrində müxtəlif məkan mövqelərində Fe L2,3 kənarından keçən XAS spektrlərinin (a, c) və (b, d) böyüdülmüş fotoelektron termal təsvirləri.2d.
Əldə edilmiş eksperimental məlumatlar (Şəkil 4a və Əlavə Şəkil 11) qrafikə salınır və 40, 41, 48 təmiz birləşmələr üçün verilənlərlə müqayisə edilir. Təcrübədə müşahidə edilən üç müxtəlif Fe L-kənarı XAS spektrləri (XAS- 1, XAS-2 və XAS-3: Şəkil 4a).Xüsusilə, Şəkil 3b-də 2-a spektri (XAS-1 kimi qeyd olunur) və ardınca 2-b spektri (XAS-2 ilə işarələnmiş) bütün aşkarlama sahəsində müşahidə edildi, E-3 kimi spektrlər isə Şəkil 3d-də müşahidə edildi (XAS-3 etiketli) xüsusi yerlərdə müşahidə edildi.Tədqiq olunan nümunədə mövcud valentlik vəziyyətlərini müəyyən etmək üçün bir qayda olaraq dörd parametrdən istifadə edilmişdir: (1) L3 və L2 spektral xüsusiyyətləri, (2) L3 və L2 xarakteristikalarının enerji mövqeləri, (3) L3-L2 enerji fərqi., ( 4) L2/L3 intensivlik nisbəti.Vizual müşahidələrə əsasən (şəkil 4a) hər üç Fe komponenti, yəni Fe0, Fe2+ və Fe3+ tədqiq olunan SDSS səthində mövcuddur.Hesablanmış intensivlik nisbəti L2/L3 də hər üç komponentin mövcudluğunu göstərirdi.
Müşahidə edilmiş üç fərqli eksperimental məlumat ilə Fe-nin simulyasiya edilmiş XAS spektrləri (XAS-1, XAS-2 və XAS-3 bərk xətləri Şəkil 2 və 3-də 2-a, 2-b və E-3-ə uyğundur) Müqayisə , oktaedrlər Fe2+, Fe3+ kristal sahəsinin dəyərləri 1.0 eV və eksperimental olaraq 1.0 eV, AS-X, müvafiq olaraq ölçülmüş X1 datası ilə. AS-2, XAS-3) və müvafiq optimallaşdırılmış LCF məlumatları (bərk qara xətt), həmçinin Fe3O4 (Fe-nin qarışıq vəziyyəti) və Fe2O3 (saf Fe3+) standartları ilə XAS-3 spektrləri şəklində.
Dəmir oksidinin tərkibini ölçmək üçün üç standart 40, 41, 48-in xətti kombinasiya uyğunluğu (LCF) istifadə edilmişdir.LCF Şəkil 4b-d-də göstərildiyi kimi ən yüksək kontrastı, yəni XAS-1, XAS-2 və XAS-3 göstərən üç seçilmiş Fe L-kənar XAS spektri üçün həyata keçirilmişdir.LCF fitinqləri üçün, bütün məlumatlarda kiçik bir çıxıntı müşahidə etdiyimiz üçün, həmçinin metal dəmirin poladın əsas komponenti olması səbəbindən bütün hallarda 10% Fe0 nəzərə alındı. Həqiqətən, X-PEEM-in Fe (~6 nm)49 üçün sınaq dərinliyi təxmin edilən oksidləşmə təbəqəsinin qalınlığından (bir qədər > 4 nm) böyükdür və passivasiya təbəqəsinin altındakı dəmir matrisindən (Fe0) siqnalın aşkarlanmasına imkan verir. Həqiqətən, X-PEEM-in Fe (~6 nm)49 üçün sınaq dərinliyi təxmin edilən oksidləşmə təbəqəsinin qalınlığından (bir qədər > 4 nm) böyükdür və passivasiya təbəqəsinin altındakı dəmir matrisindən (Fe0) siqnalın aşkarlanmasına imkan verir. X-PEEM üçün Fe (~ 6 нм) 49 m-dən çox deyil, 4 nm genişlikdə (nemnoq > 4 nm) genişlənmiş X-PEEM klapanları var. Həqiqətən, Fe (~6 nm)49 üçün X-PEEM zondu dərinliyi oksidləşmə qatının ehtimal olunan qalınlığından (bir qədər >4 nm) böyükdür, bu da passivasiya təbəqəsi altında dəmir matrisindən (Fe0) gələn siqnalı aşkar etməyə imkan verir.事实上，X-PEEM 对Fe（~6 nm）49 的检测深度大于估计的氧化层厚度（略> 4 nm化层下方的铁基体（Fe0）的信号。事实上 ， X-PEEM 对 Fe （~ 6 nm） 49 的 检测 深度 大于 的 氧化层 厚度 略 略 厚度 略 略！> 49 的 检测自 钝化层 下方 铁基体 （fe0） 的。 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 （fe0） 的。 （fe0） 的。信号Фактически, глубина обнаружения Fe (~ 6 нм) 49 с помощью X-PEEM bolьshe, chem predpolagaemaya tam oksidnogo slaya (nemnoq > 4 nm), bu posvolyaet obnarujivate siqnal haqqında jeleznoy matritsy (Fe0) yoxdur. Əslində, X-PEEM tərəfindən Fe (~6 nm) 49 aşkarlanma dərinliyi oksid təbəqəsinin gözlənilən qalınlığından (bir qədər > 4 nm) daha böyükdür, bu da passivasiya təbəqəsinin altındakı dəmir matrisindən (Fe0) siqnalı aşkar etməyə imkan verir. .Müşahidə olunan eksperimental məlumatlar üçün mümkün olan ən yaxşı həlli tapmaq üçün müxtəlif Fe2+ və Fe3+ birləşmələri yerinə yetirildi.Əncirdə.Şəkil 4b Fe2+ və Fe3+ birləşmələri üçün XAS-1 spektrini göstərir, burada Fe2+ və Fe3+ nisbətləri təxminən 45% oxşar idi, bu da Fe-nin qarışıq oksidləşmə vəziyyətini göstərir.XAS-2 spektri üçün Fe2+ və Fe3+ faizi müvafiq olaraq ~30% və 60% olur.Fe2+ ​​Fe3+-dan azdır.Fe2+ ​​ilə Fe3 nisbətinin 1:2-yə bərabər olması o deməkdir ki, Fe ionları arasında eyni nisbətdə Fe3O4 əmələ gələ bilər.Bundan əlavə, XAS-3 spektri üçün Fe2+ və Fe3+ faizi ~10% və 80% olur ki, bu da Fe2+-nın Fe3+-a daha yüksək çevrilməsini göstərir.Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, Fe3+ α-Fe2O3, γ-Fe2O3 və ya Fe3O4-dən gələ bilər.Fe3+-nın ən çox ehtimal olunan mənbəyini başa düşmək üçün XAS-3 spektri B zirvəsi nəzərə alınarkən hər iki standartla oxşarlıq göstərən Şəkil 4e-də müxtəlif Fe3+ standartları ilə tərtib edilmişdir.Bununla belə, çiyin zirvələrinin intensivliyi (A: Fe2+-dan) və B/A intensivlik nisbəti XAS-3 spektrinin yaxın olduğunu, lakin γ-Fe2O3 spektri ilə üst-üstə düşmədiyini göstərir.Kütləvi γ-Fe2O3 ilə müqayisədə A SDSS-nin Fe 2p XAS zirvəsi bir qədər yüksək intensivliyə malikdir (Şəkil 4e), bu da Fe2+-nın daha yüksək intensivliyini göstərir.XAS-3 spektri Fe3+-ın Oh və Td mövqelərində mövcud olduğu γ-Fe2O3 spektri ilə oxşar olsa da, müxtəlif valentlik vəziyyətlərinin müəyyən edilməsi və yalnız L2,3 kənarı və ya L2/L3 intensivlik nisbəti boyunca koordinasiya problem olaraq qalır.yekun spektrə təsir edən müxtəlif amillərin mürəkkəbliyinə görə davam edən müzakirə mövzusu41.
Yuxarıda təsvir edilən seçilmiş maraq rayonlarının kimyəvi vəziyyətindəki spektral fərqlərə əlavə olaraq, əsas elementlərin Cr və Fe qlobal kimyəvi heterojenliyi də K-means klasterləşdirmə metodundan istifadə etməklə nümunə səthində əldə edilmiş bütün XAS spektrlərinin təsnifatı ilə qiymətləndirilmişdir..Kənar profilləri Cr L Şəkildə göstərilən isti işlənmiş və soyuq haddelenmiş nümunələrdə məkan olaraq paylanmış iki optimal klaster yaratmaq üçün təyin edilmişdir.5. Aydındır ki, XAS Cr spektrlərinin iki centroidi müqayisə oluna bildiyi üçün heç bir yerli struktur dəyişikliyi oxşar kimi qəbul edilmir.İki klasterin bu spektral formaları Cr2O342-yə uyğun gələnlərlə demək olar ki, eynidir, yəni Cr2O3 təbəqələri SDSS-də nisbətən bərabər məsafədə yerləşir.
Cr L K-kənar bölgə klasterləri deməkdir, b isə müvafiq XAS mərkəzləridir.Soyuq yayılmış SDSS-nin K-vasitələrinin X-PEEM müqayisəsinin nəticələri: c Cr L2.3 K-vasitələri klasterlərinin kənar bölgəsi və d uyğun XAS mərkəzləri.
