Nature.com сайтына кіргеніңіз үшін рахмет.Сіз пайдаланып жатқан шолғыш нұсқасында шектеулі CSS қолдауы бар.Ең жақсы тәжірибе үшін жаңартылған шолғышты пайдалануды ұсынамыз (немесе Internet Explorer шолғышында үйлесімділік режимін өшіріңіз).Әзірше, үздіксіз қолдауды қамтамасыз ету үшін біз сайтты стильсіз және JavaScriptсіз көрсетеміз.
Кеңінен қолданылатын тот баспайтын болат және оның соғылған нұсқалары хром оксидінен тұратын пассивация қабатының арқасында қоршаған орта жағдайында коррозияға төзімді.Болаттың коррозиясы мен эрозиясы дәстүрлі түрде осы қабаттардың бұзылуымен байланысты, бірақ бетінің біртексіздігінің шығу тегіне байланысты сирек микроскопиялық деңгейде.Бұл жұмыста спектроскопиялық микроскопия және химометриялық талдау арқылы анықталған наноөлшемді бетінің химиялық гетерогенділігі оның ыстық деформация әрекеті кезінде суық прокатталған церий модификацияланған супер дуплексті баспайтын болат 2507 (SDSS) ыдырауы мен коррозиясында күтпеген жерден басым болады.басқа жақ.Рентгендік фотоэлектрондық микроскоп табиғи Cr2O3 қабатының салыстырмалы түрде біркелкі жабылғанын көрсеткенімен, салқын илектелген SDSS Fe/Cr оксиді қабатында Fe3+ бай наноаралдардың локализацияланған таралуына байланысты нашар пассивация нәтижелерін көрсетті.Атом деңгейіндегі бұл білім тот баспайтын болаттан жасалған коррозияны терең түсінуге мүмкіндік береді және ұқсас жоғары легирленген металдардың коррозиясымен күресуге көмектеседі деп күтілуде.
Тот баспайтын болаттың өнертабысынан бастап феррохром қорытпаларының коррозияға төзімділігі хромға жатқызылды, ол көптеген орталарда пассивтенетін әрекетті көрсететін күшті оксид/оксигидроксид құрайды.Кәдімгі (аустениттік және ферритті) тот баспайтын болаттармен салыстырғанда, коррозияға төзімділігі жоғары супер дуплексті баспайтын болаттар (SDSS) жоғары механикалық қасиеттерге ие1,2,3.Механикалық беріктігінің артуы жеңілірек және ықшам конструкцияларға мүмкіндік береді.Керісінше, үнемді SDSS шұңқырлар мен жарықшақтардың коррозиясына жоғары төзімділікке ие, нәтижесінде қызмет ету мерзімі ұзарады және ластануды бақылауда, химиялық контейнерлерде және теңіздегі мұнай-газ өнеркәсібінде кеңірек қолданылады4.Дегенмен, термиялық өңдеу температурасының тар диапазоны және нашар қалыптасу оның кең практикалық қолданылуына кедергі келтіреді.Сондықтан SDSS жоғарыда аталған қасиеттерді жақсарту үшін өзгертілді.Мысалы, Ce модификациясы және N 6, 7, 8 жоғары қосындылары 2507 SDSS (Ce-2507) енгізілген.Массасы 0,08% сирек жер элементінің (Се) қолайлы концентрациясы DSS механикалық қасиеттеріне пайдалы әсер етеді, өйткені ол дәннің тазартылуын және дән шекарасының беріктігін жақсартады.Тозуға және коррозияға төзімділік, созылу және аққыштық беріктігі, сондай-ақ ыстықта өңдеуге қабілеттілік жақсарды9.Азоттың көп мөлшері қымбат тұратын никельді алмастыра алады, бұл SDSS-ті үнемді етеді10.
Жақында SDSS тамаша механикалық қасиеттерге қол жеткізу үшін әртүрлі температураларда (төмен температурада, суық және ыстық) пластикалық деформацияланған6,7,8.Дегенмен, SDSS-тің тамаша коррозияға төзімділігі бетінде жұқа оксидті қабықшаның болуына байланысты, оған дән шекаралары әртүрлі көптеген фазалардың болуы, қажетсіз тұнбалар және әртүрлі реакциялар сияқты көптеген факторлар әсер етеді.әртүрлі аустениттік және ферритті фазалардың ішкі біртекті емес микроқұрылымы деформацияланған 7 .Сондықтан мұндай пленкалардың микродомендік қасиеттерін электронды құрылым деңгейінде зерттеу SDSS коррозиясын түсіну үшін шешуші мәнге ие және күрделі эксперименттік әдістерді қажет етеді.Осы уақытқа дейін Auger электронды спектроскопиясы11 және рентгендік фотоэлектрондық спектроскопия12,13,14,15 сияқты бетке сезімтал әдістер, сондай-ақ қатты рентгендік фотоэлектрондық фотоэлектрондар жүйесі нано масштабта кеңістіктің әртүрлі нүктелеріндегі бір элементтің химиялық күйлерін ажыратады, бірақ жиі бөле алмайды.Бірнеше соңғы зерттеулер хромның жергілікті тотығуын 17 аустениттік баспайтын болаттың, 18 мартенситті тот баспайтын болаттың және SDSS 19, 20 байқалған коррозия әрекетімен байланыстырды. Дегенмен, бұл зерттеулер негізінен Cr гетерогенділігінің әсеріне (мысалы, Cr3+ тотығуға төзімділігіне) назар аударды.Элементтердің тотығу дәрежелеріндегі бүйірлік гетерогенділікке темір оксидтері сияқты құрамдас элементтері бірдей әртүрлі қосылыстар себеп болуы мүмкін.Бұл қосылыстар бір-біріне жақын орналасқан термомеханикалық өңделген шағын өлшемді тұқым қуалайды, бірақ құрамы мен тотығу дәрежесі бойынша ерекшеленеді16,21.Сондықтан оксидті қабықшалардың бұзылуын анықтау, содан кейін шұңқырлар микроскопиялық деңгейде беттің біртекті еместігін түсінуді талап етеді.Осы талаптарға қарамастан, тотығудың бүйірлік гетерогенділігі, әсіресе нано/атомдық шкаладағы темір сияқты сандық бағалаулар әлі де жоқ және олардың коррозияға төзімділік үшін маңыздылығы әлі зерттелмеген.Соңғы уақытқа дейін әртүрлі элементтердің химиялық күйі, мысалы, Fe және Ca, болат үлгілерінде сандық түрде наноөлшемді синхротрондық сәулелену қондырғыларында жұмсақ рентгендік фотоэлектрондық микроскопия (X-PEEM) көмегімен сипатталды.Химиялық сезімтал рентгендік абсорбциялық спектроскопия (XAS) әдістерімен біріктірілген X-PEEM жоғары кеңістіктік және спектрлік ажыратымдылықпен XAS өлшеуге мүмкіндік береді, элемент құрамы мен оның химиялық күйі туралы нанометрлік шкалаға дейінгі кеңістіктік рұқсатпен химиялық ақпаратты қамтамасыз етеді 23 .Микроскоппен инициация орнын бұл спектроскопиялық бақылау жергілікті химиялық тәжірибелерді жеңілдетеді және Fe қабатындағы бұрын зерттелмеген химиялық өзгерістерді кеңістікте көрсете алады.
Бұл зерттеу наносөлшемдегі химиялық айырмашылықтарды анықтаудағы PEEM артықшылықтарын кеңейтеді және Ce-2507 коррозиясының әрекетін түсіну үшін атомдық деңгейдегі беттік талдау әдісін ұсынады.Ол статистикалық көріністе берілген химиялық күйлерімен бірге қатысатын элементтердің ғаламдық химиялық құрамын (гетерогенділігін) картаға түсіру үшін K-орташа кластерлік химометриялық деректерді24 пайдаланады.Хром оксиді қабықшасының бұзылуынан туындаған коррозияның дәстүрлі жағдайынан айырмашылығы, қазіргі нашар пассивация және нашар коррозияға төзімділік Fe/Cr оксиді қабатының жанындағы локализацияланған Fe3+ бай наноаралдарымен байланысты, бұл қорғаныс оксидтерінің нәтижесі болуы мүмкін.Бұзылу орнында коррозияны тудыратын пленка пайда болады.
