ขอบคุณที่เยี่ยมชม Nature.comเวอร์ชันเบราว์เซอร์ที่คุณใช้มีการรองรับ CSS ที่จำกัดเพื่อประสบการณ์ที่ดีที่สุด เราขอแนะนำให้คุณใช้เบราว์เซอร์ที่อัปเดตแล้ว (หรือปิดใช้งานโหมดความเข้ากันได้ใน Internet Explorer)ในระหว่างนี้ เพื่อให้แน่ใจว่าได้รับการสนับสนุนอย่างต่อเนื่อง เราจะแสดงไซต์โดยไม่มีสไตล์และ JavaScript
เหล็กกล้าไร้สนิมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและรุ่นที่ขึ้นรูปนั้นทนทานต่อการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมเนื่องจากชั้นทู่ประกอบด้วยโครเมียมออกไซด์การกัดกร่อนและการสึกกร่อนของเหล็กมักเกี่ยวข้องกับการทำลายชั้นเหล่านี้ แต่ไม่ค่อยเกิดขึ้นในระดับจุลภาค ขึ้นอยู่กับที่มาของความไม่สม่ำเสมอของพื้นผิวในงานนี้ ความแตกต่างของสารเคมีพื้นผิวระดับนาโนที่ตรวจพบโดยกล้องจุลทรรศน์สเปกโทรสโกปีและการวิเคราะห์ทางเคมีโดยไม่คาดคิดครอบงำการสลายตัวและการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมซูเปอร์ดูเพล็กซ์ที่ผ่านการดัดแปลงด้วยซีเรียมรีดเย็น 2507 (SDSS) ในระหว่างพฤติกรรมการเสียรูปที่ร้อนด้านอื่น ๆ.แม้ว่ากล้องจุลทรรศน์โฟโตอิเล็กตรอนแบบเอ็กซเรย์จะมีความครอบคลุมที่ค่อนข้างสม่ำเสมอของชั้น Cr2O3 ตามธรรมชาติ แต่ SDSS ที่ผ่านการรีดเย็นแสดงผลการเคลือบผิวได้ไม่ดีเนื่องจากการกระจายตัวของเกาะนาโนที่อุดมด้วย Fe3+ บนชั้น Fe/Cr ออกไซด์ความรู้ในระดับอะตอมนี้ให้ความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิม และคาดว่าจะช่วยต่อต้านการกัดกร่อนของโลหะอัลลอยด์สูงที่คล้ายคลึงกันได้
นับตั้งแต่มีการประดิษฐ์เหล็กกล้าไร้สนิม ความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมเฟอร์โรโครเมียมมีสาเหตุมาจากโครเมียม ซึ่งก่อตัวเป็นออกไซด์/ออกซีไฮดรอกไซด์ที่แรงซึ่งแสดงพฤติกรรมการซึมผ่านในสภาพแวดล้อมส่วนใหญ่เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิมทั่วไป (ออสเทนนิติกและเฟอร์ริติก) เหล็กกล้าไร้สนิมซุปเปอร์ดูเพล็กซ์ (SDSS) ที่มีความทนทานต่อการกัดกร่อนดีกว่าจะมีคุณสมบัติเชิงกลที่เหนือกว่า1,2,3ความแข็งแรงเชิงกลที่เพิ่มขึ้นช่วยให้การออกแบบมีน้ำหนักเบาและกะทัดรัดยิ่งขึ้นในทางตรงกันข้าม SDSS ที่ประหยัดมีความทนทานสูงต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยก ทำให้มีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นและการใช้งานที่กว้างขึ้นในการควบคุมมลพิษ ภาชนะบรรจุสารเคมี และอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซนอกชายฝั่ง4อย่างไรก็ตาม ช่วงอุณหภูมิการรักษาความร้อนที่แคบและความสามารถในการขึ้นรูปต่ำเป็นอุปสรรคต่อการใช้งานจริงในวงกว้างจึงได้มีการดัดแปลง SDSS เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติข้างต้นตัวอย่างเช่น การปรับเปลี่ยน Ce และการเพิ่ม N 6, 7, 8 ในระดับสูงถูกนำมาใช้ใน 2507 SDSS (Ce-2507)ธาตุหายาก (Ce) ที่มีความเข้มข้น 0.08 wt.