Daha mürəkkəb FeL kənar xəritələrini göstərmək üçün, isti işlənmiş və soyuq haddelenmiş nümunələr üçün müvafiq olaraq dörd və beş optimallaşdırılmış çoxluqlar və onlarla əlaqəli mərkəzlər (spektral profillər) istifadə edilmişdir.Buna görə də, Fe2+ və Fe3+ faizini (%) Fig.4-də göstərilən LCF-yə uyğunlaşdırmaqla əldə etmək olar.Səth oksid filminin mikrokimyəvi qeyri-bərabərliyini aşkar etmək üçün Fe0 funksiyası kimi psevdoelektrod potensialı Epseudo istifadə edilmişdir.Epseudo təxminən qarışdırma qaydası ilə qiymətləndirilir,
burada \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) bərabərdir \(\rm{Fe} + 2e^ – \ to \rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), müvafiq olaraq 0,440 və 0,036 V.Daha aşağı potensiala malik bölgələrdə Fe3+ birləşməsinin daha yüksək tərkibi var.Termal deformasiyaya uğramış nümunələrdə potensial paylanma təxminən 0,119 V maksimum dəyişmə ilə laylı xarakterə malikdir (şəkil 6a, b).Bu potensial paylama səthin topoqrafiyası ilə sıx bağlıdır (şək. 6a).Əsas laminar interyerdə mövqedən asılı olaraq başqa dəyişikliklər müşahidə edilməmişdir (Şəkil 6b).Əksinə, soyuq haddelenmiş SDSS-də müxtəlif tərkibli Fe2+ və Fe3+ olan fərqli oksidlərin birləşdirilməsi üçün psevdopotensialın qeyri-bərabər təbiətini müşahidə etmək olar (şək. 6c, d).Fe3+ oksidləri və/və ya (oksi)hidroksidlər poladda pasın əsas tərkib hissələridir və oksigen və su keçiricidir50.Bu halda Fe3+ ilə zəngin olan adalar yerli olaraq yayılmış hesab olunur və korroziyaya uğramış ərazilər hesab edilə bilər.Eyni zamanda, aktiv korroziya sahələrinin lokallaşdırılmasının göstəricisi kimi potensialın mütləq qiyməti deyil, potensial sahədəki qradiyentdən istifadə oluna bilər.Soyuq haddelenmiş SDSS-nin səthində Fe2+ və Fe3+-nın bu qeyri-bərabər paylanması yerli kimyanı dəyişdirə və oksid təbəqəsinin parçalanması və korroziya reaksiyalarında daha praktik aktiv səth sahəsi təmin edə bilər, bununla da əsas metal matrisin davamlı korroziyasına imkan verir və nəticədə daxili korroziya yaranır.xassələrin heterojenliyi və passivləşdirici təbəqənin qoruyucu xüsusiyyətlərinin azalması.
K-isti deformasiyaya uğramış X-PEEM ac və soyuq haddelenmiş SDSS-nin df-nin Fe L2.3 kənar bölgəsində çoxluqlar və müvafiq XAS mərkəzləri deməkdir.a, d K-X-PEEM şəkilləri üzərində örtülmüş klaster süjetləri deməkdir.Hesablanmış psevdoelektrod potensialı (Epseudo) K-means klaster qrafiki ilə birlikdə qeyd olunur.X-PEEM təsvirinin parlaqlığı, Şəkil 2-dəki rəng kimi, rentgen şüalarının udulma intensivliyinə mütənasibdir.
Nisbətən vahid Cr, lakin Fe-nin fərqli kimyəvi vəziyyəti isti işlənmiş və soyuq haddelenmiş Ce-2507-də ​​fərqli oksid təbəqəsinin zədələnməsinə və korroziya nümunələrinə gətirib çıxarır.Soyuq haddelenmiş Ce-2507-nin bu xüsusiyyəti yaxşı öyrənilmişdir.Bu demək olar ki, neytral işdə ətraf havada Fe oksidləri və hidroksidlərinin əmələ gəlməsi ilə bağlı reaksiyalar aşağıdakılardır:
Yuxarıdakı reaksiyalar X-PEEM analizinə əsaslanan aşağıdakı ssenarilərdə baş verir.Fe0-ə uyğun gələn kiçik bir çiyin əsas metal dəmir ilə əlaqələndirilir.Metal Fe-nin ətraf mühitlə reaksiyası Fe L-kənarı XAS-da Fe2+ siqnalını gücləndirən Fe(OH)2 qatının (tənlik (5)) əmələ gəlməsi ilə nəticələnir.Havaya uzun müddət məruz qalma Fe(OH)252,53-dən sonra Fe3O4 və/və ya Fe2O3 oksidlərinin əmələ gəlməsi ilə nəticələnə bilər.Fe-nin iki sabit forması Fe3O4 və Fe2O3 də Cr3+ ilə zəngin qoruyucu təbəqədə əmələ gələ bilər ki, bunlardan Fe3O4 vahid və yapışqan quruluşa üstünlük verir.Hər ikisinin olması qarışıq oksidləşmə vəziyyətləri ilə nəticələnir (XAS-1 spektri).XAS-2 spektri əsasən Fe3O4-ə uyğundur.Bir neçə yerdə XAS-3 spektrlərinin müşahidəsi γ-Fe2O3-ə tam çevrilməni göstərdi.Açılan rentgen şüalarının nüfuz dərinliyi təxminən 50 nm olduğundan, aşağı təbəqədən gələn siqnal A zirvəsinin daha yüksək intensivliyi ilə nəticələnir.