Деформацияланған SDSS 2507 коррозиялық әрекеті алдымен электрохимиялық өлшеулер арқылы бағаланды.Суретте.1-суретте бөлме температурасында FeCl3 қышқылды (рН = 1) су ерітінділеріндегі таңдалған үлгілер үшін Nyquist және Bode қисықтары көрсетілген.Таңдалған электролит пассивациялық пленканың ыдырау үрдісін сипаттайтын күшті тотықтырғыш ретінде әрекет етеді.Материал бөлме температурасында тұрақты шұңқырға ұшырамаса да, бұл талдаулар ықтимал бұзылу оқиғалары мен коррозиядан кейінгі процестер туралы түсінік берді.Эквивалентті схема (1d-сурет) электрохимиялық кедергі спектроскопиясының (EIS) спектрлеріне сәйкес келу үшін пайдаланылды және сәйкес фитинг нәтижелері 1-кестеде көрсетілген. Өңделген ерітінді мен ыстық өңделген үлгілерді сынау кезінде толық емес жарты шеңберлер пайда болды, ал сәйкес сығылған жарты шеңберлер суықтай илектелді (1б-сурет).EIS спектрінде жартылай шеңбер радиусын поляризация кедергісі (Rp)25,26 ретінде қарастыруға болады.1-кестеде өңделген SDSS ерітіндісінің Rp шамамен 135 кОм см-2 құрайды, бірақ ыстық өңделген және салқын илектелген SDSS үшін сәйкесінше 34,7 және 2,1 кОм см-2 мәндерін көре аламыз.Rp-нің бұл айтарлықтай төмендеуі пластикалық деформацияның пассивацияға және коррозияға төзімділігіне зиянды әсерін көрсетеді, бұл алдыңғы есептер 27, 28, 29, 30 көрсетілген.
a Nyquist, b, c Дене кедергісі мен фазалық диаграммалары және d үшін балама схема үлгісі, мұнда RS - электролит кедергісі, Rp - поляризация кедергісі және QCPE - идеалды емес сыйымдылықты (n) модельдеу үшін пайдаланылатын тұрақты фазалық элемент оксиді .EIS өлшемдері жүктемесіз потенциалда жүргізілді.
Бірінші ретті константалар Bode диаграммасында көрсетілген және жоғары жиілікті плато RS26 электролит кедергісін білдіреді.Жиілік азайған сайын кедергі өседі және сыйымдылықтың басымдылығын көрсететін теріс фазалық бұрыш табылады.Фазалық бұрыш салыстырмалы түрде кең жиілік диапазонында өзінің ең үлкен мәнін сақтай отырып, жоғарылайды, содан кейін төмендейді (1c-сурет).Дегенмен, барлық үш жағдайда бұл максималды мән әлі де 90°-тан аз, бұл сыйымдылық дисперсиясына байланысты идеалды емес сыйымдылықты көрсетеді.Осылайша, QCPE тұрақты фазалық элементі (CPE) беттің кедір-бұдырлығынан немесе біртекті еместігінен, әсіресе атомдық масштабта, фракталдық геометрияда, электрод кеуектілігінде, біркелкі емес потенциалда және бетке тәуелді ток таралуы бойынша алынған фазааралық сыйымдылықтың таралуын көрсету үшін қолданылады.Электрод геометриясы31,32.CPE кедергісі:
мұндағы j – жорамал сан және ω – бұрыштық жиілік.QCPE - электролиттің белсенді ашық аймағына пропорционал жиілікке тәуелсіз тұрақты.n - конденсатордың идеалды сыйымдылық әрекетінен ауытқуын сипаттайтын өлшемсіз қуат саны, яғни n 1-ге жақын болған сайын, CPE таза сыйымдылыққа жақынырақ, ал егер n нөлге жақын болса, ол қарсылық болып табылады.1-ге жақын n-дің шамалы ауытқуы поляризацияны сынаудан кейін беттің идеалды емес сыйымдылығын көрсетеді.Суық илектелген SDSS QCPE ұқсас өнімдерге қарағанда әлдеқайда жоғары, бұл бетінің сапасы біркелкі емес екенін білдіреді.
Тот баспайтын болаттардың коррозияға төзімділік қасиеттерінің көпшілігіне сәйкес, SDSS салыстырмалы жоғары Cr мазмұны бетінде пассивті қорғаныш оксидті қабықтың болуына байланысты SDSS-тің жоғары коррозияға төзімділігіне әкеледі17.Бұл пассивтендіргіш пленка әдетте Cr3+ оксидтеріне және/немесе гидроксидтеріне бай, негізінен Fe2+, Fe3+ оксидтерін және/немесе (окси) гидроксидтерді біріктіреді 33 .Бетінің біркелкілігіне, пассивтенетін оксид қабатына және микроскопиялық кескіндермен анықталған бетінде көрінетін сынықтың болмауына қарамастан6,7 ыстық өңделген және суықтай илектелген SDSS коррозияға қарсы әрекеті әртүрлі, сондықтан болаттың деформациялық микроқұрылымы мен құрылымдық сипаттамасын терең зерттеуді талап етеді.
Деформацияланған тот баспайтын болаттың микроқұрылымы ішкі және синхротронды жоғары энергиялы рентген сәулелерінің көмегімен сандық түрде зерттелді (қосымша 1, 2 суреттер).Толық талдау Қосымша ақпаратта берілген.Бұл негізінен негізгі фазаның түріне сәйкес келсе де, қосымша 1-кестеде келтірілген фазалардың көлемдік үлестерінде айырмашылықтар табылды. Айырмашылық фотондардың әртүрлі энергия көздерімен рентгендік дифракцияны қолдану арқылы анықтау тереңдігіне жататын беттегі гетерогенді фазалық фракцияға және көлемдік фракцияға (XRD) байланысты болуы мүмкін.Зертханалық көзден XRD арқылы анықталған салқын илек үлгілеріндегі аустениттің салыстырмалы түрде жоғары үлесі пассивацияның жақсырақ екенін және одан кейін коррозияға төзімділігін көрсетеді35, ал дәлірек және статистикалық нәтижелер фазалық пропорциялардағы қарама-қарсы тенденцияларды көрсетеді.Сонымен қатар, болаттың коррозияға төзімділігі сонымен қатар термомеханикалық өңдеу кезінде пайда болатын түйіршіктердің тазарту дәрежесіне, түйір өлшемдерінің кішіреюіне, микродеформациялардың жоғарылауына және дислокация тығыздығына байланысты болады36,37,38.Ыстық өңделген үлгілер микрон өлшемді дәндерді көрсететін түйіршікті сипатта болады, ал салқын илектелген үлгілерде байқалған тегіс сақиналар (қосымша 3-сурет) алдыңғы жұмыста6 дәннің наноөлшемге дейін айтарлықтай нақтыланғанын көрсетеді, бұл пленка пассивациясына ықпал етуі керек.коррозияға төзімділікті қалыптастыру және арттыру.Дислокацияның жоғары тығыздығы әдетте электрохимиялық өлшемдерге жақсы сәйкес келетін шұңқырға төзімділіктің төмендеуімен байланысты.