% มีประโยชน์ต่อคุณสมบัติเชิงกลของ DSS เนื่องจากช่วยปรับปรุงการปรับแต่งเกรนและความแข็งแรงของเกรนความต้านทานต่อการสึกหรอและการกัดกร่อน ความต้านทานแรงดึงและความแข็งแรงของคราก และความสามารถในการทำงานในที่ร้อนได้รับการปรับปรุงเช่นกัน9ไนโตรเจนจำนวนมากสามารถแทนที่ปริมาณนิกเกิลที่มีราคาแพง ทำให้ SDSS คุ้มทุนมากขึ้น10
เมื่อเร็ว ๆ นี้ SDSS ได้รับการเปลี่ยนรูปพลาสติกที่อุณหภูมิต่าง ๆ (อุณหภูมิต่ำ เย็น และร้อน) เพื่อให้ได้คุณสมบัติเชิงกลที่ดีเยี่ยม6,7,8อย่างไรก็ตาม ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยมของ SDSS นั้นเกิดจากการมีฟิล์มออกไซด์บาง ๆ อยู่บนพื้นผิว ซึ่งได้รับผลกระทบจากหลายปัจจัย เช่น การมีอยู่ของหลายเฟสที่มีขอบเกรนต่างกัน การตกตะกอนที่ไม่ต้องการ และปฏิกิริยาต่าง ๆโครงสร้างจุลภาคที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันภายในของเฟสออสเทนนิติกและเฟอริติกต่างๆ ผิดรูป 7 .ดังนั้น การศึกษาคุณสมบัติไมโครโดเมนของฟิล์มดังกล่าวที่ระดับโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจการกัดกร่อนของ SDSS และต้องใช้เทคนิคการทดลองที่ซับซ้อนจนถึงตอนนี้ วิธีการที่ไวต่อพื้นผิว เช่น Auger electron spectroscopy11 และ X-ray photoelectron spectroscopy12,13,14,15 เช่นเดียวกับระบบโฟโตอิเล็กตรอนของรังสีเอกซ์แบบแข็ง แยกแยะสถานะทางเคมีของธาตุเดียวกันในจุดต่างๆ ในอวกาศในระดับนาโนการศึกษาล่าสุดหลายชิ้นเชื่อมโยงการเกิดออกซิเดชันเฉพาะที่ของโครเมียมกับพฤติกรรมการกัดกร่อนที่สังเกตได้ของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก 17 ชิ้น เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก 18 ชิ้น และ SDSS 19, 20 อย่างไรก็ตาม การศึกษาเหล่านี้มุ่งเน้นที่ผลกระทบของความแตกต่างของ Cr (เช่น สถานะออกซิเดชันของ Cr3+) ต่อการต้านทานการกัดกร่อนเป็นหลักความแตกต่างด้านข้างในสถานะออกซิเดชันของธาตุสามารถเกิดจากสารประกอบต่างๆ ที่มีองค์ประกอบเป็นองค์ประกอบเดียวกัน เช่น ออกไซด์ของเหล็กสารประกอบเหล่านี้ได้รับกรรมวิธีทางความร้อนขนาดเล็กซึ่งอยู่ติดกันอย่างใกล้ชิด แต่แตกต่างกันในองค์ประกอบและสถานะออกซิเดชัน16,21ดังนั้น การเผยให้เห็นฟิล์มออกไซด์ที่ถูกทำลายแล้วเกิดเป็นรูพรุน จึงจำเป็นต้องมีความเข้าใจเกี่ยวกับความไม่สม่ำเสมอของพื้นผิวในระดับจุลภาคแม้จะมีข้อกำหนดเหล่านี้ การประเมินเชิงปริมาณ เช่น