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L'acciaiu inox largamente utilizatu è e so versioni battute sò resistenti à a corrosione in cundizioni ambientali per via di u stratu di passivazione custituitu da ossidu di cromu. A corrosione è l'erosione di l'acciaiu sò tradiziunalmente assuciate à a distruzzione di sti strati, ma raramente à u livellu microscopicu, secondu l'origine di l'inomogeneità di a superficia. In questu travagliu, l'eterogeneità chimica di a superficia à nanoscala rilevata da a microscopia spettroscopica è l'analisi chemometrica domina inaspettatamente a decomposizione è a corrosione di l'acciaiu inox super duplex mudificatu à u ceriu laminatu à fretu 2507 (SDSS) durante u so cumpurtamentu di deformazione à caldu. da l'altra parte. Ancu s'è a microscopia fotoelettronica à raggi X hà mostratu una cupertura relativamente uniforme di u stratu naturale Cr2O3, l'SDSS laminatu à fretu hà mostratu scarsi risultati di passivazione per via di a distribuzione lucalizzata di nanoisule ricche di Fe3+ nantu à u stratu d'ossidu Fe/Cr. Questa cunniscenza à u livellu atomicu furnisce una profonda comprensione di a corrosione di l'acciaiu inox è si prevede chì aiuterà à cumbatte a corrosione di metalli simili à alta lega.
Dapoi l'invenzione di l'acciaiu inox, a resistenza à a corrosione di e leghe di ferrocromu hè stata attribuita à u cromu, chì forma un ossidu/ossidrossidu forte chì mostra un cumpurtamentu passivante in a maiò parte di l'ambienti. In paragone à l'acciaii inox cunvinziunali (austenitici è ferritici), l'acciaii inox super duplex (SDSS) cù una migliore resistenza à a corrosione anu proprietà meccaniche superiori1,2,3. Una maggiore resistenza meccanica permette disinni più ligeri è più compatti. In cuntrastu, l'SDSS ecunomicu hà una alta resistenza à a corrosione per vaiolature è fessure, risultendu in una vita di serviziu più longa è applicazioni più ampie in u cuntrollu di l'inquinamentu, i contenitori chimichi è l'industria petrolifera è di u gasu offshore4. Tuttavia, a stretta gamma di temperature di trattamentu termicu è a scarsa furmabilità impediscenu a so larga applicazione pratica. Dunque, l'SDSS hè statu mudificatu per migliurà e proprietà sopra menzionate. Per esempiu, a mudificazione di Ce è l'alte aggiunte di N 6, 7, 8 sò state introdutte in 2507 SDSS (Ce-2507). Una cuncentrazione adatta di 0,08% in pesu di elementi di terra rara (Ce) hà un effettu beneficu nantu à e proprietà meccaniche di u DSS, postu chì migliora l'affinamentu di i grani è a resistenza di u cunfine di i grani. A resistenza à l'usura è à a corrosione, a resistenza à a trazione è a resistenza à u snervamentu, è a lavorabilità à caldu sò state ancu migliurate9. Grandi quantità di azotu ponu rimpiazzà u cuntenutu di nichel caru, rendendu u SDSS più economicu10.
Recentemente, l'SDSS hè statu deformatu plasticamente à diverse temperature (bassa temperatura, fretu è caldu) per ottene eccellenti proprietà meccaniche6,7,8. Tuttavia, l'eccellente resistenza à a corrosione di l'SDSS hè dovuta à a presenza di una fina pellicola d'ossidu nantu à a superficia, chì hè influenzata da parechji fattori, cum'è a presenza di parechje fasi cù diversi limiti di granu, precipitati indesiderati è diverse reazioni. a microstruttura interna inhomogenea di varie fasi austenitiche è ferritiche hè deformata7. Dunque, u studiu di e proprietà di i microdomini di tali filmi à u livellu di a struttura elettronica hè di cruciale impurtanza per capisce a corrosione di l'SDSS è richiede tecniche sperimentali cumplesse. Finu à avà, i metudi sensibili à a superficia cum'è a spettroscopia elettronica Auger11 è a spettroscopia fotoelettronica à raggi X12,13,14,15 è ancu u sistema fotoelettronicu à raggi X duri distinguenu, ma spessu ùn riescenu micca à separà, i stati chimichi di u listessu elementu in diversi punti in u spaziu à nanoscala. Parechji studii recenti anu ligatu l'ossidazione lucale di u cromu à u cumpurtamentu di corrosione osservatu di 17 acciai inossidabili austenitici, 18 acciai inossidabili martensitici è SDSS 19, 20. Tuttavia, sti studii si sò cuncentrati principalmente nantu à l'effettu di l'eterogeneità di u Cr (per esempiu, u statu d'ossidazione di u Cr3+) nantu à a resistenza à a corrosione. L'eterogeneità laterale in i stati d'ossidazione di l'elementi pò esse causata da diversi cumposti cù i stessi elementi custituenti, cum'è l'ossidi di ferru. Sti cumposti ereditanu una piccula dimensione trasfurmata termomeccanicamente strettamente adiacente l'una à l'altra, ma differiscenu in a cumpusizione è u statu d'ossidazione 16,21. Dunque, rivelà a distruzzione di i filmi d'ossidu è dopu a pitting richiede una comprensione di l'inomogeneità superficiale à u livellu microscopicu. Malgradu sti requisiti, e valutazioni quantitative cum'è l'eterogeneità d'ossidazione laterale, in particulare di u ferru à scala nano/atomica, sò sempre mancanti è a so significazione per a resistenza à a corrosione ferma inesplorata. Finu à pocu tempu fà, u statu chimicu di vari elementi, cum'è u Fe è u Ca, era discrittu quantitativamente nantu à campioni d'acciaiu aduprendu a microscopia fotoelettronica à raggi X morbidi (X-PEEM) in strutture di radiazione di sincrotrone à nanoscala. Cumbinatu cù tecniche di spettroscopia d'assorbimentu di raggi X (XAS) chimicamente sensibili, X-PEEM permette a misurazione XAS cù alta risoluzione spaziale è spettrale, furnendu informazioni chimiche nantu à a cumpusizione elementale è u so statu chimicu cù risoluzione spaziale finu à a scala nanometrica 23. Questa osservazione spettroscopica di u situ d'iniziu sottu à un microscopiu facilita l'esperimenti chimichi lucali è pò dimustrà spazialmente cambiamenti chimichi prima inesplorati in u stratu di Fe.
Stu studiu estende i vantaghji di u PEEM in a rilevazione di e differenze chimiche à nanoscala è presenta un metudu perspicace d'analisi di a superficia à livellu atomicu per capisce u cumpurtamentu di currusione di Ce-2507. Utilizza dati chemometrici di cluster K-means24 per mappà a cumpusizione chimica glubale (eterogeneità) di l'elementi implicati, cù i so stati chimichi presentati in una rapprisentazione statistica. À u cuntrariu di u casu tradiziunale di currusione causata da a rottura di u film d'ossidu di cromu, l'attuale scarsa passivazione è a scarsa resistenza à a currusione sò attribuite à nanoisule lucalizzate ricche di Fe3+ vicinu à u stratu d'ossidu Fe/Cr, chì ponu esse u risultatu di ossidi protettivi. In u locu di a rottura, si forma un film chì provoca currusione.