XPA spektri oksid filmindəki Fe komponentinin Cr oksid təbəqəsi ilə birləşmiş laylı quruluşa malik olduğunu göstərir.Korroziya zamanı Cr2O3-ün yerli qeyri-bərabərliyi ilə bağlı passivasiya əlamətlərindən fərqli olaraq, bu işdə Cr2O3-ün vahid təbəqəsinə baxmayaraq, bu halda, xüsusilə soyuq haddelenmiş nümunələr üçün aşağı korroziyaya davamlılıq müşahidə olunur.Müşahidə olunan davranış korroziya performansına təsir edən üst təbəqədə (Fe) kimyəvi oksidləşmə vəziyyətinin heterojenliyi kimi başa düşülə bilər.Üst təbəqənin (dəmir oksidi) və aşağı təbəqənin (xrom oksidi) 52,53 eyni stoxiometriyasına görə, onların arasında daha yaxşı qarşılıqlı əlaqə (yapışma) qəfəsdə metal və ya oksigen ionlarının yavaş daşınmasına səbəb olur ki, bu da öz növbəsində korroziyaya davamlılığın artmasına səbəb olur.Buna görə də, kəskin stoxiometrik dəyişikliklərdən davamlı stoxiometrik nisbət, yəni Fe-nin bir oksidləşmə vəziyyəti üstünlük təşkil edir.İstilikdən deformasiyaya uğramış SDSS daha vahid səthə, daha sıx qoruyucu təbəqəyə və daha yaxşı korroziyaya davamlılığa malikdir.Soyuq haddelenmiş SDSS üçün isə qoruyucu təbəqənin altında Fe3+ ilə zəngin adaların olması səthin bütövlüyünü pozur və yaxınlıqdakı substratla qalvanik korroziyaya səbəb olur ki, bu da Rp-nin kəskin azalmasına səbəb olur (Cədvəl 1).EIS spektri və onun korroziyaya davamlılığı azalır.Görünür ki, plastik deformasiyaya görə Fe3+ ilə zəngin adaların yerli paylanması əsasən korroziyaya davamlılığa təsir edir ki, bu da bu işdə bir irəliləyişdir.Beləliklə, bu tədqiqat plastik deformasiya üsulu ilə tədqiq edilən SDSS nümunələrinin korroziyaya davamlılığının azalmasının spektroskopik mikroskopik şəkillərini təqdim edir.
Bundan əlavə, iki fazalı çeliklərdə nadir torpaq elementləri ilə ərintilər daha yaxşı performans göstərsə də, spektroskopik mikroskop məlumatlarına görə bu aşqar elementinin korroziya davranışı baxımından fərdi polad matrisi ilə qarşılıqlı əlaqəsi çətin olaraq qalır.Ce siqnallarının görünüşü (XAS M-kənarları vasitəsilə) soyuq yayma zamanı yalnız bir neçə yerdə görünür, lakin SDSS-nin isti deformasiyası zamanı yox olur ki, bu da homojen ərintidən çox, polad matrisdə Ce-nin yerli çöküntüsünü göstərir.SDSS6,7-nin mexaniki xassələrini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırmasa da, nadir torpaq elementlərinin mövcudluğu daxilolmaların ölçüsünü azaldır və ilkin bölgədə çuxurların əmələ gəlməsinə mane olduğu düşünülür54.
Nəticə olaraq, bu iş nanoölçülü komponentlərin kimyəvi tərkibinin miqdarını təyin etməklə, serium ilə dəyişdirilmiş 2507 SDSS-nin korroziyasına səth heterojenliyinin təsirini açıqlayır.Paslanmayan polad nə üçün hətta qoruyucu oksid təbəqəsi altında da korroziyaya uğrayır sualına onun mikro strukturunu, səth kimyasını və K-vasitələrinin qruplaşdırılmasından istifadə edərək siqnal emalını kəmiyyətcə qiymətləndirərək cavab veririk.Müəyyən edilmişdir ki, Fe3+ ilə zəngin olan adalar, o cümlədən onların qarışıq Fe2+/Fe3+ xüsusiyyəti boyunca oktaedral və tetrahedral koordinasiyası soyuq haddelenmiş oksid plyonka SDSS-nin zədələnməsi və korroziya mənbəyidir.Fe3+ üstünlük təşkil edən nanoadalar kifayət qədər stoxiometrik Cr2O3 passivləşdirici təbəqənin mövcudluğunda belə zəif korroziyaya davamlılığa səbəb olur.Nanoölçülü kimyəvi heterojenliyin korroziyaya təsirinin müəyyən edilməsində metodoloji irəliləyişlərə əlavə olaraq, davam edən işlərin polad istehsalı zamanı paslanmayan poladların korroziyaya davamlılığını yaxşılaşdırmaq üçün mühəndislik proseslərinə ilham verməsi gözlənilir.
Bu tədqiqatda istifadə edilən Ce-2507 SDSS külçəsini hazırlamaq üçün, saf dəmir boru ilə möhürlənmiş Fe-Ce master ərintisi daxil olmaqla qarışıq tərkib 150 kq-lıq orta tezlikli induksiya sobasında əridilmiş polad istehsal etmək üçün əridilmiş və qəlibə tökülmüşdür.Ölçülmüş kimyəvi tərkiblər (ağırlıq%) Əlavə Cədvəl 2-də verilmişdir. Külçələr əvvəlcə bloklara isti döyülür.Daha sonra bərk məhlul halında polad əldə etmək üçün 60 dəqiqə ərzində 1050°C-də tavlandı və sonra suda otaq temperaturuna qədər söndürüldü.Tədqiq olunan nümunələr fazaları, taxıl ölçüsünü və morfologiyasını öyrənmək üçün TEM və DOE istifadə edərək ətraflı tədqiq edilmişdir.Nümunələr və istehsal prosesi haqqında daha ətraflı məlumatı digər mənbələrdən əldə etmək olar6,7.