ความแตกต่างของการเกิดออกซิเดชันด้านข้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งของเหล็กในระดับนาโน/อะตอม ยังขาดอยู่ และความสำคัญต่อการต้านทานการกัดกร่อนยังคงไม่มีการสำรวจก่อนหน้านี้ สถานะทางเคมีขององค์ประกอบต่างๆ เช่น Fe และ Ca ได้รับการอธิบายเชิงปริมาณบนตัวอย่างเหล็กโดยใช้กล้องจุลทรรศน์โฟโตอิเล็กตรอนเอกซ์เรย์แบบอ่อน (X-PEEM) ในเครื่องฉายรังสีซินโครตรอนระดับนาโนเมื่อรวมกับเทคนิคเอ็กซ์เรย์ดูดกลืนสเปกโทรสโกปี (XAS) ที่ไวต่อสารเคมี X-PEEM ช่วยให้สามารถตรวจวัด XAS ด้วยความละเอียดเชิงพื้นที่และสเปกตรัมสูง โดยให้ข้อมูลทางเคมีเกี่ยวกับองค์ประกอบองค์ประกอบและสถานะทางเคมีด้วยความละเอียดเชิงพื้นที่จนถึงระดับนาโนเมตร 23การสังเกตการณ์ทางสเปกโทรสโกปีของตำแหน่งเริ่มต้นภายใต้กล้องจุลทรรศน์ช่วยอำนวยความสะดวกในการทดลองทางเคมีในท้องถิ่น และสามารถแสดงการเปลี่ยนแปลงเชิงพื้นที่ของสารเคมีในชั้น Fe ที่ยังไม่ได้สำรวจก่อนหน้านี้
การศึกษานี้ขยายข้อดีของ PEEM ในการตรวจจับความแตกต่างทางเคมีที่ระดับนาโน และนำเสนอวิธีการวิเคราะห์พื้นผิวระดับอะตอมที่เจาะลึกเพื่อทำความเข้าใจพฤติกรรมการกัดกร่อนของ Ce-2507มันใช้ข้อมูลเคโมเมตริกของคลัสเตอร์ K-mean24 เพื่อทำแผนที่องค์ประกอบทางเคมีทั่วโลก (ความแตกต่างกัน) ขององค์ประกอบที่เกี่ยวข้อง โดยแสดงสถานะทางเคมีของพวกมันในรูปแบบการแสดงทางสถิติซึ่งแตกต่างจากกรณีแบบดั้งเดิมของการกัดกร่อนที่เกิดจากการแตกตัวของฟิล์มโครเมียมออกไซด์ การเคลือบฟิล์มที่ไม่ดีในปัจจุบันและความต้านทานการกัดกร่อนที่ไม่ดีนั้นเป็นผลมาจากเกาะนาโนที่อุดมด้วย Fe3+ ที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นใกล้กับชั้นออกไซด์ของ Fe/Cr ซึ่งอาจเป็นผลจากการป้องกันออกไซด์ในสถานที่ของการสลายจะเกิดฟิล์มที่ก่อให้เกิดการกัดกร่อน
พฤติกรรมการกัดกร่อนของ SDSS 2507 ที่เสียรูปได้รับการประเมินเป็นครั้งแรกโดยใช้การวัดทางเคมีไฟฟ้าบนมะเดื่อรูปที่ 1 แสดงเส้นโค้ง Nyquist และ Bode สำหรับตัวอย่างที่เลือกในสารละลายที่เป็นกรด (pH = 1) ของ FeCl3 ที่อุณหภูมิห้องอิเล็กโทรไลต์ที่เลือกทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรง แสดงลักษณะแนวโน้มของฟิล์มทู่ที่จะแตกตัวแม้ว่าวัสดุจะไม่ผ่านการเจาะรูที่อุณหภูมิห้องที่คงที่ แต่การวิเคราะห์เหล่านี้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับเหตุการณ์ความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้นและกระบวนการหลังการกัดกร่อนวงจรสมมูล (รูปที่ 1d) ถูกนำมาใช้เพื่อให้พอดีกับสเปกตรัมอิมพีแดนซ์สเปกโทรสโกปีไฟฟ้าเคมี (EIS) และผลการติดตั้งที่สอดคล้องกันแสดงในตารางที่ 1 