X-PEEM көмегімен элементар элементтердің микродомендерінің химиялық күйлерінің өзгерістері жүйелі түрде зерттелді.Легірлеуші ​​элементтердің көптігіне қарамастан, мұнда Cr, Fe, Ni және Ce39 таңдалды, себебі Cr пассивация пленкасының қалыптасуының негізгі элементі болып табылады, Fe болаттағы негізгі элемент болып табылады, ал Ni пассивацияны күшейтеді және феррит-аустениттік фаза құрылымын және Се модификациясының мақсатын теңестіреді.Синхротрондық сәулеленудің энергиясын реттеу арқылы RAS бетінен Cr (L2.3 шеті), Fe (L2.3 жиегі), Ni (L2.3 жиегі) және Ce (M4.5 жиегі) негізгі белгілерімен қапталған.ыстық қалыптау және суық илемдеу Ce-2507 SDSS.Сәйкес деректерді талдау жарияланған деректермен қуат калибрлеуін қосу арқылы орындалды (мысалы, Fe L2 бойынша XAS 40, 41, 3 жиектер).
Суретте.2-суретте ыстық өңделген (2а-сурет) және салқын илектелген (2d-сурет) Ce-2507 SDSS және Cr және Fe L2,3 сәйкес XAS жиектері жеке белгіленген орындарда X-PEEM кескіндері көрсетілген.XAS L2,3 шеті 2p3/2 (L3 шеті) және 2p1/2 (L2 жиегі) спин-орбитаның бөліну деңгейлерінде электронды фотоқозудан кейінгі бос 3d күйлерін зондтайды.Cr валенттілігі туралы ақпарат XAS-тан L2,3 жиегінде 2б, е-суретте алынды.Төрешілермен салыстыру.42,43 Cr2O3 ионына сәйкес октаэдрлік Cr3+ көрсететін A (578,3 эВ), В (579,5 эВ), С (580,4 эВ) және D (582,2 эВ) деп аталатын L3 жиегіне жақын төрт шыңның байқалғанын көрсетті.Эксперименттік спектрлер b және e панелінде көрсетілген теориялық есептеулермен келіседі, Cr L2.3 интерфейсіндегі кристалдық өрістің 2,0 eV44 кристалдық өрісін пайдалану арқылы бірнеше есептеулерден алынған.Ыстық өңделген және суықтай илектелген SDSS екі беті салыстырмалы түрде біркелкі Cr2O3 қабатымен қапталған.
b Cr L2.3 жиегіне және c Fe L2.3 жиегіне сәйкес термиялық деформацияланған SDSS X-PEEM термиялық кескіні, d e Cr L2.3 жиегіне және f Fe L2 .3 жиегіне сәйкес келетін салқын илектелген SDSS X-PEEM термиялық кескіні ( f).XAS спектрлері термиялық кескіндерде (a, d) белгіленген әртүрлі кеңістіктік орындарда сызылған, (b) және (e) тармақтарындағы қызғылт сары нүктелі сызықтар кристалдық өріс мәні 2,0 эВ болатын Cr3+ симуляцияланған XAS спектрлерін білдіреді.X-PEEM кескіндері үшін кескіннің оқылуын жақсарту үшін термиялық палитраны пайдаланыңыз, мұнда көктен қызылға дейінгі түстер рентген сәулесін сіңіру қарқындылығына (төменнен жоғарыға дейін) пропорционал болады.
Осы металдық элементтердің химиялық ортасына қарамастан, екі үлгі үшін де Ni және Ce легирленген элементтердің қосындыларының химиялық күйі өзгеріссіз қалды.Қосымша сызба.5-9-суреттер ыстық өңделген және суықтай илектелген үлгілердің бетіндегі әртүрлі позициялардағы Ni және Ce үшін X-PEEM кескіндерін және сәйкес XAS спектрлерін көрсетеді.Ni XAS ыстық өңделген және суықтай илектелген үлгілердің бүкіл өлшенген бетіндегі Ni2+ тотығу күйлерін көрсетеді (Қосымша талқылау).Айта кету керек, ыстықтай өңделген үлгілерде Ce-ның XAS сигналы байқалмады, ал суықтай илектелген үлгілерде Ce3+ спектрі байқалды.Суық илектелген үлгілерде Ce дақтарын бақылау Ce негізінен тұнба түрінде пайда болатынын көрсетті.
Термиялық деформацияланған SDSS-де Fe L2,3 шетінде ХАС-тың жергілікті құрылымдық өзгерісі байқалмады (2c-сурет).Дегенмен, Fe матрицасы 2f-суретте көрсетілгендей, салқын илектелген SDSS-тің кездейсоқ таңдалған жеті нүктесінде өзінің химиялық күйін микро-аймақтық түрде өзгертеді.Сонымен қатар, 2f-суретте таңдалған жерлерде Fe күйінің өзгерістері туралы нақты түсінік алу үшін кішігірім дөңгелек аймақтар таңдалған жергілікті жер бетін зерттеу (3-сурет және қосымша сурет 10) жүргізілді.α-Fe2O3 жүйелерінің Fe L2,3 жиектерінің және Fe2+ октаэдрлік оксидтерінің XAS спектрлері 1,0 (Fe2+) және 1,0 (Fe3+)44 кристалдық өрістерін пайдаланып, көп кристалдық өрісті есептеулер арқылы модельденді. Біз α-Fe2O3 және γ-Fe2O3 әртүрлі жергілікті симметрияларға ие екенін атап өтеміз45,46, Fe3O4 Fe2+ және Fe3+,47 және FeO45 формальды екі валентті Fe2+ оксиді (3d6) ретінде қосындысы бар. Біз α-Fe2O3 және γ-Fe2O3 әртүрлі жергілікті симметрияларға ие екенін атап өтеміз45,46, Fe3O4 Fe2+ және Fe3+,47 және FeO45 формальды екі валентті Fe2+ оксиді (3d6) ретінде қосындысы бар.α-Fe2O3 және γ-Fe2O3 әртүрлі жергілікті симметрияларға ие екенін ескеріңіз45,46, Fe3O4 Fe2+ және Fe3+,47 және FeO45-ті формальды екі валентті оксид Fe2+ (3d6) түрінде біріктіреді.α-Fe2O3 және γ-Fe2O3 әртүрлі жергілікті симметрияларға ие екенін ескеріңіз45,46, Fe3O4 Fe2+ және Fe3+,47 комбинациясы бар және FeO45 формальды екі валентті Fe2+ оксиді (3d6) ретінде әрекет етеді.α-Fe2O3 құрамындағы барлық Fe3+ иондары тек Oh позицияларына ие, ал γ-Fe2O3 әдетте Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3] мысалы, позициялардағы бос орындары бар O4 шпинельімен көрсетіледі.Демек, γ-Fe2O3 құрамындағы Fe3+ иондары Td және Oh позицияларына ие.Алдыңғы мақалада айтылғандай45, екеуінің қарқындылық қатынасы әртүрлі болғанымен, олардың қарқындылық қатынасы, мысалы/t2g ≈1, ал бұл жағдайда байқалған қарқындылық коэффициенті, мысалы,/t2g шамамен 1. Бұл қазіргі жағдайда тек Fe3+ болуы мүмкіндігін жоққа шығарады.Fe2+ ​​және Fe3+ екеуі де Fe3O4 жағдайын қарастыратын болсақ, Fe үшін әлсіз (күшті) L3 шеті бар екені белгілі бірінші мүмкіндік бос t2g күйлерінің азырақ (үлкен) санын көрсетеді.Бұл Fe2+ (Fe3+) қатысты, бұл жоғарылаудың бірінші ерекшелігі Fe2+47 құрамының жоғарылауын көрсететінін көрсетеді.Бұл нәтижелер композиттердің суықтай илектеу бетінде Fe2+ және γ-Fe2O3, α-Fe2O3 және/немесе Fe3O4 қатар болуы басым екенін көрсетеді.