U cumpurtamentu currusivu di SDSS 2507 deformatu hè statu prima valutatu aduprendu misurazioni elettrochimiche. In a figura 1, a figura 1 mostra e curve di Nyquist è Bode per campioni selezziunati in soluzioni acquose acide (pH = 1) di FeCl3 à temperatura ambiente. L'elettrolitu sceltu agisce cum'è un forte agente ossidante, caratterizendu a tendenza di u film di passivazione à rompe si. Ancu s'è u materiale ùn hà micca subitu pitting stabile à temperatura ambiente, queste analisi anu furnitu informazioni nantu à i potenziali eventi di fallimentu è i prucessi post-currusione. U circuitu equivalente (Fig. 1d) hè statu utilizatu per adattà i spettri di spettroscopia d'impedenza elettrochimica (EIS), è i risultati di l'adattamentu currispondenti sò mostrati in a Tabella 1. Semicirchi incompleti sò apparsi durante i test di i campioni trattati in soluzione è travagliati à caldu, mentre chì i semicerchi compressi currispondenti sò stati laminati à fretu (Fig. 1b). In u spettru EIS, u raghju di u semicerchiu pò esse cunsideratu cum'è a resistenza di polarizazione (Rp)25,26. A Rp di SDSS trattata in suluzione in a Tavula 1 hè di circa 135 kΩ cm-2, ma per SDSS lavorata à caldu è laminata à fretu pudemu vede valori assai più bassi di 34,7 è 2,1 kΩ cm–2 rispettivamente. Questa diminuzione significativa di Rp indica un effettu negativu di a deformazione plastica nantu à a passivazione è a resistenza à a corrosione, cum'è mostratu in rapporti precedenti 27, 28, 29, 30.
a Diagrammi d'impedenza è di fase di Nyquist, b, c Bode, è un mudellu di circuitu equivalente per d, induve RS hè a resistenza elettrolitica, Rp hè a resistenza di polarizazione, è QCPE hè l'ossidu di l'elementu di fase costante utilizatu per mudellà a capacità non ideale (n). E misurazioni EIS sò state effettuate à putenziale senza carica.
E custanti di primu ordine sò mostrate in u diagramma di Bode è u plateau d'alta frequenza rapprisenta a resistenza elettrolitica RS26. Quandu a frequenza diminuisce, l'impedenza aumenta è si trova un angulu di fase negativu, chì indica a dominanza di a capacità. L'angulu di fase aumenta, mantenendu u so valore massimu in una gamma di frequenza relativamente larga, è poi diminuisce (Fig. 1c). Tuttavia, in tutti i trè casi questu valore massimu hè sempre inferiore à 90°, chì indica un cumpurtamentu capacitivu non ideale per via di a dispersione capacitiva. Cusì, l'elementu di fase costante QCPE (CPE) hè utilizatu per rapprisintà a distribuzione di capacità interfacciale derivata da a rugosità o l'inomogeneità di a superficia, in particulare in termini di scala atomica, geometria frattale, porosità di l'elettrodu, putenziale non uniforme è distribuzione di corrente dipendente da a superficia. Geometria di l'elettrodu31,32. Impedenza CPE:
induve j hè u numeru imaginariu è ω hè a frequenza angulare. QCPE hè una custante indipendente da a frequenza proporzionale à l'area aperta attiva di l'elettrolitu. n hè un numeru di putenza adimensionale chì descrive a deviazione da u cumpurtamentu capacitivu ideale di un condensatore, vale à dì più n hè vicinu à 1, più CPE hè vicinu à a capacità pura, è se n hè vicinu à zeru, hè resistenza. Una piccula deviazione di n, vicina à 1, indica u cumpurtamentu capacitivu non ideale di a superficia dopu a prova di polarizazione. U QCPE di SDSS laminatu à fretu hè assai più altu ch'è prudutti simili, ciò chì significa chì a qualità di a superficia hè menu uniforme.
In cunfurmità cù a maiò parte di e proprietà di resistenza à a corrosione di l'acciai inossidabili, u cuntenutu relativamente altu di Cr di SDSS generalmente si traduce in una resistenza superiore à a corrosione di SDSS per via di a presenza di una pellicola d'ossidu protettiva passiva nantu à a superficia17. Questa pellicola passivante hè generalmente ricca d'ossidi è/o idrossidi Cr3+, chì integra principalmente Fe2+, ossidi di Fe3+ è/o idrossidi (ossi)33. Malgradu a stessa uniformità superficiale, u stratu d'ossidu passivante è nisuna frattura visibile nantu à a superficia, cum'è determinatu da l'imaghjini microscopiche,6,7 u cumpurtamentu di corrosione di SDSS lavorato à caldu è laminatu à fretu hè diversu è dunque richiede un studiu approfonditu di a microstruttura di deformazione è di a caratteristica strutturale di l'acciaiu.
A microstruttura di l'acciaiu inox deformatu hè stata studiata quantitativamente aduprendu raggi X interni è di sincrotrone à alta energia (Figure Supplementari 1, 2). Un'analisi dettagliata hè furnita in l'Informazione Supplementare. Ancu s'ellu currisponde soprattuttu à u tipu di fase principale, sò state trovate differenze in e frazioni di volume di e fasi, chì sò elencate in a Tabella Supplementare 1. A differenza pò esse duvuta à a frazione di fase eterogenea à a superficia è a frazione di volume (XRD) sottumessa à una diversa prufundità di rilevazione cù l'usu di a diffrazione di raggi X cù diverse fonti d'energia di fotoni incidenti. A proporzione relativamente più alta di austenite in campioni laminati à fretu, determinata da XRD da una fonte di laburatoriu, indica una migliore passivazione è successivamente una migliore resistenza à a corrosione35, mentre chì risultati più precisi è statistici indicanu tendenze opposte in e proporzioni di fase. Inoltre, a resistenza à a corrosione di l'acciaiu dipende ancu da u gradu di raffinamentu di i grani, a riduzione di a dimensione di i grani, l'aumentu di e microdeformazioni è a densità di dislocazioni chì si verificanu durante u trattamentu termomeccanicu36,37,38. I campioni travagliati à caldu mostranu una natura più granulosa, chì indica grani di dimensioni microniche, mentre chì l'anelli lisci osservati in i campioni laminati à fretu (Figura supplementare 3) indicanu una raffinazione significativa di i grani à nanoscala in u travagliu precedente6, chì duveria cuntribuisce à a passivazione di u film, a furmazione è l'aumentu di a resistenza à a corrosione. Una densità di dislocazione più alta hè generalmente assuciata à una resistenza più bassa à a vaiolatura, chì hè in bonu accordu cù e misurazioni elettrochimiche.
I cambiamenti in i stati chimichi di i microdomini di l'elementi elementari sò stati studiati sistematicamente cù X-PEEM. Malgradu l'abbundanza di elementi di lega, Cr, Fe, Ni è Ce39 sò stati scelti quì perchè Cr hè l'elementu chjave per a furmazione di u film di passivazione, Fe hè l'elementu principale in l'acciaiu, è Ni migliora a passivazione è equilibra a struttura di a fase ferrite-austenitica è u scopu di mudificà Ce. Aghjustendu l'energia di a radiazione di sincrotrone, u RAS hè statu rivestitu da a superficia cù e caratteristiche principali di Cr (bordu L2.3), Fe (bordu L2.3), Ni (bordu L2.3) è Ce (bordu M4.5). Formatura à caldu è laminazione à fretu Ce-2507 SDSS. Un'analisi di dati adatta hè stata realizata incorporendu a calibrazione energetica cù dati publicati (per esempiu XAS 40, 41 nantu à Fe L2, 3 bordi).