วงกลมครึ่งวงกลมที่ไม่สมบูรณ์ปรากฏขึ้นเมื่อทดสอบสารละลายที่ผ่านการบำบัดและตัวอย่างงานร้อน ในขณะที่ครึ่งวงกลมที่ถูกบีบอัดที่เกี่ยวข้องถูกรีดเย็น (รูปที่ 1b)ในสเปกตรัม EIS รัศมีครึ่งวงกลมถือเป็นค่าความต้านทานโพลาไรเซชัน (Rp)25,26Rp ของ SDSS ที่บำบัดด้วยสารละลายในตารางที่ 1 มีค่าประมาณ 135 kΩ cm-2 อย่างไรก็ตาม สำหรับ SDSS ที่ทำงานร้อนและรีดเย็น เราสามารถเห็นค่าที่ต่ำกว่ามากที่ 34.7 และ 2.1 kΩ cm–2 ตามลำดับการลดลงอย่างมีนัยสำคัญของ Rp บ่งชี้ถึงผลเสียของการเสียรูปพลาสติกต่อฟิล์มทู่และความต้านทานการกัดกร่อน ดังที่แสดงในรายงานก่อนหน้า 27, 28, 29, 30
a Nyquist, b, c อิมพีแดนซ์เป็นลางและแผนภาพเฟส และแบบจำลองวงจรสมมูลสำหรับ d โดยที่ RS คือความต้านทานอิเล็กโทรไลต์ Rp คือความต้านทานโพลาไรเซชัน และ QCPE คือออกไซด์ขององค์ประกอบเฟสคงที่ที่ใช้ในการจำลองความจุที่ไม่เหมาะ (n)การวัด EIS ดำเนินการที่ศักยภาพที่ไม่มีโหลด
ค่าคงที่ลำดับแรกจะแสดงในแผนภาพลางบอกเหตุ และที่ราบสูงความถี่สูงแสดงถึงความต้านทานของอิเล็กโทรไลต์ RS26เมื่อความถี่ลดลง อิมพีแดนซ์จะเพิ่มขึ้นและพบมุมเฟสเป็นลบ ซึ่งบ่งชี้ความเด่นของความจุมุมของเฟสเพิ่มขึ้น โดยคงค่าสูงสุดไว้ในช่วงความถี่ที่ค่อนข้างกว้าง จากนั้นจึงลดลง (รูปที่ 1c)อย่างไรก็ตาม ในทั้งสามกรณี ค่าสูงสุดนี้ยังคงน้อยกว่า 90° ซึ่งบ่งชี้พฤติกรรมของตัวเก็บประจุที่ไม่เหมาะเนื่องจากการกระจายตัวของตัวเก็บประจุดังนั้น องค์ประกอบเฟสคงที่ของ QCPE (CPE) จึงถูกใช้เพื่อแสดงการกระจายความจุระหว่างพื้นผิวที่ได้มาจากความขรุขระของพื้นผิวหรือความไม่สม่ำเสมอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของขนาดอะตอม เรขาคณิตเศษส่วน ความพรุนของอิเล็กโทรด ความต่างศักย์ที่ไม่สม่ำเสมอ และการกระจายกระแสขึ้นอยู่กับพื้นผิวเรขาคณิตอิเล็กโทรด31,32.ความต้านทาน CPE:
โดยที่ j คือจำนวนจินตภาพ และ ω คือความถี่เชิงมุมQCPE เป็นค่าคงที่อิสระความถี่ตามสัดส่วนกับพื้นที่เปิดที่ใช้งานของอิเล็กโทรไลต์n เป็นเลขกำลังไฟฟ้าไร้มิติที่อธิบายความเบี่ยงเบนจากพฤติกรรมการเก็บประจุในอุดมคติของตัวเก็บประจุ กล่าวคือ ยิ่ง n เข้าใกล้ 1 มากเท่าไหร่ CPE ยิ่งเข้าใกล้ค่าความจุบริสุทธิ์ และถ้า n เข้าใกล้ศูนย์ แสดงว่ามีค่าความต้านทานค่าเบี่ยงเบนเล็กน้อยของ n ซึ่งใกล้เคียงกับ 1 บ่งชี้พฤติกรรมการเก็บประจุที่ไม่เหมาะของพื้นผิวหลังการทดสอบโพลาไรเซชันQCPE ของ SDSS รีดเย็นนั้นสูงกว่าผลิตภัณฑ์ที่คล้ายคลึงกันมาก ซึ่งหมายความว่าคุณภาพพื้นผิวจะสม่ำเสมอน้อยกว่า