XAS спектрлерінің (a, c) және (b, d) ұлғайтылған фотоэлектронды термобейнелеу кескіндері, 2-суретте таңдалған аймақтардың 2 және E ішіндегі әртүрлі кеңістіктік позицияларда Fe L2,3 жиегін кесіп өтеді.2d.
Алынған тәжірибелік деректер (4а-сурет және қосымша 11-сурет) сызбаға салынған және таза қосылыстар 40, 41, 48 деректерімен салыстырылған. Тәжірибеде байқалған Fe L-жиегі XAS спектрлерінің үш түрлі түрі (XAS- 1, XAS-2 және XAS-3: 4a-сурет).Атап айтқанда, 3b-суреттегі 2-a спектрі (XAS-1 деп белгіленген), одан кейін 2-b спектрі (XAS-2 таңбаланған) барлық анықтау аймағында байқалды, ал E-3 сияқты спектрлер 3d суретінде (XAS-3 таңбаланған) байқалды, нақты орындарда байқалды.Әдетте, зерттелетін үлгідегі бар валенттік күйлерді анықтау үшін төрт параметр пайдаланылды: (1) L3 және L2 спектрлік сипаттамалары, (2) L3 және L2 сипаттамаларының энергетикалық позициялары, (3) L3-L2 энергия айырмашылығы., ( 4) L2/L3 қарқындылық қатынасы.Көрнекі бақылауларға сәйкес (4а-сурет) барлық үш Fe компоненті, атап айтқанда, Fe0, Fe2+ және Fe3+ зерттелетін SDSS бетінде бар.Есептелген интенсивтілік коэффициенті L2/L3 сонымен қатар барлық үш компоненттің бар екенін көрсетті.
a Бақыланған үш түрлі эксперименттік деректері бар Fe симуляцияланған XAS спектрлері (XAS-1, XAS-2 және XAS-3 тұтас сызықтары 2 және 3-суреттегі 2-a, 2-b және E-3 сәйкес келеді) Салыстыру , кристалдық өріс мәндері 1,0 эВ және AS5 өлшенген XAS, сәйкесінше 1, X деректерімен Fe2+, Fe3+ октаэдрлері. AS-2, XAS-3) және сәйкес оңтайландырылған LCF деректері (тұтас қара сызық), сондай-ақ Fe3O4 (Fe аралас күйі) және Fe2O3 (таза Fe3+) стандарттары бар XAS-3 спектрлері түрінде.
Темір оксидінің құрамын сандық анықтау үшін 40, 41, 48 үш стандартының сызықтық комбинациясы (LCF) пайдаланылды.LCF 4b-d суретте көрсетілгендей ең жоғары контрастты көрсететін үш таңдалған Fe L-жиегі XAS спектрі үшін жүзеге асырылды, атап айтқанда XAS-1, XAS-2 және XAS-3.LCF фитингтері үшін 10% Fe0 барлық жағдайларда ескерілді, өйткені біз барлық деректерде кішкене кертпешікті байқадық, сонымен қатар металл темір болаттың негізгі құрамдас бөлігі болып табылады. Шынында да, Fe (~6 нм)49 үшін X-PEEM сынақ тереңдігі тотығу қабатының болжамды қалыңдығынан (сәл > 4 нм) үлкен, бұл пассивация қабатының астындағы темір матрицасынан (Fe0) сигналды анықтауға мүмкіндік береді. Шынында да, Fe (~6 нм)49 үшін X-PEEM сынақ тереңдігі тотығу қабатының болжамды қалыңдығынан (сәл > 4 нм) үлкен, бұл пассивация қабатының астындағы темір матрицасынан (Fe0) сигналды анықтауға мүмкіндік береді. Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм)49 үлкен, чем предполагаемая толщина слоя окисления (неймного > 4 нм), ол железной матрицы (Fe0) под пассивирующимнен обнаружить сигнал береді. Шынында да, Fe (~6 нм)49 үшін X-PEEM зонды тереңдігі тотығу қабатының болжанған қалыңдығынан (сәл >4 нм) үлкен, бұл пассивация қабатының астындағы темір матрицасынан (Fe0) сигналды анықтауға мүмкіндік береді.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 浸m！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 （fe0） 的。 （fe0）信号Фактически, глубина обнаружения Fe (~ 6 нм) 49 с помощью X-PEEM больше, чем предполагаемая толщина оксидного слоя (неймного > 4 нм), бұл позитивті сигналдан железвиді матрицы (Fe0) төмен. Шын мәнінде, X-PEEM арқылы Fe (~6 нм) 49 анықтау тереңдігі оксид қабатының күтілетін қалыңдығынан (сәл > 4 нм) үлкен, бұл пассивация қабатының астындағы темір матрицасынан (Fe0) сигналды анықтауға мүмкіндік береді. .Бақыланатын эксперименттік деректер үшін мүмкін болатын ең жақсы шешімді табу үшін Fe2+ және Fe3+ әртүрлі комбинациялары орындалды.Суретте.4b Fe2+ және Fe3+ комбинациясы үшін XAS-1 спектрін көрсетеді, мұнда Fe2+ және Fe3+ пропорциялары шамамен 45%-ға ұқсас болды, бұл Fe аралас тотығу күйлерін көрсетеді.XAS-2 спектрі үшін Fe2+ және Fe3+ пайызы сәйкесінше ~30% және 60% болады.Fe2+ ​​Fe3+ қарағанда аз.Fe2+ ​​мен Fe3 қатынасы 1:2 тең, Fe3O4 Fe иондары арасындағы бірдей қатынаста түзілуі мүмкін дегенді білдіреді.Сонымен қатар, XAS-3 спектрі үшін Fe2+ және Fe3+ пайызы ~10% және 80% болады, бұл Fe2+-тің Fe3+-қа жоғарырақ түрленуін көрсетеді.Жоғарыда айтылғандай, Fe3+ α-Fe2O3, γ-Fe2O3 немесе Fe3O4 болуы мүмкін.Fe3+ ең ықтимал көзін түсіну үшін XAS-3 спектрі 4e суретінде әртүрлі Fe3+ стандарттарымен сызылған, бұл В шыңын қарастырған кезде екі стандартқа да ұқсастықты көрсетеді.Дегенмен, иық шыңдарының қарқындылығы (A: Fe2+ бастап) және B/A қарқындылық қатынасы XAS-3 спектрінің жақын екенін, бірақ γ-Fe2O3 спектрімен сәйкес келмейтінін көрсетеді.γ-Fe2O3 көлемді мөлшерімен салыстырғанда, A SDSS Fe 2p XAS шыңы сәл жоғары қарқындылыққа ие (4e-сурет), бұл Fe2+ жоғары қарқындылығын көрсетеді.XAS-3 спектрі Fe3+ Oh және Td позицияларында болатын γ-Fe2O3 спектріне ұқсас болғанымен, әртүрлі валенттік күйлерді анықтау және тек L2,3 жиегі немесе L2/L3 қарқындылық қатынасы бойынша координациялау проблема болып қала береді.соңғы спектрге әсер ететін әртүрлі факторлардың күрделілігіне байланысты үздіксіз талқылау тақырыбы41.
Жоғарыда сипатталған қызығушылық танытатын таңдалған аймақтардың химиялық күйіндегі спектрлік айырмашылықтардан басқа, Cr және Fe негізгі элементтерінің жаһандық химиялық гетерогенділігі де K-орташа кластерлеу әдісін пайдаланып үлгі бетінде алынған барлық XAS спектрлерін жіктеу арқылы бағаланды..Жиектер профильдері Cr L суретте көрсетілген ыстық өңделген және суықтай илектелген үлгілерде кеңістікте бөлінген екі оңтайлы кластерді қалыптастыру үшін орнатылған.5. XAS Cr спектрлерінің екі центроидтары салыстырмалы болғандықтан, ешқандай жергілікті құрылымдық өзгерістер ұқсас болып қабылданбайтыны анық.Екі кластердің бұл спектрлік пішіндері Cr2O342-ге сәйкес келетіндермен дерлік бірдей, бұл Cr2O3 қабаттарының SDSS-де салыстырмалы түрде біркелкі орналасқанын білдіреді.