İsti sıxılma üçün silindrik nümunələr (φ10 mm × 15 mm) işlənmişdir ki, silindrin oxu blokun deformasiya istiqamətinə paralel olsun.Yüksək temperaturlu sıxılma 0,01-10 s-1 diapazonunda sabit deformasiya sürətində Gleeble-3800 istilik simulyatorundan istifadə etməklə 1000-1150°C diapazonunda müxtəlif temperaturlarda aparılmışdır.Deformasiyadan əvvəl nümunələr temperatur gradientini aradan qaldırmaq üçün seçilmiş temperaturda 10 °C s-1 sürətlə 2 dəqiqə qızdırıldı.Temperaturun vahidliyinə nail olduqdan sonra nümunə 0,7 həqiqi deformasiya dəyərinə deformasiya edilmişdir.Deformasiyadan sonra nümunələr deformasiyaya uğramış strukturu saxlamaq üçün dərhal su ilə söndürüldü.Daha sonra bərkimiş nümunə sıxılma istiqamətinə paralel olaraq kəsilir.Bu xüsusi tədqiqat üçün biz 1050°C, 10 s-1 isti gərginlik vəziyyətinə malik nümunə seçdik, çünki müşahidə edilən mikrosərtlik digər nümunələrdən daha yüksək idi7.
Ce-2507 bərk məhlulunun kütləvi (80 × 10 × 17 mm3) nümunələri bütün digər deformasiya səviyyələri arasında ən yaxşı mexaniki xassələrə malik LG-300 üçfazalı asinxron iki rulonlu dəyirmanında istifadə edilmişdir6.Hər bir yol üçün gərginlik dərəcəsi və qalınlığın azalması müvafiq olaraq 0,2 m·s-1 və 5% təşkil edir.
SDSS elektrokimyəvi ölçmələri üçün Autolab PGSTAT128N elektrokimyəvi iş stansiyası qalınlığın 90% azalmasına (1,0 ekvivalent həqiqi gərginliyə) qədər soyuq yayma və 10 s-1 ərzində 0,7 həqiqi gərginliyə qədər 1050°C-də isti presləmədən sonra istifadə edilmişdir.İş stansiyasında istinad elektrodu kimi doymuş kalomel elektrodu, qrafit sayğac elektrodu və işçi elektrod kimi SDSS nümunəsi olan üç elektrodlu hüceyrə var.Nümunələr 11,3 mm diametrli silindrlərə kəsilmiş, yanlarına mis məftillər lehimlənmişdir.Nümunələr daha sonra epoksi ilə bərkidildi, işçi elektrod kimi 1 sm2 iş sahəsi (silindrik nümunənin alt tərəfi) qaldı.Epoksinin bərkidilməsi və sonradan zımpara və cilalanması zamanı çatlamanın qarşısını almaq üçün diqqətli olun.İşçi səthlər üyüdülmüş və hissəcik ölçüsü 1 μm olan almaz cilalama süspansiyonu ilə cilalanmış, distillə edilmiş su və etanol ilə yuyulmuş və soyuq havada qurudulmuşdur.Elektrokimyəvi ölçmələrdən əvvəl cilalanmış nümunələr təbii oksid filmi yaratmaq üçün bir neçə gün havada saxlanılır.ASTM tövsiyələrinə uyğun olaraq HCl ilə pH = 1,0 ± 0,01-ə qədər sabitləşdirilmiş FeCl3-ün sulu məhlulu55 paslanmayan poladın korroziyasını sürətləndirmək üçün istifadə olunur55, çünki o, güclü oksidləşmə qabiliyyətinə malik xlorid ionlarının mövcudluğunda aşındırıcıdır və aşağı pH G238 mühitinə malikdir.Hər hansı bir ölçmə aparmazdan əvvəl nümunəni 1 saat ərzində sabit vəziyyətə yaxın vəziyyətə gətirmək üçün sınaq məhluluna batırın.Bərk məhlul, isti formalaşdırılmış və soyuq haddelenmiş nümunələr üçün empedans ölçmələri 5 mV amplituda ilə 1 105 ilə 0,1 Hz tezlik diapazonunda müvafiq olaraq 0,39, 0,33 və 0,25 V açıq dövrə potensialında (OPC) aparılmışdır.Məlumatların təkrarlanmasını təmin etmək üçün bütün kimyəvi sınaqlar eyni şəraitdə ən azı 3 dəfə təkrarlandı.
HE-SXRD ölçmələri üçün 1 × 1 × 1.5 mm3 ölçüdə düzbucaqlı dupleks polad bloklar CLS, Kanadada Brockhouse yüksək enerjili viqqerinin şüa faza tərkibini ölçmək üçün ölçüldü56.Məlumatların toplanması otaq temperaturunda Debye-Scherrer həndəsəsində və ya ötürülmə həndəsəsində aparılmışdır.LaB6 kalibratoru ilə kalibrlənmiş rentgen şüalarının dalğa uzunluğu 0,212561 Å təşkil edir ki, bu da 58 keV-ə uyğundur və bu, laboratoriya rentgen mənbəyi kimi adətən istifadə olunan Cu Ka (8 keV) dalğasından xeyli yüksəkdir.Nümunə detektordan 740 mm məsafədə yerləşirdi.Hər bir nümunənin aşkarlama həcmi 0,2 × 0,3 × 1,5 mm3 təşkil edir ki, bu da şüa ölçüsü və nümunənin qalınlığı ilə müəyyən edilir.Bütün məlumatlar Perkin Elmer ərazi detektoru, düz panel rentgen detektoru, 200 µm piksel, 0,3 s və 120 kadr ekspozisiya müddəti ilə 40×40 sm2 istifadə edərək toplanıb.