สอดคล้องกับคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนส่วนใหญ่ของเหล็กกล้าไร้สนิม ปริมาณ Cr ที่ค่อนข้างสูงของ SDSS โดยทั่วไปส่งผลให้มีความต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่าของ SDSS เนื่องจากมีฟิล์มออกไซด์ป้องกันแบบพาสซีฟอยู่บนพื้นผิว17ฟิล์ม Passivating นี้มักจะอุดมไปด้วย Cr3+ ออกไซด์ และ/หรือ ไฮดรอกไซด์ โดยส่วนใหญ่ประกอบด้วย Fe2+, Fe3+ ออกไซด์ และ/หรือ (ออกซี)ไฮดรอกไซด์ 33แม้จะมีความสม่ำเสมอของพื้นผิวเหมือนกัน มีชั้นออกไซด์ที่ทะลุผ่านได้ และไม่มีรอยร้าวที่มองเห็นได้บนพื้นผิวตามที่กำหนดโดยภาพถ่ายจุลทรรศน์ 6,7 พฤติกรรมการกัดกร่อนของ SDSS ที่ทำงานร้อนและรีดเย็นนั้นแตกต่างกัน ดังนั้นจึงต้องมีการศึกษาเชิงลึกเกี่ยวกับโครงสร้างจุลภาคที่เสียรูปและลักษณะโครงสร้างของเหล็ก
โครงสร้างจุลภาคของเหล็กกล้าไร้สนิมข้ออ้อยถูกตรวจสอบเชิงปริมาณโดยใช้รังสีเอกซ์พลังงานสูงภายในและซินโครตรอน (รูปที่ 1, 2 เพิ่มเติม)การวิเคราะห์โดยละเอียดมีอยู่ในข้อมูลเสริมแม้ว่าสิ่งนี้ส่วนใหญ่จะสอดคล้องกับประเภทของเฟสหลัก แต่พบความแตกต่างในเศษส่วนปริมาตรของเฟสซึ่งแสดงอยู่ในตารางเสริม 1 ความแตกต่างอาจเกิดจากเศษส่วนเฟสต่างกันที่พื้นผิวและเศษส่วนปริมาตร (XRD) ขึ้นอยู่กับความลึกของการตรวจจับที่แตกต่างกันโดยใช้การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์กับแหล่งพลังงานต่างๆ ของโฟตอนที่ตกกระทบสัดส่วนของออสเทนไนต์ที่ค่อนข้างสูงขึ้นในชิ้นงานรีดเย็น ซึ่งกำหนดโดย XRD จากแหล่งห้องปฏิบัติการ บ่งชี้ถึงการเคลือบผิวที่ดีกว่า และต่อมามีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีขึ้น ในขณะที่ผลลัพธ์ทางสถิติที่แม่นยำยิ่งขึ้นบ่งชี้แนวโน้มตรงกันข้ามในสัดส่วนเฟสนอกจากนี้ ความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กยังขึ้นอยู่กับระดับของการปรับแต่งเกรน การลดขนาดเกรน การเพิ่มรูปร่างขนาดเล็ก และความหนาแน่นของการเคลื่อนที่ที่เกิดขึ้นระหว่างการบำบัดด้วยความร้อนเชิงกล36,37,38ชิ้นงานที่ผ่านการอบร้อนมีลักษณะที่เป็นเม็ดเล็ก ๆ มากขึ้น ซึ่งบ่งบอกถึงเกรนขนาดไมครอน ในขณะที่วงแหวนเรียบที่สังเกตได้ในชิ้นงานรีดเย็น (รูปที่ 3 เพิ่มเติม) บ่งชี้ถึงการปรับแต่งเกรนในระดับนาโนในงานก่อนหน้า 6 ซึ่งน่าจะมีส่วนช่วยในการเคลือบฟิล์มการก่อตัวและเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนความหนาแน่นของการเคลื่อนที่ที่สูงขึ้นมักเกี่ยวข้องกับความต้านทานต่อการเกิดรูพรุนที่ลดลง ซึ่งเข้ากันได้ดีกับการวัดทางไฟฟ้าเคมี