Cr L K-жиек аймағының кластерлерін білдіреді, ал b сәйкес XAS центроидтары.K-орталарының X-PEEM салқындатылған SDSS салыстыруының нәтижелері: c Cr L2.3 K-орташаларының кластерлерінің шеткі аймағы және d сәйкес XAS центроидтары.
Күрделі FeL жиегі карталарын суреттеу үшін, сәйкесінше, ыстық өңделген және суықтай илектелген үлгілер үшін төрт және бес оңтайландырылған кластерлер және олармен байланысты центроидтар (спектрлік профильдер) пайдаланылды.Сондықтан Fe2+ және Fe3+ пайызын (%) 4-суретте көрсетілген LCF орнату арқылы алуға болады.Беттік оксидті қабықтың микрохимиялық біртекті еместігін анықтау үшін Fe0 функциясы ретінде псевдоэлектродтық потенциал Epseudo пайдаланылды.Эпсевдо шамамен араластыру ережесімен бағаланады,
мұндағы \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) тең \(\rm{Fe} + 2e^ – \ - \rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), сәйкесінше 0,440 және 0,036 В.Потенциалы төмен аймақтарда Fe3+ қосылысы жоғары болады.Термиялық деформацияланған үлгілердегі потенциалдың таралуы шамамен 0,119 В максималды өзгеруімен қабаттық сипатқа ие (6а, б-сурет).Бұл потенциалды бөлу жер бетінің топографиясымен тығыз байланысты (6а-сурет).Астыңғы ламинарлы интерьерде позицияға тәуелді басқа өзгерістер байқалмады (6б-сурет).Керісінше, салқын илектелген SDSS-де әртүрлі құрамындағы Fe2+ және Fe3+ бар бір-біріне ұқсамайтын оксидтерді қосу үшін псевдопотенциалдың біркелкі емес сипатын байқауға болады (6в, г-сурет).Fe3+ оксидтері және/немесе (окси) гидроксидтері болаттағы тоттың негізгі құрамдас бөлігі болып табылады және оттегі мен суды өткізеді50.Бұл жағдайда Fe3+-қа бай аралдар жергілікті таралған деп саналады және коррозияға ұшыраған аумақтар деп санауға болады.Бұл ретте белсенді коррозия учаскелерін локализациялаудың көрсеткіші ретінде потенциалдың абсолютті мәні емес, потенциал өрісіндегі градиент пайдаланылуы мүмкін.Суық илектелген SDSS бетінде Fe2+ және Fe3+ біркелкі емес таралуы жергілікті химияны өзгерте алады және оксидті қабықтың бұзылуы мен коррозия реакцияларында практикалық белсенді беттік ауданды қамтамасыз ете алады, осылайша негізгі металл матрицасының үздіксіз коррозиясына мүмкіндік береді, нәтижесінде ішкі коррозия.қасиеттердің гетерогенділігі және пассивтендіруші қабаттың қорғаныс қасиеттерінің төмендеуі.
K-кластерлер мен сәйкес XAS центроидтары ыстық деформацияланған X-PEEM айнымалы токтың Fe L2.3 шетіндегі аймақта және салқын илектелген SDSS df.a, d K-X-PEEM кескіндерінде қабаттастырылған кластерлік сызбаларды білдіреді.Есептелген псевдоэлектродтық потенциал (Эпсевдо) K-орташа кластер сызбасымен бірге айтылады.X-PEEM кескінінің жарықтылығы, 2-суреттегі түс сияқты, рентген сәулесін сіңіру қарқындылығына пропорционал.
Салыстырмалы түрде біркелкі Cr, бірақ Fe-нің әртүрлі химиялық күйі ыстық өңделген және суықтай илектелген Ce-2507 оксидті қабықтың әртүрлі зақымдалуына және коррозия үлгілеріне әкеледі.Суық илемделген Ce-2507 бұл қасиеті жақсы зерттелген.Бұл дерлік бейтарап жұмыста қоршаған ауада Fe оксидтері мен гидроксидтерінің түзілуіне қатысты реакциялар келесідей:
Жоғарыда көрсетілген реакциялар X-PEEM талдауына негізделген келесі сценарийлерде орын алады.Fe0-ге сәйкес келетін кішкентай иық астындағы металл темірмен байланысты.Металл Fe-нің қоршаған ортамен реакциясы Fe(OH)2 қабатының түзілуіне әкеледі (теңдеу (5)), ол Fe L-жиегі XAS-та Fe2+ сигналын күшейтеді.Ауаға ұзақ әсер ету Fe(OH)252,53-тен кейін Fe3O4 және/немесе Fe2O3 оксидтерінің түзілуіне әкелуі мүмкін.Fe3O4 және Fe2O3-тің екі тұрақты түрі де Cr3+ бай қорғаныс қабатында түзілуі мүмкін, оның ішінде Fe3O4 біркелкі және жабысқақ құрылымды қалайды.Екеуінің де болуы аралас тотығу күйлеріне әкеледі (XAS-1 спектрі).XAS-2 спектрі негізінен Fe3O4 сәйкес келеді.Бірнеше жерде XAS-3 спектрлерін бақылау γ-Fe2O3-ке толық конверсияны көрсетті.Бүктелген рентген сәулелерінің ену тереңдігі шамамен 50 нм болғандықтан, төменгі қабаттағы сигнал А шыңының жоғары қарқындылығына әкеледі.
XPA спектрі оксидті қабықшадағы Fe компонентінің Cr оксиді қабатымен біріктірілген қабатты құрылымы бар екенін көрсетеді.Коррозия кезінде Cr2O3 жергілікті біртекті еместігінен пассивация белгілерінен айырмашылығы, бұл жұмыста Cr2O3 қабатының біркелкі болуына қарамастан, бұл жағдайда коррозияға төзімділігі төмен, әсіресе суықтай илектеу үлгілері үшін байқалады.Бақыланатын әрекетті коррозияға әсер ететін жоғарғы қабаттағы (Fe) химиялық тотығу күйінің гетерогенділігі ретінде түсінуге болады.Жоғарғы қабаттың (темір оксиді) және төменгі қабатының (хром оксиді) 52,53 стехиометриясының бірдей болуына байланысты олардың арасындағы жақсы өзара әрекеттесу (адгезия) тордағы металл немесе оттегі иондарының баяу тасымалдануына әкеледі, бұл өз кезегінде коррозияға төзімділіктің жоғарылауына әкеледі.Сондықтан кенеттен стехиометриялық өзгерістерге қарағанда үздіксіз стехиометриялық қатынас, яғни Fe бір тотығу дәрежесі қолайлы.Жылумен деформацияланған SDSS біркелкі беті, тығыз қорғаныс қабаты және жақсы коррозияға төзімділігі бар.Ал суықтай илектелген SDSS үшін қорғаныш қабатының астында Fe3+-қа бай аралдардың болуы бетінің тұтастығын бұзады және жақын жерде орналасқан субстратпен гальваникалық коррозияны тудырады, бұл Rp күрт төмендеуіне әкеледі (1-кесте).EIS спектрі және оның коррозияға төзімділігі төмендейді.Пластикалық деформацияға байланысты Fe3+ бай аралдарының жергілікті таралуы негізінен коррозияға төзімділікке әсер ететінін көруге болады, бұл бұл жұмыста серпіліс болып табылады.Осылайша, бұл зерттеу пластикалық деформация әдісімен зерттелген SDSS үлгілерінің коррозияға төзімділігінің төмендеуінің спектроскопиялық микроскопиялық суреттерін ұсынады.