In a figura 2, a figura 2 mostra l'imagine X-PEEM di Ce-2507 SDSS travagliatu à caldu (Fig. 2a) è laminatu à fretu (Fig. 2d) è i bordi XAS currispondenti di Cr è Fe L2,3 in lochi marcati individualmente. U bordu L2,3 di u XAS sonda i stati 3d micca occupati dopu a fotoeccitazione elettronica à i livelli di scissione di spin-orbita 2p3/2 (bordu L3) è 2p1/2 (bordu L2). L'infurmazioni nantu à u statu di valenza di Cr sò state ottenute da XAS à u bordu L2,3 in a figura 2b, e. Paragone cù i ghjudici. 42,43 hà dimustratu chì quattru picchi sò stati osservati vicinu à u bordu L3, chjamati A (578,3 eV), B (579,5 eV), C (580,4 eV) è D (582,2 eV), riflettendu Cr3+ ottaedricu, currispondente à l'ione Cr2O3. I spettri sperimentali sò in cunfurmità cù i calculi teorichi mostrati in i pannelli b è e, ottenuti da calculi multipli di u campu cristallinu à l'interfaccia Cr L2.3 utilizendu un campu cristallinu di 2.0 eV44. E duie superfici di SDSS travagliati à caldu è laminati à fretu sò rivestite cù un stratu relativamente uniforme di Cr2O3.
Una maghjina termica X-PEEM di SDSS deformatu termicamente currispondente à u bordu b Cr L2.3 è u bordu c Fe L2.3, d maghjina termica X-PEEM di SDSS laminatu à fretu currispondente à u bordu e Cr L2.3 è u latu di u bordu f Fe L2 .3 (f). I spettri XAS sò tracciati in diverse pusizioni spaziali marcate nantu à l'imaghjini termiche (a, d), e linee punteggiate aranciu in (b) è (e) rapprisentanu i spettri XAS simulati di Cr3+ cù un valore di campu cristallinu di 2.0 eV. Per l'imaghjini X-PEEM, aduprate una paleta termica per migliurà a leggibilità di l'imaghjini, induve i culori da u blu à u rossu sò proporzionali à l'intensità di l'assorbimentu di i raggi X (da bassu à altu).
Indipendentemente da l'ambiente chimicu di sti elementi metallichi, u statu chimicu di l'aghjunte di elementi di lega di Ni è Ce per i dui campioni hè restatu invariatu. Disegnu supplementu. E figure 5-9 mostranu l'imagine X-PEEM è i spettri XAS currispondenti per Ni è Ce in varie pusizioni nantu à a superficia di campioni lavorati à caldu è laminati à fretu. Ni XAS mostra i stati d'ossidazione di Ni2+ nantu à tutta a superficia misurata di campioni lavorati à caldu è laminati à fretu (Discussione Supplementare). Ci vole à nutà chì, in u casu di campioni lavorati à caldu, u signale XAS di Ce ùn hè statu osservatu, mentre chì in u casu di campioni laminati à fretu, hè statu osservatu u spettru di Ce3+. L'osservazione di e macchie di Ce in campioni laminati à fretu hà dimustratu chì Ce appare principalmente in forma di precipitati.
In u SDSS deformatu termicamente, ùn hè stata osservata alcuna mudificazione strutturale lucale in XAS à u bordu Fe L2,3 (Fig. 2c). Tuttavia, a matrice Fe cambia microregionalmente u so statu chimicu in sette punti scelti à casu di u SDSS laminatu à fretu, cum'è mostratu in Fig. 2f. Inoltre, per avè una idea precisa di i cambiamenti in u statu di Fe in i lochi selezziunati in Fig. 2f, sò stati realizati studii di superficia lucali (Fig. 3 è Fig. Supplementare 10) in i quali sò state selezziunate regioni circulari più chjuche. I spettri XAS di u bordu Fe L2,3 di i sistemi α-Fe2O3 è l'ossidi ottaedrichi Fe2+ sò stati modellati da calculi multipli di campi cristallini utilizendu campi cristallini di 1.0 (Fe2+) è 1.0 (Fe3+)44. Notemu chì α-Fe2O3 è γ-Fe2O3 anu simmetrie lucali diverse45,46, Fe3O4 hà una cumbinazione di Fe2+ è Fe3+,47, è FeO45 cum'è un ossidu di Fe2+ formalmente bivalente (3d6). Notemu chì α-Fe2O3 è γ-Fe2O3 anu simmetrie lucali diverse45,46, Fe3O4 hà una cumbinazione di Fe2+ è Fe3+,47, è FeO45 cum'è un ossidu di Fe2+ formalmente bivalente (3d6).Nutate chì α-Fe2O3 è γ-Fe2O3 anu simmetrie lucali sfarenti45,46, Fe3O4 combina sia Fe2+ sia Fe3+,47 è FeO45 in forma d'ossidu formalmente bivalente Fe2+ (3d6).Nutate bè chì α-Fe2O3 è γ-Fe2O3 anu simmetrie lucali sfarenti45,46, Fe3O4 hà una cumbinazione di Fe2+ è Fe3+,47 è FeO45 agisce cum'è un ossidu divalente formale di Fe2+ (3d6). Tutti l'ioni Fe3+ in α-Fe2O3 anu solu pusizioni Oh, mentre chì γ-Fe2O3 hè generalmente rapprisintatu da Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3]eg O4 spinellu cù vacanze in pusizioni eg. Dunque, l'ioni Fe3+ in γ-Fe2O3 anu sia pusizioni Td sia Oh. Cum'è mintuvatu in un articulu precedente,45 ancu s'è u rapportu d'intensità di i dui hè sfarente, u so rapportu d'intensità eg/t2g hè ≈1, mentre chì in questu casu u rapportu d'intensità osservatu eg/t2g hè circa 1. Questu esclude a pussibilità chì in a situazione attuale solu Fe3+ sia presente. Cunsiderendu u casu di Fe3O4 cù Fe2+ è Fe3+, a prima caratteristica, chì hè cunnisciuta per avè un bordu L3 più debule (più forte) per Fe, indica un numeru più chjucu (più grande) di stati t2g micca occupati. Questu vale per Fe2+ (Fe3+), chì mostra chì a prima caratteristica di l'aumentu indica un aumentu di u cuntenutu di Fe2+47. Quessi risultati mostranu chì a cuesistenza di Fe2+ è γ-Fe2O3, α-Fe2O3 è/o Fe3O4 domina nantu à a superficia laminata à fretu di i cumposti.
Imagine ingrandite di imaging termicu fotoelettronicu di i spettri XAS (a, c) è (b, d) chì attraversanu u bordu Fe L2,3 in varie pusizioni spaziali in e regioni selezziunate 2 è E in Fig. 2d.