การเปลี่ยนแปลงสถานะทางเคมีของไมโครโดเมนขององค์ประกอบพื้นฐานได้รับการศึกษาอย่างเป็นระบบโดยใช้ X-PEEMแม้จะมีองค์ประกอบเจืออยู่มากมาย แต่ Cr, Fe, Ni และ Ce39 ถูกเลือกที่นี่เนื่องจาก Cr เป็นองค์ประกอบหลักสำหรับการก่อตัวของฟิล์มฟิล์มเคลือบฟิล์ม Fe เป็นองค์ประกอบหลักในเหล็ก และ Ni ช่วยเพิ่มการเคลือบผิวและปรับสมดุลโครงสร้างเฟสเฟอร์ไรต์-ออสเทนนิติกและวัตถุประสงค์ของการปรับเปลี่ยน Ceด้วยการปรับพลังงานของรังสีซินโครตรอน ทำให้ RAS ถูกเคลือบจากพื้นผิวด้วยคุณสมบัติหลักของ Cr (ขอบ L2.3), Fe (ขอบ L2.3), Ni (ขอบ L2.3) และ Ce (ขอบ M4.5)การขึ้นรูปร้อนและการรีดเย็น Ce-2507 SDSSการวิเคราะห์ข้อมูลที่เหมาะสมดำเนินการโดยรวมการสอบเทียบพลังงานเข้ากับข้อมูลที่เผยแพร่ (เช่น XAS 40, 41 บน Fe L2, 3 ขอบ)
บนมะเดื่อรูปที่ 2 แสดงภาพ X-PEEM ของงานร้อน (รูปที่ 2a) และรีดเย็น (รูปที่ 2d) Ce-2507 SDSS และขอบ XAS ที่สอดคล้องกันของ Cr และ Fe L2,3 ที่ตำแหน่งที่ทำเครื่องหมายแยกกันขอบ L2,3 ของ XAS ตรวจสอบสถานะ 3 มิติที่ว่างเปล่าหลังจากการกระตุ้นด้วยแสงของอิเล็กตรอนที่ระดับการแยกวงโคจรแบบหมุน 2p3/2 (ขอบ L3) และ 2p1/2 (ขอบ L2)ข้อมูลเกี่ยวกับสถานะวาเลนซ์ของ Cr ได้มาจาก XAS ที่ขอบ L2,3 ในรูปที่ 2b, eเปรียบเทียบกับผู้พิพากษา42,43 แสดงให้เห็นว่าจุดยอดสี่จุดถูกสังเกตใกล้กับขอบ L3 ชื่อ A (578.3 eV), B (579.5 eV), C (580.4 eV) และ D (582.2 eV) ซึ่งสะท้อน Cr3+ แบบแปดด้านซึ่งสอดคล้องกับไอออน Cr2O3สเปกตรัมการทดลองเห็นด้วยกับการคำนวณทางทฤษฎีที่แสดงในแผง b และ e ซึ่งได้จากการคำนวณหลายครั้งของสนามคริสตัลที่อินเทอร์เฟซ Cr L2.3 โดยใช้สนามคริสตัล 2.0 eV44พื้นผิวทั้งสองของ SDSS รีดร้อนและรีดเย็นเคลือบด้วยชั้น Cr2O3 ที่ค่อนข้างสม่ำเสมอ
ภาพความร้อน X-PEEM ของ SDSS ที่เปลี่ยนรูปด้วยความร้อนที่สอดคล้องกับขอบ b Cr L2.3 และขอบ c Fe L2.3, d ภาพความร้อน X-PEEM ของ SDSS รีดเย็นที่สอดคล้องกับขอบ e Cr L2.3 และขอบ f Fe L2 .3 ( f)สเปกตรัม XAS ถูกลงจุดในตำแหน่งเชิงพื้นที่ต่างๆ ที่ทำเครื่องหมายบนภาพความร้อน (a, d) เส้นประสีส้มใน (b) และ (e) แสดงถึงสเปกตรัม XAS จำลองของ Cr3+ ด้วยค่าสนามคริสตัล 2.0 eVสำหรับภาพ X-PEEM ให้ใช้จานความร้อนเพื่อปรับปรุงการอ่านภาพ โดยสีจากสีน้ำเงินถึงสีแดงจะแปรผันตามความเข้มของการดูดกลืนรังสีเอกซ์ (จากต่ำไปสูง)
โดยไม่คำนึงถึงสภาพแวดล้อมทางเคมีของธาตุโลหะเหล่านี้ สถานะทางเคมีของการเติมธาตุโลหะผสม Ni และ Ce สำหรับทั้งสองตัวอย่างยังคงไม่เปลี่ยนแปลงภาพวาดเพิ่มเติมรูปที่ 5-9 แสดงภาพ X-PEEM และสเปกตรัม XAS ที่สอดคล้องกันสำหรับ Ni และ Ce ที่ตำแหน่งต่างๆ บนพื้นผิวของชิ้นงานรีดร้อนและชิ้นงานรีดเย็นNi XAS แสดงสถานะออกซิเดชันของ Ni2+ บนพื้นผิวที่วัดได้ทั้งหมดของชิ้นงานรีดร้อนและชิ้นงานรีดเย็น (อภิปรายเพิ่มเติม)ควรสังเกตว่า ในกรณีของตัวอย่างงานร้อน สัญญาณ XAS ของ Ce ไม่ถูกสังเกต ในขณะที่ในกรณีของตัวอย่างรีดเย็น สเปกตรัมของ Ce3+ ถูกสังเกตการสังเกตจุด Ce ในตัวอย่างรีดเย็นพบว่า Ce ส่วนใหญ่ปรากฏอยู่ในรูปของตะกอน