Сонымен қатар, екі фазалы болаттардағы сирек жер элементтерімен легирлеу жақсы өнімділікті көрсеткенімен, спектроскопиялық микроскопиялық деректерге сәйкес коррозия мінез-құлқы бойынша бұл қоспа элементінің жеке болат матрицасымен әрекеттесуі түсініксіз болып қалады.Ce сигналдарының пайда болуы (XAS M-жиектері арқылы) суық илемдеу кезінде бірнеше жерде ғана пайда болады, бірақ SDSS ыстық деформациясы кезінде жоғалады, бұл біртекті легірлеуден гөрі болат матрицасында Ce жергілікті тұнбасын көрсетеді.SDSS6,7 механикалық қасиеттерін айтарлықтай жақсартпаса да, сирек жер элементтерінің болуы қосындылардың көлемін азайтады және бастапқы аймақтағы шұңқырларды тежейді54.
Қорытындылай келе, бұл жұмыс наноөлшемді құрамдастардың химиялық құрамын сандық бағалау арқылы цериймен модификацияланған 2507 SDSS коррозиясына беттік гетерогенділіктің әсерін ашады.Біз тот баспайтын болат неліктен қорғағыш оксид қабатының астында тоттанады деген сұраққа оның микроқұрылымын, беттік химиясын және K-құралдарын кластерлеу арқылы сигналды өңдеуді сандық бағалау арқылы жауап береміз.Fe3+-қа бай аралдар, соның ішінде аралас Fe2+/Fe3+ барлық ерекшелігі бойынша олардың октаэдрлік және тетраэдрлік координациясы SDSS салқын илектелген оксидті қабықтың зақымдануының және коррозиясының көзі болып табылатыны анықталды.Fe3+ басым болатын наноаралдар жеткілікті стехиометриялық Cr2O3 пассивтендіргіш қабаты болғанның өзінде нашар коррозияға төзімділікке әкеледі.Наносөлшемді химиялық гетерогенділіктің коррозияға әсерін анықтаудағы әдістемелік жетістіктерге қоса, жүргізіліп жатқан жұмыстар болат балқыту кезінде тот баспайтын болаттардың коррозияға төзімділігін жақсарту үшін инженерлік процестерді шабыттандырады деп күтілуде.
Осы зерттеуде пайдаланылған Ce-2507 SDSS құймасын дайындау үшін балқытылған болат алу үшін 150 кг орташа жиілікті индукциялық пеште таза темір түтікпен тығыздалған Fe-Ce негізгі қорытпасын қамтитын аралас композиция балқытылған және қалыпқа құйылған.Өлшенген химиялық құрамдар (массалық %) қосымша 2 кестеде келтірілген. Құймалар алдымен блоктарға ыстық соғылған.Содан кейін ол қатты ерітінді күйінде болат алу үшін 1050 ° C температурада 60 минут бойы күйдірілді, содан кейін суда бөлме температурасына дейін сөндірілді.Зерттелетін үлгілер фазаларды, дән өлшемін және морфологиясын зерттеу үшін TEM және DOE көмегімен егжей-тегжейлі зерттелді.Үлгілер мен өндіріс процесі туралы толығырақ ақпаратты басқа көздерден табуға болады6,7.
Ыстық сығымдауға арналған цилиндрлік үлгілер (φ10 мм×15 мм) цилиндр осі блоктың деформация бағытына параллель болатындай етіп өңделді.Жоғары температуралық сығымдау 0,01-10 с-1 диапазонында тұрақты деформация жылдамдығында Gleeble-3800 термиялық имитаторының көмегімен 1000-1150°С диапазонында әртүрлі температураларда жүргізілді.Деформациядан бұрын үлгілер температура градиентін жою үшін таңдалған температурада 10 °C s-1 жылдамдықта 2 минут бойы қыздырылды.Температураның біркелкілігіне қол жеткізгеннен кейін үлгі 0,7 шын деформация мәніне дейін деформацияланды.Деформациядан кейін үлгілер деформацияланған құрылымды сақтау үшін дереу сумен сөндірілді.Содан кейін шыңдалған үлгі қысу бағытына параллель кесіледі.Осы арнайы зерттеу үшін біз 1050°C, 10 с-1 ыстық деформация жағдайы бар үлгіні таңдадық, себебі байқалған микроқаттылық басқа үлгілерге қарағанда жоғары болды7.
Ce-2507 қатты ерітіндісінің массивтік (80 × 10 × 17 мм3) үлгілері барлық басқа деформация деңгейлерінің арасында ең жақсы механикалық қасиеттері бар LG-300 үш фазалы асинхронды екі орамды диірменде қолданылды6.Әрбір жол үшін деформация жылдамдығы мен қалыңдығын азайту сәйкесінше 0,2 м·с-1 және 5% құрайды.
Autolab PGSTAT128N электрохимиялық жұмыс станциясы SDSS электрохимиялық өлшеулері үшін суық илектеуден кейін қалыңдығын 90%-ға қысқартқаннан кейін (1,0 эквивалентті шынайы штамм) және 1050°C температурада 10 с-1 шынайы штаммға дейін 0,7 ыстық престеуден кейін пайдаланылды.Жұмыс станциясында анықтамалық электрод ретінде қаныққан каломель электроды бар үш электродты ұяшық, графитті есептегіш электрод және жұмыс электроды ретінде SDSS үлгісі бар.Үлгілер диаметрі 11,3 мм цилиндрлерге кесілді, олардың бүйірлеріне мыс сымдары дәнекерленген.Содан кейін үлгілер эпоксидпен бекітіліп, жұмысшы электрод ретінде 1 см2 жұмыс алаңы қалды (цилиндрлік үлгінің төменгі жағы).Эпоксидті қатайту және одан кейін тегістеу және жылтырату кезінде жарықшақтарды болдырмау үшін абай болыңыз.Жұмыс беттері ұнтақталған және бөлшектерінің өлшемі 1 мкм алмазды жылтырататын суспензиямен жылтыратылған, тазартылған сумен және этанолмен жуылған және суық ауада кептірілді.Электрохимиялық өлшеулер алдында жылтыратылған үлгілер табиғи оксидті қабықшаны қалыптастыру үшін бірнеше күн бойы ауаға ұшырады.ASTM ұсынымдарына сәйкес HCl көмегімен pH = 1,0 ± 0,01 дейін тұрақтандырылған FeCl3 (мас. 6,0%) сулы ерітіндісі тот баспайтын болаттың коррозиясын жеделдету үшін қолданылады55, өйткені ол күшті тотықтырғыш қабілеті бар хлорид иондары болған кезде коррозияға ұшырайды және рН ортасы төмен G238.Кез келген өлшемдерді орындамас бұрын, сынама ерітіндісіне 1 сағатқа қалдырыңыз.Қатты ерітінді, ыстық пішінделген және суықтай илектелген үлгілер үшін импедансты өлшеу амплитудасы 5 мВ 1 105-тен 0,1 Гц-ке дейінгі жиілік диапазонында сәйкесінше 0,39, 0,33 және 0,25 В ашық контур потенциалдарында (OPC) жүргізілді.Барлық химиялық сынақтар деректердің қайталану мүмкіндігін қамтамасыз ету үшін бірдей жағдайларда кемінде 3 рет қайталанды.