Seçilmiş iki model sisteminin X-PEEM ölçmələri MAX IV laboratoriyasında (Lund, İsveç) Beamline MAXPEEM PEEM son stansiyasında aparılmışdır.Nümunələr elektrokimyəvi ölçmələrdə olduğu kimi hazırlanır.Hazırlanmış nümunələr bir neçə gün havada saxlanmış və sinxrotron fotonları ilə şüalanmadan əvvəl ultra yüksək vakuum kamerasında qazdan təmizlənmişdir.Şüa xəttinin enerji ayırdetmə qabiliyyəti, N2-də hv = 401 eV yaxınlığında N 1 s-dən 1\(\pi _g^ \ast\) yaxınlığında həyəcan bölgəsində ion çıxış spektrinin ölçülməsi ilə əldə edilmişdir. Fotonun enerjisinin E3/2 , 57-dən asılılığı ilə. enerji diapazonu. Buna görə də, Fe 2p kənar, L2, L2, kənar üçün Si 1200-xətli mm−1 barmaqlığı olan modifikasiya edilmiş SX-700 monoxromatorundan istifadə etməklə şüa xəttinin enerji ayırdetmə qabiliyyəti E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 və axın ≈1012 ph/s olaraq hesablanmışdır. Ce M4,5 kənar. Buna görə də, Fe 2p C2, L2 kənarı və Ni2, L2 kənarı üçün Si 1200-xətli mm−1 barmaqlığı olan dəyişdirilmiş SX-700 monoxromatorundan istifadə etməklə şüa xəttinin enerji ayırdetmə qabiliyyəti E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 və flux ≈1012 ph/s olaraq hesablanmışdır. Ce M4.5 kənar. E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ > 2000 və potok ≈1012 f/s üçün istifadə olunan modifikasiya edilmiş monoxromatora SX-700 L Fetrix2, Six-701 SX-701 smm02, 700 эВ/0,3 эВ > 2000 və s. кромка Cr 2p L2,3, кромка Ni 2p L2,3 və kromka Ce M4,5. Beləliklə, şüa kanalının enerji ayırdetmə qabiliyyəti Fe kənarı 2p L2, L2, L3 kənarı üçün 1200 sətir/mm Si ızgara ilə dəyişdirilmiş SX-700 monoxromatorundan istifadə etməklə E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 və flux ≈1012 f/s kimi qiymətləndirilmişdir. 4.5.因此，光束线能量分辨率估计为E/ΔE = 700 eV/0,3 eV > 2000 和通量≈1012 ph/s，光束线能量分辨率估计为E/ΔE 1 光栅的改进的SX-700 单色器用于Fe 2p L2,3 边缘、Cr 2p L2,3 边缘、Ni 2p L2,3 边缘、Ni 2p L2,3。C5,边缘缘异因此 ， 光束线 能量 分辨率 为 为 为 为 δe = 700 EV/0.3 EV> 2000 和 ≈1012 PH/S 带2 希0 线 mm-1 光栅 改进 的 SX-700 单色器 于 于 于 用 用 用Fe 2p L2.3 边缘、Cr 2p L2.3 輘2p Ce M4.5 üçün.Beləliklə, 1200 xətt Si ızgara ilə dəyişdirilmiş SX-700 monoxromatorundan istifadə edərkən.3, Cr kənarı 2p L2.3, Ni kənarı 2p L2.3 və Ce kənarı M4.5.Foton enerjisini 0,2 eV addımlarla skan edin.Hər bir enerjidə PEEM təsvirləri 20 µm baxış sahəsində 1024 x 1024 piksel ayırdetmə təmin edən 2 x 2 qutu ilə liflə birləşdirilmiş TVIPS F-216 CMOS detektorundan istifadə etməklə qeydə alınıb.Şəkillərin ekspozisiya müddəti 0,2 s, orta hesabla 16 kadr idi.Fotoelektronun təsvir enerjisi maksimum ikincili elektron siqnalını təmin edəcək şəkildə seçilir.Bütün ölçmələr xətti qütbləşmiş foton şüasından istifadə edərək normal rast gəlinmə zamanı aparılmışdır.Ölçmələr haqqında daha çox məlumatı əvvəlki araşdırmada tapa bilərsiniz.Ümumi elektron məhsuldarlığının (TEY) aşkarlanması rejimi və onun X-PEEM49-da tətbiqi öyrənildikdən sonra, bu metodun sınaq dərinliyinin Cr siqnalı üçün təxminən 4-5 nm və Fe üçün təxminən 6 nm olduğu təxmin edilir.Cr dərinliyi oksid filminin qalınlığına (~4 nm)60,61 çox yaxındır, Fe dərinliyi isə qalınlıqdan böyükdür.Fe L-in kənarında toplanan XRD dəmir oksidlərinin XRD və matrisdən Fe0 qarışığıdır.Birinci halda, emissiya olunan elektronların intensivliyi TEY-ə töhfə verən bütün mümkün növ elektronlardan gəlir.Bununla belə, təmiz dəmir siqnalı elektronların oksid təbəqəsindən səthə keçməsi və analizator tərəfindən toplanması üçün daha yüksək kinetik enerji tələb edir.Bu halda Fe0 siqnalı əsasən LVV Auger elektronları, həmçinin onların buraxdığı ikinci dərəcəli elektronlar hesabına olur.Bundan əlavə, bu elektronların yaratdığı TEY intensivliyi elektron qaçış yolu zamanı parçalanır və dəmir XAS xəritəsində Fe0 spektral reaksiyasını daha da azaldır.