ใน SDSS ที่เปลี่ยนรูปด้วยความร้อน ไม่พบการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเฉพาะที่ใน XAS ที่ขอบ Fe L2,3 (รูปที่ 2c)อย่างไรก็ตาม Fe matrix micro-regional เปลี่ยนสถานะทางเคมีของมันที่จุดเจ็ดจุดที่สุ่มเลือกของ SDSS รีดเย็น ดังที่แสดงในรูปที่ 2fนอกจากนี้ เพื่อให้ได้แนวคิดที่ถูกต้องเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสถานะของ Fe ณ ตำแหน่งที่เลือกในรูปที่ 2f ได้ทำการศึกษาพื้นผิวเฉพาะที่ (รูปที่ 3 และรูปที่ 10 เพิ่มเติม) ซึ่งเลือกพื้นที่วงกลมขนาดเล็กกว่าสเปกตรัม XAS ของ Fe L2,3 edge ของระบบ α-Fe2O3 และ Fe2+ octahedral oxides ถูกสร้างแบบจำลองโดยการคำนวณสนามคริสตัลหลายสนามโดยใช้สนามคริสตัล 1.0 (Fe2+) และ 1.0 (Fe3+)44 เราทราบว่า α-Fe2O3 และ γ-Fe2O3 มีความสมมาตรเฉพาะที่ต่างกัน 45,46, Fe3O4 มีการรวมกันของทั้ง Fe2+ & Fe3+,47 และ FeO45 เป็น Fe2+ ออกไซด์ที่มีไดวาเลนต์อย่างเป็นทางการ (3d6) เราทราบว่า α-Fe2O3 และ γ-Fe2O3 มีสมมาตรเฉพาะที่ต่างกัน45,46, Fe3O4 มีการรวมกันของทั้ง Fe2+ & Fe3+,47 และ FeO45 เป็น Fe2+ ออกไซด์ที่มีไดวาเลนต์อย่างเป็นทางการ (3d6)โปรดทราบว่า α-Fe2O3 และ γ-Fe2O3 มีความสมมาตรเฉพาะที่ต่างกัน45,46, Fe3O4 รวมทั้ง Fe2+ และ Fe3+,47 และ FeO45 ในรูปของไดวาเลนต์ออกไซด์ Fe2+ (3d6) อย่างเป็นทางการ (3d6)โปรดทราบว่า α-Fe2O3 และ γ-Fe2O3 มีความสมมาตรเฉพาะที่ต่างกัน45,46, Fe3O4 มีการรวมกันของ Fe2+ และ Fe3+,47 และ FeO45 ทำหน้าที่เป็นไดวาเลนต์ Fe2+ ออกไซด์อย่างเป็นทางการ (3d6)ไอออน Fe3+ ทั้งหมดใน α-Fe2O3 มีตำแหน่ง Oh เท่านั้น ในขณะที่ γ-Fe2O3 มักจะแสดงด้วย Fe3+ t2g [Fe3+5/3V1/3] เช่น สปิเนล O4 ที่มีตำแหน่งว่างในตำแหน่งต่างๆ เช่นดังนั้น Fe3+ ไอออนใน γ-Fe2O3 มีทั้งตำแหน่ง Td และ Ohดังที่ได้กล่าวไว้ในบทความก่อนหน้านี้ 45 แม้ว่าอัตราส่วนความเข้มของทั้งสองจะแตกต่างกัน แต่อัตราส่วนความเข้มของพวกมัน เช่น/t2g คือ ≈1 ในขณะที่ในกรณีนี้อัตราส่วนความเข้มที่สังเกตได้ เช่น/t2g จะอยู่ที่ประมาณ 1 สิ่งนี้จะตัดความเป็นไปได้ที่ว่าในสถานการณ์ปัจจุบัน มีเพียง Fe3+ เท่านั้นที่มีอยู่เมื่อพิจารณากรณีของ Fe3O4 ที่มีทั้ง Fe2+ และ Fe3+ คุณลักษณะแรกซึ่งเป็นที่ทราบกันดีว่ามีขอบ L3 ที่อ่อนกว่า (แข็งแรงกว่า) สำหรับ Fe บ่งชี้ว่าสถานะ t2g ที่ว่างมีจำนวนน้อยกว่า (มากกว่า)สิ่งนี้ใช้กับ Fe2+ (Fe3+) ซึ่งแสดงว่าคุณสมบัติแรกของการเพิ่มขึ้นบ่งชี้ว่าเนื้อหาของ Fe2+47 เพิ่มขึ้นผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่าการอยู่ร่วมกันของ Fe2+ และ γ-Fe2O3, α-Fe2O3 และ/หรือ Fe3O4 มีอิทธิพลเหนือพื้นผิวรีดเย็นของวัสดุผสม