HE-SXRD өлшемдері үшін 1 × 1 × 1,5 мм3 өлшемді тікбұрышты дуплексті болат блоктар CLS, Канададағы Brockhouse жоғары энергиялық виггердің сәулелік фазалық құрамын сандық бағалау үшін өлшенді56.Мәліметтерді жинау бөлме температурасында Дебай-Шерр геометриясында немесе трансмиссия геометриясында жүргізілді.LaB6 калибраторымен калибрленген рентгендік толқын ұзындығы 0,212561 Å, ол 58 кВ-қа сәйкес келеді, бұл зертханалық рентгендік көз ретінде әдетте қолданылатын Cu Kα (8 кеВ) қарағанда әлдеқайда жоғары.Үлгі детектордан 740 мм қашықтықта орналасқан.Әрбір үлгінің анықтау көлемі 0,2 × 0,3 × 1,5 мм3 құрайды, ол сәуленің өлшемі мен үлгі қалыңдығымен анықталады.Барлық деректер Perkin Elmer аймақтық детекторы, жалпақ панельді рентгендік детектор, 200 мкм пиксель, 40×40 см2 экспозиция уақыты 0,3 с және 120 кадр арқылы жиналды.
Таңдалған екі модель жүйесінің X-PEEM өлшемдері MAX IV зертханасындағы Beamline MAXPEEM PEEM соңғы станциясында (Лунд, Швеция) жүргізілді.Үлгілер электрохимиялық өлшеулердегідей дайындалды.Дайындалған үлгілер бірнеше күн бойы ауада ұсталды және синхротрондық фотондармен сәулелендірілгенге дейін өте жоғары вакуумдық камерада газсыздандырылды.Сәуле сызығының энергетикалық рұқсаты қозу аймағындағы иондардың шығу спектрін N 1 с-тан 1\(\pi _g^ \ast\) дейін hv = 401 эВ жақын N2-де фотон энергиясының E3/2 , 57-ге тәуелділігімен өлшеу арқылы алынды. энергия диапазоны. Демек, Fe 2p жиегі, L2, L2, жиегі үшін Si 1200 сызықты мм−1 торы бар модификацияланған SX-700 монохроматорын пайдалану арқылы сәуле сызығының энергия ажыратымдылығы E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ > 2000 және ағын ≈1012 ph/s деп бағаланды. Ce M4,5 шеті. Сондықтан Fe 2p C2, L2, жиегі үшін Si 1200 сызықты мм−1 торы бар модификацияланған SX-700 монохроматорын пайдалану арқылы сәуле сызығының энергия ажыратымдылығы E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ > 2000 және ағын ≈1012 ph/s деп бағаланды. Ce M4.5 жиегі. Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка было оценено как E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ > 2000 және поток ≈1012 ф/с при использовании модифицированного монохроматора SX-700 L Fetrix2/SX-701 смм02, для смм02, кромка Cr 2p L2,3, кромка Ni 2p L2,3 және кромка Ce M4,5. Осылайша, сәулелік арнаның энергетикалық рұқсаты E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ > 2000 және ағыны ≈1012 ф/с ретінде бағаланған, Fe жиегі 2p L2, L2 , L3p жиегі үшін Si торы 1200 жол/мм модификацияланған SX-700 монохроматоры, Ni3p жиегі, L3r.2 , L3p. 4.5.因此，光束线能量分辨率估计为E/ΔE = 700 эВ/0,3 эВ > 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 边缘、边缘、Fe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 圌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 边缘、Cr 2p L2.3 輀2. Ce M4.5 нұсқасы.Осылайша, 1200 сызықты Si торы бар модификацияланған SX-700 монохроматорын пайдаланған кезде.3, Cr шеті 2p L2.3, Ni шеті 2p L2.3 және Ce жиегі M4.5.Фотон энергиясын 0,2 эВ қадамымен сканерлеңіз.Әрбір қуатта PEEM кескіндері 20 мкм көру өрісінде 1024 x 1024 пиксел ажыратымдылығын қамтамасыз ететін 2 x 2 қалталары бар талшықты байланысқан TVIPS F-216 CMOS детекторы арқылы жазылды.Суреттердің экспозиция уақыты 0,2 с, орташа 16 кадрды құрады.Фотоэлектрондық кескіннің энергиясы екінші реттік электронды сигналды қамтамасыз ететіндей етіп таңдалады.Барлық өлшемдер сызықты поляризацияланған фотон сәулесін қолдану арқылы қалыпты жағдайда жүргізілді.Өлшемдер туралы қосымша ақпаратты алдыңғы зерттеуден табуға болады.Толық электронды кірістілігін (TEY) анықтау режимін және оны X-PEEM49 жүйесінде қолдануды зерттегеннен кейін бұл әдістің сынақ тереңдігі Cr сигналы үшін шамамен 4-5 нм және Fe үшін шамамен 6 нм деп бағаланады.Cr тереңдігі оксид қабықшасының қалыңдығына өте жақын (~4 нм)60,61, ал Fe тереңдігі қалыңдығынан үлкен.Fe L шетінде жиналған XRD темір оксидтерінің XRD және матрицадан Fe0 қоспасы болып табылады.Бірінші жағдайда, шығарылатын электрондардың интенсивтілігі TEY-ге ықпал ететін электрондардың барлық ықтимал түрлерінен келеді.Дегенмен, таза темір сигналы электрондардың оксид қабаты арқылы бетіне өтіп, анализатормен жиналуы үшін жоғары кинетикалық энергияны қажет етеді.Бұл жағдайда Fe0 сигналы негізінен LVV Auger электрондарына, сондай-ақ олар шығаратын екінші реттік электрондарға байланысты.Сонымен қатар, осы электрондар ықпал еткен TEY қарқындылығы электронның қашу жолы кезінде ыдырап, темір XAS картасындағы Fe0 спектрлік реакциясын одан әрі төмендетеді.
Деректерді өңдеуді деректер текшесіне (X-PEEM деректері) біріктіру көп өлшемді тәсілде сәйкес ақпаратты (химиялық немесе физикалық қасиеттер) алудың негізгі қадамы болып табылады.K-құралдарын кластерлеу машиналық көру, кескінді өңдеу, бақыланбайтын үлгіні тану, жасанды интеллект және классификациялық талдау сияқты бірнеше салаларда кеңінен қолданылады.Мысалы, гиперспектрлік кескін деректерін кластерлеуде K-means кластерленуі жақсы нәтиже көрсетті.Негізінде, көп функциялы деректер үшін K-орталар алгоритмі олардың атрибуттары (фотон энергиясының қасиеттері) туралы ақпарат негізінде оңай топтастырылуы мүмкін.K-орталардың кластерленуі - деректерді бір-бірінен қайталанбайтын K топтарға (кластерлерге) бөлудің итеративті алгоритмі, мұнда әрбір пиксел болаттың микроқұрылымдық құрамындағы химиялық біртектіліктің кеңістікте таралуына байланысты белгілі бір кластерге жатады.K-орталар алгоритмі екі кезеңді қамтиды: бірінші кезеңде К центроидтар есептеледі, ал екінші кезеңде әрбір нүктеге көрші центроидтары бар кластер тағайындалады.Кластердің ауырлық орталығы сол кластерге арналған деректер нүктелерінің (XAS спектрі) орташа арифметикалық мәні ретінде анықталады.Көрші центроидтарды евклидтік қашықтық ретінде анықтау үшін әртүрлі қашықтықтар бар.px,y кіріс кескіні үшін (мұндағы x және y пикселдердегі ажыратымдылық), CK кластердің ауырлық центрі болып табылады;бұл кескінді K-means63 көмегімен K кластерлеріне сегменттеуге (кластерге бөлуге) болады.K-орталарын кластерлеу алгоритмінің соңғы қадамдары:
2-қадам. Ағымдағы центроидқа сәйкес барлық пикселдердің мүшелігін есептеңіз.Мысалы, ол центр мен әрбір пиксел арасындағы евклидтік қашықтық d арқылы есептеледі:
3-қадам Әрбір пикселді ең жақын центроидқа тағайындаңыз.Содан кейін K центроидтық позицияларын келесідей қайта есептеңіз:
4-қадам. Процесті (7) және (8) теңдеулер) центроидтар жинақталғанша қайталаңыз.Соңғы кластерлеу сапасының нәтижелері бастапқы центроидтардың ең жақсы таңдауымен тығыз байланысты.Болат кескіндердің PEEM деректер құрылымы үшін әдетте X (x × y × λ) 3D массив деректерінің текшесі болып табылады, ал x және y осі кеңістіктік ақпаратты (пиксель ажыратымдылығы) және λ осі фотонға сәйкес келеді.энергетикалық спектрлік сурет.K-means алгоритмі пикселдерді (кластерлер немесе қосалқы блоктар) спектрлік ерекшеліктеріне сәйкес бөлу және әрбір талданатын зат үшін ең жақсы центроидтарды (XAS спектрлік профильдері) алу арқылы X-PEEM деректеріне қызығушылық аймақтарын зерттеу үшін қолданылады.кластер).Ол кеңістікте таралуын, жергілікті спектрлік өзгерістерді, тотығу тәртібін және химиялық күйлерді зерттеу үшін қолданылады.Мысалы, K-орталарын кластерлеу алгоритмі Fe L-жиегі және Cr L-жиегі аймақтары үшін ыстық өңделген және салқын илектелген X-PEEM-де қолданылған.Оңтайлы кластерлер мен центроидтарды табу үшін әр түрлі K кластерлері (микроқұрылым аймақтары) сыналған.Бұл сандар көрсетілгенде, пикселдер сәйкес кластер центроидтеріне қайта тағайындалады.Әрбір түсті бөлу химиялық немесе физикалық нысандардың кеңістіктегі орналасуын көрсететін кластердің ортасына сәйкес келеді.Алынған центроидтар таза спектрлердің сызықтық комбинациясы болып табылады.