I dati sperimentali ottenuti (Fig. 4a è Fig. Supplementare 11) sò tracciati è paragunati cù i dati per i cumposti puri 40, 41, 48. Trè sfarenti tipi di spettri XAS di Fe L-edge osservati sperimentalmente (XAS-1, XAS-2 è XAS-3: Fig. 4a). In particulare, u spettru 2-a (indicatu cum'è XAS-1) in Fig. 3b seguitatu da u spettru 2-b (etichettatu XAS-2) hè statu osservatu in tutta l'area di rilevazione, mentre chì spettri cum'è E-3 sò stati osservati in a figura 3d (etichettati XAS-3) sò stati osservati in lochi specifici. Di regula, quattru parametri sò stati aduprati per identificà i stati di valenza esistenti in u campione in studiu: (1) caratteristiche spettrali L3 è L2, (2) pusizioni energetiche di e caratteristiche L3 è L2, (3) differenza energetica L3-L2, (4) rapportu d'intensità L2/L3. Sicondu l'osservazioni visuali (Fig. 4a), tutti i trè cumpunenti di Fe, vale à dì Fe0, Fe2+ è Fe3+, sò prisenti nantu à a superficia di SDSS studiata. U rapportu d'intensità calculatu L2/L3 hà ancu indicatu a prisenza di tutti i trè cumpunenti.
Un spettru XAS simulatu di Fe cù trè dati sperimentali diversi osservati (linee continue XAS-1, XAS-2 è XAS-3 currispondenu à 2-a, 2-b è E-3 in Fig. 2 è 3) Paragone, Ottaedri Fe2+, Fe3+ cù valori di campu cristallinu di 1,0 eV è 1,5 eV, rispettivamente, i dati sperimentali misurati cù bd (XAS-1, XAS-2, XAS-3) è i dati LCF ottimizzati currispondenti (linea nera continua), è ancu in forma di spettri XAS-3 cù standard Fe3O4 (statu mistu di Fe) è Fe2O3 (Fe3+ puru).
Un adattamentu di cumbinazione lineare (LCF) di i trè standard 40, 41, 48 hè statu utilizatu per quantificà a cumpusizione di l'ossidu di ferru. LCF hè statu implementatu per trè spettri XAS di Fe L-edge selezziunati chì mostranu u più altu cuntrastu, vale à dì XAS-1, XAS-2 è XAS-3, cum'è mostratu in Fig. 4b-d. Per l'adattamenti LCF, 10% di Fe0 hè statu pigliatu in contu in tutti i casi per via di u fattu chì avemu osservatu una piccula sporgenza in tutti i dati, è ancu per via di u fattu chì u ferru metallicu hè u cumpunente principale di l'acciaiu. Infatti, a prufundità di prova di X-PEEM per Fe (~6 nm)49 hè più grande di u spessore stimatu di u stratu d'ossidazione (ligeramente > 4 nm), chì permette a rilevazione di u signale da a matrice di ferru (Fe0) sottu à u stratu di passivazione. Infatti, a prufundità di prova di X-PEEM per Fe (~6 nm)49 hè più grande di u spessore stimatu di u stratu d'ossidazione (ligeramente > 4 nm), chì permette a rilevazione di u signale da a matrice di ferru (Fe0) sottu à u stratu di passivazione. Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм)49 больше, чем предполагаемая толщина слилщина слоня но 4 нм), что позволяет обнаружить сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. Infatti, a prufundità di a sonda X-PEEM per Fe (~6 nm)49 hè più grande di u spessore presuntu di u stratu d'ossidazione (ligeramente >4 nm), ciò chì permette di rilevà u signale da a matrice di ferru (Fe0) sottu à u stratu di passivazione.事实上，X-PEEM 对Fe（~6 nm）49 的检测深度大于估计的氧化层厚度（略> 4 nm），允许检测来自钝化层下方的铁基体（Fe0）的信号。事实上 ， X-PEEM 对 Fe （~ 6 nm） 49 的 检测 深度 大于 的 氧化层 厚度 略 略> 4 nm 深度来自 钝化层 下方 铁基体 （fe0） 的。 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号 信号信号 信号 信号Фактически, глубина обнаружения Fe (~ 6 нм) 49 с помощью X-PEEM больше, чем предполатаело масодполатаело масо слоя (немного > 4 нм), что позволяет обнаруживать сигнал от железной матрицы (Fe0) низволяет обнаруживать сигнал от железной матрицы (Fe0) низволяет пасусѶе парать. In fatti, a prufundità di rilevazione di Fe (~6 nm) 49 da X-PEEM hè più grande di u spessore previstu di u stratu d'ossidu (ligeramente > 4 nm), ciò chì permette a rilevazione di u signale da a matrice di ferru (Fe0) sottu à u stratu di passivazione. .Diverse cumminazzioni di Fe2+ è Fe3+ sò state realizate per truvà a megliu suluzione pussibule per i dati sperimentali osservati. In a figura 4b si mostra u spettru XAS-1 per a cumminazzioni di Fe2+ è Fe3+, induve e proporzioni di Fe2+ è Fe3+ eranu simili di circa 45%, indicendu stati d'ossidazione misti di Fe. Mentre per u spettru XAS-2, a percentuale di Fe2+ è Fe3+ diventa ~30% è 60%, rispettivamente. Fe2+ ​​hè menu di Fe3+. U rapportu trà Fe2+ è Fe3, uguale à 1:2, significa chì Fe3O4 pò esse furmatu à u listessu rapportu trà l'ioni Fe. Inoltre, per u spettru XAS-3, a percentuale di Fe2+ è Fe3+ diventa ~10% è 80%, ciò chì indica una cunversione più alta di Fe2+ in Fe3+. Cum'è mintuvatu sopra, Fe3+ pò vene da α-Fe2O3, γ-Fe2O3 o Fe3O4. Per capisce a fonte più prubabile di Fe3+, u spettru XAS-3 hè statu tracciatu cù diversi standard di Fe3+ in a Figura 4e, mustrendu similitudine cù i dui standard quandu si cunsidereghja u piccu B. Tuttavia, l'intensità di i picchi di spalla (A: da Fe2+) è u rapportu d'intensità B/A indicanu chì u spettru di XAS-3 hè vicinu, ma ùn coincide micca cù u spettru di γ-Fe2O3. In paragone cù u γ-Fe2O3 in massa, u piccu Fe2p XAS di A SDSS hà una intensità ligeramente più alta (Fig. 4e), chì indica una intensità più alta di Fe2+. Ancu s'è u spettru di XAS-3 hè simile à quellu di γ-Fe2O3, induve Fe3+ hè presente in e pusizioni Oh è Td, l'identificazione di diversi stati di valenza è a coordinazione solu longu u bordu L2,3 o u rapportu d'intensità L2/L3 ferma un prublema, un tema di discussione cuntinua per via di a cumplessità di i vari fattori chì influenzanu u spettru finale41.
In più di e differenze spettrali in u statu chimicu di e regioni d'interessu selezziunate descritte sopra, l'eterogeneità chimica globale di l'elementi chjave Cr è Fe hè stata ancu valutata classificendu tutti i spettri XAS ottenuti nantu à a superficia di u campione utilizendu u metudu di clustering K-means. . I profili di bordu Cr L sò impostati per furmà dui cluster ottimali distribuiti spazialmente in i campioni lavorati à caldu è laminati à fretu mostrati in Fig. 5. Hè chjaru chì nisun cambiamentu strutturale lucale hè percepitu cum'è simile, postu chì i dui centroidi di i spettri XAS Cr sò paragunabili. Queste forme spettrali di i dui cluster sò guasi identiche à quelle currispondenti à Cr2O342, ciò chì significa chì i strati di Cr2O3 sò spaziati relativamente uniformemente nantu à u SDSS.