Məlumatların əldə edilməsinin verilənlər kubuna (X-PEEM məlumatları) inteqrasiyası çoxölçülü yanaşmada müvafiq məlumatın (kimyəvi və ya fiziki xassələrin) çıxarılmasında əsas addımdır.K-vasitələrinin klasterləşdirilməsi maşın görmə, təsvirin işlənməsi, nəzarətsiz nümunənin tanınması, süni intellekt və təsnifat təhlili daxil olmaqla bir neçə sahədə geniş istifadə olunur.Məsələn, K-means klasterləşməsi hiperspektral təsvir məlumatlarının qruplaşdırılmasında yaxşı nəticə göstərmişdir.Prinsipcə, çox funksiyalı məlumatlar üçün K-vasitəsi alqoritmi onları atributları (foton enerjisi xüsusiyyətləri) haqqında məlumat əsasında asanlıqla qruplaşdıra bilər.K-vasitəsilə klasterləşdirmə məlumatı üst-üstə düşməyən K qruplarına (klasterlərə) bölmək üçün iterativ alqoritmdir, burada hər bir piksel poladın mikrostruktur tərkibində kimyəvi qeyri-bərabərliyin məkan paylanmasından asılı olaraq müəyyən bir çoxluğa aiddir.K-means alqoritmi iki mərhələdən ibarətdir: birinci mərhələdə K mərkəzləri hesablanır, ikinci mərhələdə isə hər bir nöqtəyə qonşu mərkəzləri olan klaster təyin edilir.Klasterin ağırlıq mərkəzi həmin klaster üçün məlumat nöqtələrinin (XAS spektri) arifmetik ortası kimi müəyyən edilir.Qonşu mərkəzləri Evklid məsafəsi kimi təyin etmək üçün müxtəlif məsafələr var.px,y-nin daxil edilmiş təsviri üçün (burada x və y piksellərdə təsvir ölçüsüdür), CK klasterin ağırlıq mərkəzidir;bu şəkil daha sonra K-means63 istifadə edərək K qruplarına bölünə bilər (klasterləşə bilər).K-means klasterləşdirmə alqoritminin son addımları:
Addım 2. Cari centroidə görə bütün piksellərin üzvlüyünü hesablayın.Məsələn, mərkəzlə hər piksel arasındakı Evklid məsafəsindən d hesablanır:
Addım 3 Hər pikseli ən yaxın mərkəzə təyin edin.Sonra K mərkəzi mövqelərini aşağıdakı kimi yenidən hesablayın:
Addım 4. Mərkəzlər birləşənə qədər prosesi təkrarlayın (tənliklər (7) və (8)).Yekun klasterləşdirmə keyfiyyəti nəticələri ilkin mərkəzlərin ən yaxşı seçimi ilə güclü şəkildə əlaqələndirilir.Polad şəkillərin PEEM məlumat strukturu üçün adətən X (x × y × λ) 3D massiv məlumatlarının kubudur, x və y oxları məkan məlumatını (piksel ayırdetmə qabiliyyəti) və λ oxu isə fotona uyğundur.enerji spektral şəkli.K-means alqoritmi, pikselləri (klasterlər və ya alt bloklar) spektral xüsusiyyətlərinə görə ayıraraq və hər bir analit üçün ən yaxşı mərkəzləri (XAS spektral profilləri) çıxararaq, X-PEEM məlumatlarına maraq göstərən bölgələri araşdırmaq üçün istifadə olunur.klaster).Məkan paylanması, lokal spektral dəyişikliklər, oksidləşmə davranışı və kimyəvi vəziyyətləri öyrənmək üçün istifadə olunur.Məsələn, isti işlənmiş və soyuq haddelenmiş X-PEEM-də Fe L-kənar və Cr L-kənar bölgələri üçün K-means klasterləşdirmə alqoritmi istifadə edilmişdir.Optimal klasterləri və mərkəzləri tapmaq üçün müxtəlif sayda K çoxluqları (mikrostruktur bölgələri) sınaqdan keçirilmişdir.Bu nömrələr göstərildikdə, piksellər müvafiq klaster mərkəzlərinə təyin edilir.Hər bir rəng paylanması kimyəvi və ya fiziki obyektlərin məkan təşkilini göstərən klasterin mərkəzinə uyğundur.Çıxarılan sentroidlər saf spektrlərin xətti birləşmələridir.
Bu tədqiqatın nəticələrini dəstəkləyən məlumatlar müvafiq WC müəllifindən ağlabatan sorğu əsasında əldə edilə bilər.