Осы зерттеудің нәтижелерін растайтын деректер тиісті WC авторының негізделген сұрауы бойынша қол жетімді.
Sieurin, H. & Sandström, R. Дәнекерленген дуплексті баспайтын болаттан жасалған сыну беріктігі. Sieurin, H. & Sandström, R. Дәнекерленген дуплексті баспайтын болаттан жасалған сыну беріктігі. Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. Дәнекерленген дуплексті баспайтын болаттан жасалған сыну беріктігі. 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. Дәнекерленген дуплексті баспайтын болаттардың сыну беріктігі.Британия.Бөлшек бөлігі.жүн.73, 377–390 (2006).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Таңдалған органикалық қышқылдардағы және органикалық қышқыл/хлоридті ортадағы дуплексті баспайтын болаттардың коррозияға төзімділігі. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. Таңдалған органикалық қышқылдардағы және органикалық қышқыл/хлоридті ортадағы дуплексті баспайтын болаттардың коррозияға төзімділігі.Адамс, ФВ, Олубамби, ПА, Потгитер, Дж.және Ван Дер Мерве, Дж. Кейбір органикалық қышқылдар мен органикалық қышқылдар/хлоридтері бар ортадағы дуплексті баспайтын болаттардың коррозияға төзімділігі. Адамс, Ф.В., Олубамби, П.А., Потгитер, Дж.Х. және Ван Дер Мерве, Дж. Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J.双相тот баспайтын болат在选定的organic酸和organic酸/хлорланған орта的耐而性性。Адамс, ФВ, Олубамби, ПА, Потгитер, Дж.және Ван Дер Мерве, Дж. Органикалық қышқылдар мен органикалық қышқылдар/хлоридтердің таңдалған орталарында дуплексті баспайтын болаттардың коррозияға төзімділігі.консервант.Материалдар әдістері 57, 107–117 (2010).
Баррера, С. және т.б.Fe-Al-Mn-C дуплексті қорытпаларының коррозиялық-тотықтырғыштық әрекеті.12, 2572 материалдар (2019 ж.).
Левков, Л., Шурыгин, Д., Дуб, В., Косырев, К. & Баликоев, А. Газ және мұнай өндіру жабдықтарына арналған супер дуплексті болаттардың жаңа буыны. Левков, Л., Шурыгин, Д., Дуб, В., Косырев, К. & Баликоев, А. Газ және мұнай өндіру жабдықтарына арналған супер дуплексті болаттардың жаңа буыны.Левков Л., Шурыгин Д., Дуб В., Косырев К., Баликоев А. Мұнай және газ өндіру жабдықтарына арналған супер дуплексті болаттардың жаңа буыны.Левков Л., Шурыгин Д., Дуб В., Косырев К., Баликоев А. Газ және мұнай өндіру жабдықтарына арналған супер дуплексті болаттардың жаңа буыны.Вебинар E3S 121, 04007 (2019).
Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Дуплексті тот баспайтын болаттан жасалған 2507 маркасының ыстық деформация әрекетін зерттеу. Металл. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Дуплексті тот баспайтын болаттан жасалған 2507 маркасының ыстық деформация әрекетін зерттеу. Металл. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 2507. Metall. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. 2507 дуплексті баспайтын болаттан жасалған ыстық деформацияның мінез-құлқын зерттеу.Металл. 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. және Utaisansuk, V. 2507 типті дуплексті баспайтын болаттың ыстық деформациясының әрекетін зерттеу.Металл.алма матер.транс.48, 95–108 (2017 ж.).
Чжоу, Т. және т.б.Бақыланатын суық илемдеудің цериймен модификацияланған супер-дуплексті SAF 2507 баспайтын болаттың микроқұрылымына және механикалық қасиеттеріне әсері.алма матер.ғылым.Британия.A 766, 138352 (2019).
Чжоу, Т. және т.б.Цериймен модификацияланған супер-дуплексті SAF 2507 тот баспайтын болаттың термиялық деформациясынан туындаған құрылымдық және механикалық қасиеттер.J. Alma mater.сақтау ыдысы.технология.9, 8379–8390 (2020 ж.).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Сирек кездесетін элементтердің аустенитті болаттың жоғары температуралық тотығу мінез-құлқына әсері. Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. Сирек кездесетін элементтердің аустенитті болаттың жоғары температуралық тотығу мінез-құлқына әсері.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. and Zheng K. Сирек жер элементтерінің жоғары температурадағы тотығу кезінде аустениттік болаттың мінез-құлқына әсері. Чжэн, З., Ван, С., Лонг, Дж., Ван, Дж. және Чжэн, К. 稀土元素对奥氏体钢高温氧化行为的影响。 Чжэн, З., Ван, С., Лонг, Дж., Ван, Дж. және Чжэн, К.Zheng Z., Wang S., Long J., Wang J. and Zheng K. Сирек жер элементтерінің жоғары температурадағы тотығу кезінде аустенитті болаттардың мінез-құлқына әсері.koros.ғылым.164, 108359 (2020 ж.).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. 27Cr-3.8Mo-2Ni супер-ферритті баспайтын болаттардың микроқұрылымы мен қасиеттеріне Ce әсері. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. 27Cr-3.8Mo-2Ni супер-ферритті баспайтын болаттардың микроқұрылымы мен қасиеттеріне Ce әсері.Ли Ю., Ян Г., Цзян З., Чен К. және Сун С. 27Cr-3,8Mo-2Ni суперферритті баспайтын болаттардың микроқұрылымы мен қасиеттеріне Se әсері. Ли, Ю., Янг, Г., Цзян, З., Чен, Ц. және Сун, С. Цэ 对27Cr-3.8Mo-2Ni 超铁素体不锈钢的显微组织和性能的彂哂哂 Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. 27Cr-3.8Mo-2Ni супер-болат баспайтын болаттың микроқұрылымы мен қасиеттеріне Ce әсері. Ли, Ю., Янг, Г., Цзян, З., Чен, С. және Сун, С. Влияние Це микроқұрылымдары мен 27Cr-3,8Mo-2Ni жоғары суперферриттік нержавеющей стали. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Superferritic баспайтын болат 27Cr-3,8Mo-2Ni микроқұрылымына және қасиеттеріне Ce әсері.Темір белгісі.Steelmak 47, 67–76 (2020).