Cr L K-means clusters di regione di bordu, è b hè u currispundente XAS centroidi. Risultati di a paragone K-means X-PEEM di SDSS laminatu à fretu: c Cr L2.3 regione di bordu di K-means clusters è d currispundenti XAS centroidi.
Per illustrà carte di bordi FeL più cumplesse, sò stati utilizati quattru è cinque cluster ottimizzati è i so centroidi assuciati (profili spettrali) per campioni lavorati à caldu è laminati à fretu, rispettivamente. Dunque, a percentuale (%) di Fe2+ è Fe3+ pò esse ottenuta adattendu l'LCF mostratu in Fig.4. U putenziale di pseudoelettrodu Epseudo in funzione di Fe0 hè statu utilizatu per revelà l'inomogeneità microchimica di u film d'ossidu superficiale. Epseudo hè stimatu approssimativamente da a regula di mischju,
induve \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) hè uguale à \(\rm{Fe} + 2e^ – \ to \rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), 0,440 è 0,036 V, rispettivamente. E regioni cù un putenziale più bassu anu un cuntenutu più altu di u cumpostu Fe3+. A distribuzione di u putenziale in i campioni deformati termicamente hà un caratteru stratificatu cù un cambiamentu massimu di circa 0,119 V (Fig. 6a, b). Questa distribuzione di u putenziale hè strettamente ligata à a topografia di a superficia (Fig. 6a). Nisun altru cambiamentu dipendente da a pusizione in l'internu laminare sottostante hè statu osservatu (Fig. 6b). À u cuntrariu, per a cunnessione di ossidi dissimili cù diversi cuntenuti di Fe2+ è Fe3+ in SDSS laminatu à fretu, si pò osservà una natura non uniforme di u pseudopotenziale (Fig. 6c, d). L'ossidi di Fe3+ è/o l'(ossi)idrossidi sò i principali custituenti di a ruggine in l'acciaiu è sò permeabili à l'ossigenu è à l'acqua50. In questu casu, l'isule ricche di Fe3+ sò cunsiderate cum'è distribuite lucalmente è ponu esse cunsiderate cum'è zone curruse. À u listessu tempu, u gradiente in u campu putenziale, piuttostu chè u valore assulutu di u putenziale, pò esse adupratu cum'è indicatore per a lucalizazione di i siti di currusione attiva. Sta distribuzione irregulare di Fe2+ è Fe3+ nantu à a superficia di SDSS laminatu à fretu pò cambià a chimica lucale è furnisce una superficia attiva più pratica in e reazzioni di degradazione di u film d'ossidu è di currusione, permettendu cusì a currusione cuntinua di a matrice metallica sottostante, risultendu in una currusione interna, eterogeneità di e proprietà è una diminuzione di e proprietà protettive di u stratu passivante.
Cluster K-means è centroidi XAS currispondenti in a regione di u bordu Fe L2.3 di X-PEEM deformatu à caldu ac è df di SDSS laminatu à fretu. a, d Grafici di cluster K-means sovrapposti à l'imaghjini X-PEEM. U putenziale di pseudoelettrodu calculatu (Epseudo) hè mintuvatu inseme cù u graficu di cluster K-means. A luminosità di l'imaghjini X-PEEM, cum'è u culore in Fig. 2 hè proporzionale à l'intensità di assorbimentu di i raggi X.
Cr relativamente uniforme ma statu chimicu differente di Fe porta à diversi danni à u film d'ossidu è mudelli di corrosione in Ce-2507 lavorato à caldu è laminatu à fretu. Questa pruprietà di Ce-2507 laminatu à fretu hè stata ben studiata. In quantu à a furmazione d'ossidi è idrossidi di Fe in l'aria ambiente in questu travagliu quasi neutru, e reazioni sò e seguenti:
E reazzioni sopra menzionate si verificanu in i seguenti scenarii basati nantu à l'analisi X-PEEM. Una piccula spalla currispondente à Fe0 hè assuciata cù u ferru metallicu sottostante. A reazione di u Fe metallicu cù l'ambiente porta à a furmazione di un stratu di Fe(OH)2 (equazione (5)), chì migliora u signale Fe2+ in u XAS di u bordu L di Fe. L'esposizione prolungata à l'aria pò purtà à a furmazione di ossidi di Fe3O4 è/o Fe2O3 dopu à Fe(OH)252,53. Dui forme stabili di Fe, Fe3O4 è Fe2O3, ponu ancu furmassi in u stratu protettivu riccu di Cr3+, di u quale Fe3O4 preferisce una struttura uniforme è appiccicosa. A presenza di tramindui porta à stati di ossidazione misti (spettru XAS-1). U spettru XAS-2 currisponde principalmente à Fe3O4. Mentre l'osservazione di i spettri XAS-3 in parechji lochi hà indicatu una cunversione cumpleta in γ-Fe2O3. Siccomu a prufundità di penetrazione di i raggi X spiegati hè di circa 50 nm, u signale da u stratu inferiore dà una intensità più alta di u piccu A.
U spettru XPA mostra chì u cumpunente Fe in u film d'ossidu hà una struttura stratificata cumminata cù un stratu d'ossidu Cr. In cuntrastu cù i segni di passivazione per via di l'inomogeneità lucale di Cr2O3 durante a corrosione, malgradu u stratu uniforme di Cr2O3 in questu travagliu, si osserva una bassa resistenza à a corrosione in questu casu, in particulare per i campioni laminati à fretu. U cumpurtamentu osservatu pò esse capitu cum'è l'eterogeneità di u statu d'ossidazione chimica in u stratu superiore (Fe), chì affetta a prestazione à a corrosione. A causa di a stessa stechiometria di u stratu superiore (ossidu di ferru) è di u stratu inferiore (ossidu di cromu)52,53 una migliore interazione (adesione) trà di elli porta à un trasportu lentu di ioni metallichi o d'ossigenu in u reticolo, chì, à u so tornu, porta à un aumentu di a resistenza à a corrosione. Dunque, un rapportu stechiometricu cuntinuu, vale à dì un statu d'ossidazione di Fe, hè preferibile à cambiamenti stechiometrici bruschi. L'SDSS deformatu da u calore hà una superficia più uniforme, un stratu protettivu più densu è una migliore resistenza à a corrosione. Mentre chì per i SDSS laminati à fretu, a presenza d'isule ricche di Fe3+ sottu à u stratu protettivu viola l'integrità di a superficia è provoca currusione galvanica cù u sustratu vicinu, ciò chì porta à una forte calata di Rp (Tavula 1). U spettru EIS è a so resistenza à a currusione sò ridutti. Si pò vede chì a distribuzione lucale di l'isule ricche di Fe3+ per via di a deformazione plastica affetta principalmente a resistenza à a currusione, ciò chì hè una svolta in questu travagliu. Cusì, questu studiu presenta immagini microscopiche spettroscopiche di a riduzione di a resistenza à a currusione di i campioni di SDSS studiati cù u metudu di deformazione plastica.