Sieurin, H. & Sandström, R. Qaynaqlanmış dupleks paslanmayan poladdan qırılma möhkəmliyi. Sieurin, H. & Sandström, R. Qaynaqlanmış dupleks paslanmayan poladdan qırılma möhkəmliyi. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Qaynaqlanmış dupleks paslanmayan poladdan qırılma möhkəmliyi. Sieurin, H. & Sandström, R. 焊接双相不锈钢的断裂韧性。 Sieurin, H. & Sandstrom, R. 焊接双相不锈钢的断裂韧性。 Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварных дуплексных нержавеющих сталей. Sieurin, H. & Sandström, R. Qaynaqlanmış dupleks paslanmayan poladların qırılma möhkəmliyi.Britaniya.Fraksiya hissəsi.Xəz.73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Seçilmiş üzvi turşularda və üzvi turşu/xlorid mühitlərində dupleks paslanmayan poladların korroziyaya davamlılığı. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Seçilmiş üzvi turşularda və üzvi turşu/xlorid mühitlərində dupleks paslanmayan poladların korroziyaya davamlılığı.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh.və Van Der Merwe, J. Bəzi üzvi turşular və üzvi turşular/xloridlər olan mühitlərdə dupleks paslanmayan poladların korroziyaya davamlılığı. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相不锈钢在选定的有机酸和有机酸/氯化物环墀墀丸 Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相paslanmayan polad在选定的organic酸和organic酸/xlorlu mühit的耐而性性。Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh.və Van Der Merwe, J. Üzvi turşuların və üzvi turşuların/xloridlərin seçilmiş mühitlərində dupleks paslanmayan poladların korroziyaya davamlılığı.konservant.Materials Methods 57, 107–117 (2010).
Barrera, S. et al.Fe-Al-Mn-C dupleks ərintilərinin korroziya-oksidləşdirici davranışı.Materiallar 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Avadanlıq qaz və neft istehsalı üçün super dupleks çeliklərin yeni nəsil. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Avadanlıq qaz və neft istehsalı üçün super dupleks çeliklərin yeni nəsil.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Neft və qaz hasilatı avadanlıqları üçün yeni nəsil super dupleks çeliklər.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Qaz və neft hasilatı avadanlıqları üçün yeni nəsil super dupleks çeliklər.Vebinar E3S 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Dupleks paslanmayan poladdan hazırlanmış 2507 dərəcəli isti deformasiya davranışının tədqiqi. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Dupleks paslanmayan poladdan hazırlanmış 2507 dərəcəli isti deformasiya davranışının tədqiqi. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали marki 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Tip 2507 Dupleks Paslanmayan Poladın İsti Deformasiya Davranışının Tədqiqi.Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 双相不锈钢2507 级热变形行为的研究。 Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 级热变形行为的研究。Kingklang, S. və Utaisansuk, V. Tip 2507 Dupleks Paslanmayan Poladın İsti Deformasiya Davranışının Tədqiqi.Metal.alma mater.trans.48, 95–108 (2017).
Zhou, T. et al.İdarə olunan soyuq yuvarlanmanın seriumla modifikasiya olunmuş super-dupleks SAF 2507 paslanmayan poladın mikrostrukturuna və mexaniki xassələrinə təsiri.alma mater.elm.Britaniya.A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. et al.Seriumla modifikasiya olunmuş super-dupleks SAF 2507 paslanmayan poladın istilik deformasiyası nəticəsində yaranan struktur və mexaniki xüsusiyyətlər.J. Alma mater.saxlama çəni.texnologiya.9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Nadir torpaq elementlərinin austenitik poladın yüksək temperaturlu oksidləşmə davranışına təsiri. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Nadir torpaq elementlərinin austenitik poladın yüksək temperaturlu oksidləşmə davranışına təsiri.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. və Zheng K. Nadir torpaq elementlərinin yüksək temperaturlu oksidləşmə altında austenitik poladın davranışına təsiri. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. 稀土元素对奥氏体钢高温氧化行为的影响。 Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. və Zheng K. Nadir torpaq elementlərinin yüksək temperatur oksidləşməsində austenitik çeliklərin davranışına təsiri.koros.elm.164, 108359 (2020).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ce-nin 27Cr-3.8Mo-2Ni super-ferritik paslanmayan poladlarının mikrostrukturuna və xassələrinə təsiri. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ce-nin 27Cr-3.8Mo-2Ni super-ferritik paslanmayan poladlarının mikrostrukturuna və xassələrinə təsiri.Li Y., Yang G., Jiang Z., Chen K. və Sun S. Superferritic paslanmayan poladların 27Cr-3,8Mo-2Ni mikrostrukturuna və xassələrinə Se-nin təsiri. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ce 对27Cr-3.8Mo-2Ni 超铁素体不锈钢的显微组织和性能组织和性能的彂层 Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ce-nin 27Cr-3.8Mo-2Ni super polad paslanmayan poladdan mikrostrukturuna və xassələrinə təsiri. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Влияние Ce 27Cr-3,8Mo-2Ni mikrostrukturları və superferritli nerjaveyuschey stali. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Superferritic paslanmayan polad 27Cr-3,8Mo-2Ni mikrostruktur və xassələri Ce təsiri.Dəmir işarəsi.Steelmak 47, 67–76 (2020).