Inoltre, ancu s'è a lega cù elementi di terre rare in acciai bifase mostra prestazioni megliu, l'interazione di questu elementu additivu cù una matrice d'acciaio individuale in termini di cumpurtamentu di corrosione secondu i dati di microscopia spettroscopica ferma sfuggente. L'apparizione di segnali Ce (via bordi M XAS) appare solu in pochi lochi durante a laminazione à fretu, ma sparisce durante a deformazione à caldu di u SDSS, indicendu una precipitazione lucale di Ce in a matrice d'acciaio, piuttostu chè una lega omogenea. Ancu s'è ùn migliora micca significativamente e proprietà meccaniche di SDSS6,7, a presenza di elementi di terre rare riduce a dimensione di l'inclusioni è si pensa chì inibisce a pitting in a regione iniziale54.
In cunclusione, questu travagliu palesa l'effettu di l'eterogeneità superficiale nantu à a corrosione di u 2507 SDSS mudificatu cù ceriu quantificendu u cuntenutu chimicu di i cumpunenti à nanoscala. Rispondemu à a quistione di perchè l'acciaiu inox si corrode ancu sottu à un stratu d'ossidu protettivu quantificendu a so microstruttura, a chimica superficiale è l'elaborazione di u signale utilizendu u clustering K-means. Hè statu stabilitu chì l'isule ricche di Fe3+, cumprese a so coordinazione ottaedrica è tetraedrica longu à tutta a caratteristica di Fe2+/Fe3+ mischiatu, sò a fonte di danni è corrosione di u film d'ossidu laminatu à fretu SDSS. E nanoisule duminate da Fe3+ portanu à una scarsa resistenza à a corrosione ancu in presenza di un stratu passivante stechiometricu di Cr2O3 sufficiente. Oltre à i progressi metodologici in a determinazione di l'effettu di l'eterogeneità chimica à nanoscala nantu à a corrosione, si prevede chì u travagliu in corsu inspirerà i prucessi ingegneristici per migliurà a resistenza à a corrosione di l'acciai inox durante a fabricazione di l'acciaiu.
Per preparà u lingotto Ce-2507 SDSS utilizatu in questu studiu, una cumpusizione mista chì include a lega maestra Fe-Ce sigillata cù un tubu di ferru puru hè stata fusa in un fornu à induzione à media frequenza di 150 kg per pruduce acciaio fusu è versata in un stampu. E cumpusizioni chimiche misurate (% in pesu) sò elencate in a Tabella Supplementare 2. I lingotti sò prima forgiati à caldu in blocchi. Dopu sò stati ricotti à 1050 °C per 60 minuti per ottene l'acciaio in u statu di una soluzione solida, è dopu raffreddati in acqua à temperatura ambiente. I campioni studiati sò stati studiati in dettagliu utilizendu TEM è DOE per studià e fasi, a dimensione di i grani è a morfologia. Informazioni più dettagliate nantu à i campioni è u prucessu di pruduzzione ponu esse truvate in altre fonti6,7.
I campioni cilindrichi (φ10 mm × 15 mm) per a cumpressione à caldu sò stati trattati in modu chì l'asse di u cilindru fussi parallelu à a direzzione di deformazione di u bloccu. A cumpressione à alta temperatura hè stata realizata à diverse temperature in l'intervallu di 1000-1150 °C utilizendu un simulatore termicu Gleeble-3800 à una velocità di deformazione costante in l'intervallu di 0,01-10 s-1. Prima di a deformazione, i campioni sò stati riscaldati à una velocità di 10 °C s-1 per 2 minuti à una temperatura selezziunata per eliminà u gradiente di temperatura. Dopu avè ottenutu l'uniformità di temperatura, u campione hè statu deformatu à un valore di deformazione veru di 0,7. Dopu a deformazione, i campioni sò stati immediatamente raffreddati cù acqua per priservà a struttura deformata. U campione induritu hè tandu tagliatu parallelamente à a direzzione di compressione. Per questu studiu particulare, avemu sceltu un campione cù una cundizione di deformazione à caldu di 1050 °C, 10 s-1 perchè a microdurezza osservata era più alta di altri campioni7.
Campioni massivi (80 × 10 × 17 mm3) di a suluzione solida Ce-2507 sò stati aduprati in un mulinu asincronu trifase à dui rulli LG-300 cù e migliori proprietà meccaniche trà tutti l'altri livelli di deformazione6. A velocità di deformazione è a riduzione di spessore per ogni percorsu sò rispettivamente di 0,2 m·s-1 è 5%.
Una stazione di travagliu elettrochimica Autolab PGSTAT128N hè stata aduprata per e misurazioni elettrochimiche SDSS dopu a laminazione à fretu à una riduzione di u 90% di spessore (1,0 equivalente di deformazione vera) è dopu a pressatura à caldu à 1050 ° C per 10 s-1 à una deformazione vera di 0,7. A stazione di travagliu hà una cellula à trè elettrodi cù un elettrodu di calomelanu saturatu cum'è elettrodu di riferimentu, un controelettrodu di grafite è un campione SDSS cum'è elettrodu di travagliu. I campioni sò stati tagliati in cilindri cù un diametru di 11,3 mm, à i lati di i quali sò stati saldati fili di rame. I campioni sò stati poi fissati cù resina epossidica, lascendu una zona aperta di travagliu di 1 cm2 cum'è elettrodu di travagliu (latu inferiore di u campione cilindricu). Fate attenzione durante a polimerizazione di a resina epossidica è a successiva levigatura è lucidatura per evità crepe. E superfici di travagliu sò state molate è lucidate cù una sospensione di lucidatura di diamanti cù una dimensione di particelle di 1 μm, lavate cù acqua distillata è etanolu, è asciugate in aria fredda. Prima di e misurazioni elettrochimiche, i campioni lucidati sò stati esposti à l'aria per parechji ghjorni per furmà una pellicola d'ossidu naturale. Una suluzione acquosa di FeCl3 (6,0% in pesu), stabilizzata à pH = 1,0 ± 0,01 cù HCl secondu e raccomandazioni ASTM, hè aduprata per accelerà a currusione di l'acciaiu inox55 perchè hè currusiva in presenza di ioni cloruri cù una forte capacità ossidante è un pH bassu. Norme ambientali G48 è A923. Immergete u campione in a suluzione di prova per 1 ora per ghjunghje à un statu quasi stazionariu prima di fà qualsiasi misurazione. Per i campioni in suluzione solida, furmati à caldu è laminati à fretu, e misurazioni di impedenza sò state effettuate à putenziali à circuitu apertu (OPC) di 0,39, 0,33 è 0,25 V, rispettivamente, in a gamma di frequenza da 1105 à 0,1 Hz cù una ampiezza di 5 mV. Tutti i testi chimichi sò stati ripetuti almenu 3 volte in e stesse cundizioni per assicurà a riproducibilità di i dati.
Per e misurazioni HE-SXRD, sò stati misurati blocchi d'acciaio duplex rettangulari di 1 × 1 × 1,5 mm3 per quantificà a cumpusizione di a fase di u fasciu di un wiggler d'alta energia Brockhouse à CLS, Canada56. A raccolta di dati hè stata effettuata in geometria Debye-Scherrer o geometria di trasmissione à temperatura ambiente. A lunghezza d'onda di i raggi X calibrata cù u calibratore LaB6 hè 0,212561 Å, chì currisponde à 58 keV, chì hè assai più alta di quella di Cu Kα (8 keV) cumunemente adupratu cum'è fonte di raggi X di laburatoriu. U campione era situatu à una distanza di 740 mm da u rilevatore. U vulume di rilevazione di ogni campione hè 0,2 × 0,3 × 1,5 mm3, chì hè determinatu da a dimensione di u fasciu è u spessore di u campione. Tutti i dati sò stati raccolti aduprendu un rilevatore d'area Perkin Elmer, un rilevatore di raggi X à pannellu pianu, pixel di 200 µm, 40 × 40 cm2 aduprendu un tempu di esposizione di 0,3 s è 120 fotogrammi.
E misurazioni X-PEEM di dui sistemi mudellu selezziunati sò state realizate à a stazione finale Beamline MAXPEEM PEEM in u laburatoriu MAX IV (Lund, Svezia). I campioni sò stati preparati in u listessu modu cum'è per e misurazioni elettrochimiche. I campioni preparati sò stati tenuti in aria per parechji ghjorni è degassati in una camera à ultra-altu vuoto prima di esse irradiati cù fotoni di sincrotrone. A risoluzione energetica di a linea di u fasciu hè stata ottenuta misurendu u spettru di rendimentu ionicu in a regione di eccitazione da N1s à 1\(\pi _g^ \ast\) vicinu à hv = 401 eV in N2 cù a dipendenza di l'energia di u fotone da E3/2, 57. I spettri di approssimazione anu datu ΔE (larghezza di a linea spettrale) di circa 0,3 eV in l'intervallu di energia misuratu. Dunque, a risoluzione di l'energia di a linea di fasciu hè stata stimata à E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 è u flussu ≈1012 ph/s utilizendu un monocromatore SX-700 mudificatu cù una reticola Si di 1200 linee mm−1 per u bordu Fe 2p L2,3, u bordu Cr 2p L2,3, u bordu Ni 2p L2,3 è u bordu Ce M4,5. Dunque, a risoluzione di l'energia di a linea di fasciu hè stata stimata à E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 è u flussu ≈1012 ph/s utilizendu un monocromatore SX-700 mudificatu cù una reticola Si di 1200 linee mm−1 per u bordu Fe 2p L2.3, u bordu Cr 2p L2.3, u bordu Ni 2p L2.3 è u bordu Ce M4.5. Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка было оценено как E/∆E = 700 э20, В В 20 поток ≈1012 ф/с при использовании модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200мд кромка 2p L2,3, кромка Cr 2p L2,3, кромка Ni 2p L2,3 и кромка Ce M4,5. Cusì, a risoluzione energetica di u canale di u fasciu hè stata stimata cum'è E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 è u flussu ≈1012 f/s utilizendu un monocromatore SX-700 mudificatu cù una reticolazione Si di 1200 linee/mm per u bordu Fe 2p L2,3, u bordu Cr 2p L2.3, u bordu Ni 2p L2.3, è u bordu Ce M4.5.因此，光束线能量分辨率估计为E/ΔE = 700 eV/0.3 eV > 2000 和通量≈1012 ph/s，通迨2彔怚迨0.3 eV > 2000线mm-1 光栅的改进的SX-700 单色器用于Fe 2p L2,3 边缘、Cr 2p L2,3 边缘、Ni 2p L2,3 和Ce边缘。因此 ， 光束线 能量 分辨率 为 为 为 为 δe = 700 EV/0.3 EV> 2000 和 ≈1012 彽 PH/S ， 因此 朦 为 朦1200 线 mm-1 光栅 改进 的 SX-700 单色器 于 于 于 用 用 用Fe 2p L2.3 边缘、Cr 2p 缘、Cr 2p L2.3込 L2.2.边缘和Ce M4.5 边缘。Cusì, quandu si usa un monocromatore SX-700 mudificatu cù una reticola Si di 1200 linee. 3, Cr bordu 2p L2.3, Ni bordu 2p L2.3 è Ce bordu M4.5.Energia di fotoni di scansione in passi di 0,2 eV. À ogni energia, l'imagine PEEM sò state registrate aduprendu un detector CMOS TVIPS F-216 accoppiatu à fibra cù 2 x 2 bins, chì furnisce una risoluzione di 1024 x 1024 pixel in un campu di vista di 20 µm. U tempu di esposizione di l'imagine era di 0,2 s, cù una media di 16 fotogrammi. L'energia di l'imagine fotoelettronica hè scelta in modu da furnisce u signale massimu di l'elettrone secundariu. Tutte e misurazioni sò state effettuate à incidenza nurmale aduprendu un fasciu di fotoni polarizatu linearmente. Più infurmazioni nantu à e misurazioni ponu esse truvate in un studiu precedente. Dopu avè studiatu a modalità di rilevazione di u rendimentu tutale di l'elettroni (TEY) è a so applicazione in X-PEEM49, a prufundità di prova di stu metudu hè stimata à circa 4-5 nm per u signale Cr è circa 6 nm per Fe. A prufundità Cr hè assai vicina à u spessore di u film d'ossidu (~ 4 nm)60,61 mentre a prufundità Fe hè più grande di u spessore. A XRD raccolta à u bordu di FeL hè una mistura di XRD d'ossidi di ferru è Fe0 da a matrice. In u primu casu, l'intensità di l'elettroni emessi vene da tutti i pussibili tipi d'elettroni chì cuntribuiscenu à TEY. Tuttavia, un signale di ferru puru richiede una energia cinetica più alta per chì l'elettroni passinu per u stratu d'ossidu finu à a superficia è sianu raccolti da l'analizzatore. In questu casu, u signale Fe0 hè principalmente duvutu à l'elettroni Auger LVV, è ancu à l'elettroni secundarii emessi da elli. Inoltre, l'intensità TEY cuntribuita da questi elettroni decade durante u percorsu di fuga di l'elettroni, riducendu ulteriormente a risposta spettrale di Fe0 in a mappa XAS di ferru.
L'integrazione di l'estrazione di dati in un cubu di dati (dati X-PEEM) hè una tappa chjave per l'estrazione di informazioni pertinenti (proprietà chimiche o fisiche) in un approcciu multidimensionale. U clustering K-means hè largamente utilizatu in parechji campi, cumpresi a visione artificiale, l'elaborazione di l'imagine, u ricunniscenza di mudelli senza supervisione, l'intelligenza artificiale è l'analisi classificatoria. Per esempiu, u clustering K-means hà avutu boni risultati in u clustering di dati d'imagine iperspettrali. In principiu, per i dati multi-feature, l'algoritmu K-means pò facilmente raggruppalli in basa à l'infurmazioni nantu à i so attributi (proprietà di l'energia di i fotoni). U clustering K-means hè un algoritmu iterativu per dividisce i dati in K gruppi senza sovrapposizione (cluster), induve ogni pixel appartene à un certu cluster secondu a distribuzione spaziale di l'inomogeneità chimica in a cumpusizione microstrutturale di l'acciaiu. L'algoritmu K-means include duie tappe: in a prima tappa, i K centroidi sò calculati, è in a seconda tappa, à ogni puntu hè assignatu un cluster cù i centroidi vicini. U centru di gravità di un cluster hè definitu cum'è a media aritmetica di i punti di dati (spettru XAS) per quellu cluster. Ci sò diverse distanze per definisce i centroidi vicini cum'è distanza euclidea. Per una maghjina d'input di px,y (induve x è y sò a risoluzione in pixel), CK hè u centru di gravità di u cluster; sta maghjina pò tandu esse segmentata (raggruppata) in K cluster aduprendu K-means63. I passi finali di l'algoritmu di clustering K-means sò:
Passu 2. Calcula l'appartenenza di tutti i pixel secondu u centroide attuale. Per esempiu, hè calculatu da a distanza euclidea d trà u centru è ogni pixel:
Passu 3 Assignate ogni pixel à u centroide u più vicinu. Dopu, ricalculate e K pusizioni di u centroide cum'è seguita:
Passu 4. Ripigliate u prucessu (equazioni (7) è (8)) finu à chì i centroidi cunvergenu. I risultati finali di a qualità di clustering sò fortemente correlati cù a megliu scelta di centroidi iniziali. Per a struttura di dati PEEM di l'imaghjini d'acciaiu, tipicamente X (x × y × λ) hè un cubu di dati di matrice 3D, mentre chì l'assi x è y rapprisentanu l'infurmazioni spaziali (risoluzione di pixel) è l'asse λ currisponde à un'immagine spettrale di energia di fotoni. L'algoritmu K-means hè utilizatu per esplorà e regioni d'interessu in i dati X-PEEM separendu i pixel (cluster o sottoblocchi) secondu e so caratteristiche spettrali è estraendu i migliori centroidi (profili spettrali XAS) per ogni analitu. cluster). Hè utilizatu per studià a distribuzione spaziale, i cambiamenti spettrali lucali, u cumpurtamentu d'ossidazione è i stati chimichi. Per esempiu, l'algoritmu di clustering K-means hè statu utilizatu per e regioni Fe L-edge è Cr L-edge in X-PEEM lavorati à caldu è laminati à fretu. Diversi numeri di K gruppi (regioni di microstruttura) sò stati testati per truvà i gruppi è i centroidi ottimali. Quandu questi numeri sò visualizati, i pixel sò riassignati à i centroidi di u gruppu currispondenti. Ogni distribuzione di culore currisponde à u centru di u gruppu, mustrendu a disposizione spaziale di l'uggetti chimichi o fisichi. I centroidi estratti sò cumminazzioni lineari di spettri puri.
I dati chì sustenenu i risultati di stu studiu sò dispunibili nantu à dumanda raghjonevule da l'autore rispettivu di u WC.
Sieurin, H. & Sandström, R. Tenacità à a frattura di un acciaio inox duplex saldatu. Sieurin, H. & Sandström, R. Tenacità à a frattura di un acciaio inox duplex saldatu. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Tenacità à a frattura di l'acciaiu inox duplex saldatu. 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. Tenacità à a frattura di l'acciai inossidabili duplex saldati.Britannia. Parte frazziunale. pelliccia. 73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Resistenza à a corrosione di l'acciai inossidabili duplex in acidi organici selezziunati è ambienti di acidi/cloruri organici. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Resistenza à a corrosione di l'acciai inossidabili duplex in acidi organici selezziunati è ambienti di acidi/cloruri organici.Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. è Van Der Merwe, J. Resistenza à a corrosione di l'acciai inossidabili duplex in ambienti cù certi acidi organici è acidi/cloridi organici. 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/氯化物环境不锈钢在选定的有机酸和有机酸/氯化物环境不锈钢在选定的有机酸/氯化物环境不锈钢在 Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相stainless steel在选定的organic酸和organic酸/chlorinated environment的耐而性性。Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh. è Van Der Merwe, J. Resistenza à a corrosione di l'acciai inossidabili duplex in ambienti selezziunati di acidi organici è acidi/cloridi organici.cunservante. Materiali è Metodi 57, 107–117 (2010).
Barrera, S. et al. Cumportamentu à corrosione-ossidativu di e leghe duplex Fe-Al-Mn-C. Materials 12, 2572 (2019).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Nova generazione d'acciai super duplex per a pruduzzione di gasu è petroliu per l'equipaggiamenti. Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. Nova generazione d'acciai super duplex per a pruduzzione di gasu è petroliu per l'equipaggiamenti.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Nova generazione d'acciai super duplex per l'attrezzature di pruduzzione di petroliu è gasu.Levkov L., Shurygin D., Dub V., Kosyrev K., Balikoev A. Nova generazione d'acciai super duplex per l'attrezzatura di pruduzzione di gasu è petroliu. Webinar E3S 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Studiu di u cumpurtamentu di deformazione à caldu di l'acciaiu inox duplex di qualità 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Studiu di u cumpurtamentu di deformazione à caldu di l'acciaiu inox duplex di qualità 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей сталиl 2507киL Metal. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Un Studiu di u Cumportamentu di Deformazione à Caldu di l'Acciaiu Inox Duplex di Tipu 2507. 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. è Utaisansuk, V. Investigazione di u cumpurtamentu di deformazione à caldu di l'acciaiu inox duplex di tipu 2507. Metallo.alma mater. trance. 48, 95–108 (2017).
Zhou, T. et al. Effettu di a laminazione à fretu cuntrullata nantu à a microstruttura è e proprietà meccaniche di l'acciaiu inox SAF 2507 super-duplex mudificatu cù ceriu. alma mater. a scienza. Britannia. A 766, 138352 (2019).
Zhou, T. et al. Proprietà strutturali è meccaniche indotte da a deformazione termica di l'acciaio inox SAF 2507 super-duplex mudificatu cù ceriu. J. Alma mater. serbatoi di almacenamiento. tecnulugia. 9, 8379–8390 (2020).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Effettu di l'elementi di terre rare nantu à u cumpurtamentu d'ossidazione à alta temperatura di l'acciaiu austeniticu. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Effettu di l'elementi di terre rare nantu à u cumpurtamentu d'ossidazione à alta temperatura di l'acciaiu austeniticu.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. è Zheng K. Influenza di l'elementi di terre rare nantu à u cumpurtamentu di l'acciaiu austeniticu sottu à l'ossidazione à alta temperatura. 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. è Zheng K. Influenza di l'elementi di terre rare nantu à u cumpurtamentu di l'acciai austenitici à l'ossidazione à alta temperatura.koros. a scienza. 164, 108359 (2020).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Effetti di Ce nantu à a microstruttura è e proprietà di l'acciai inossidabili superferritici 27Cr-3.8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Effetti di Ce nantu à a microstruttura è e proprietà di l'acciai inossidabili superferritici 27Cr-3.8Mo-2Ni.Li Y., Yang G., Jiang Z., Chen K. è Sun S. Influenza di Se nantu à a microstruttura è e proprietà di l'acciai inossidabili superferritici 27Cr-3,8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Ce 对27Cr-3.8Mo-2Ni 超铁素体不锈钢的显微组织和性能的影响 Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Effetti di Ce nantu à a microstruttura è e proprietà di l'acciaio inox super-acciaio 27Cr-3.8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Влияние Ce на микроструктуру и свойства суперферритной нержавеюющ-ей нержавеюющ-лей, 87C-2. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Effettu di Ce nantu à a microstruttura è e proprietà di l'acciaiu inox superferriticu 27Cr-3,8Mo-2Ni.Segnu di ferru. Steelmak 47, 67–76 (2020).