ภาพถ่ายความร้อนโฟโตอิเล็กตรอนแบบขยายของ XAS spectra (a, c) และ (b, d) ข้ามขอบ Fe L2,3 ที่ตำแหน่งเชิงพื้นที่ต่างๆ ภายในบริเวณที่เลือก 2 และ E ในรูปที่2 วัน
ข้อมูลการทดลองที่ได้รับ (รูปที่ 4a และรูปที่ 11 เพิ่มเติม) ถูกพล็อตและเปรียบเทียบกับข้อมูลสำหรับสารประกอบบริสุทธิ์ 40, 41, 48 Fe L-edge XAS spectra ที่สังเกตได้จากการทดลองสามประเภท (XAS-1, XAS-2 และ XAS-3: รูปที่ 4a)โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สเปกตรัม 2-a (แสดงเป็น XAS-1) ในรูปที่ 3b ตามด้วยสเปกตรัม 2-b (ระบุว่า XAS-2) ถูกสังเกตทั่วพื้นที่ตรวจจับทั้งหมด ในขณะที่สเปกตรัมเช่น E-3 ถูกสังเกตในรูปที่ 3 มิติ (ระบุว่า XAS-3) ถูกสังเกตที่ตำแหน่งเฉพาะตามกฎแล้ว พารามิเตอร์สี่ตัวถูกใช้เพื่อระบุสถานะเวเลนซ์ที่มีอยู่ในตัวอย่างภายใต้การศึกษา: (1) ลักษณะสเปกตรัม L3 และ L2, (2) ตำแหน่งพลังงานของลักษณะเฉพาะ L3 และ L2, (3) ความแตกต่างของพลังงาน L3-L2, ( 4) อัตราส่วนความเข้ม L2/L3จากการสังเกตด้วยสายตา (รูปที่ 4a) ส่วนประกอบ Fe ทั้งสาม ได้แก่ Fe0, Fe2+ และ Fe3+ มีอยู่บนพื้นผิว SDSS ภายใต้การศึกษาอัตราส่วนความเข้มที่คำนวณได้ L2/L3 ยังบ่งชี้ว่ามีส่วนประกอบทั้งสามอยู่
สเปกตรัม XAS จำลองของ Fe ที่สังเกตได้จากข้อมูลการทดลองที่แตกต่างกันสามแบบ (เส้นทึบ XAS-1, XAS-2 และ XAS-3 สอดคล้องกับ 2-a, 2-b และ E-3 ในรูปที่ 2 และ 3) การเปรียบเทียบ Octahedrons Fe2+, Fe3+ ที่มีค่าสนามผลึก 1.0 eV และ 1.5 eV ตามลำดับ ข้อมูลการทดลองที่วัดด้วย bd (XAS-1, XAS-2, XAS-3 ) และข้อมูล LCF ที่ปรับให้เหมาะสมที่สอดคล้องกัน (เส้นทึบสีดำ) และในรูปแบบสเปกตรัม XAS-3 ที่มี Fe3O4 (สถานะผสมของ Fe) และมาตรฐาน Fe2O3 (Fe3+ บริสุทธิ์)
ความพอดีเชิงเส้นตรง (LCF) ของสามมาตรฐาน 40, 41, 48 ถูกใช้เพื่อหาปริมาณองค์ประกอบเหล็กออกไซด์LCF ถูกนำมาใช้สำหรับสเปกตรัม XAS Fe L-edge ที่เลือกสามตัวที่แสดงคอนทราสต์สูงสุด ได้แก่ XAS-1, XAS-2 และ XAS-3 ดังแสดงในรูปที่ 4b–dสำหรับอุปกรณ์ LCF นั้น 10% Fe0 ถูกนำมาพิจารณาในทุกกรณี เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่าเราสังเกตเห็นขอบขนาดเล็กในข้อมูลทั้งหมด และเนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่าเหล็กเป็นส่วนประกอบหลักของเหล็กกล้า อันที่จริง ความลึกของการทดสอบ X-PEEM สำหรับ Fe (~6 นาโนเมตร)49 นั้นใหญ่กว่าความหนาของชั้นออกซิเดชั่นโดยประมาณ (> 4 นาโนเมตรเล็กน้อย) ทำให้สามารถตรวจจับสัญญาณจากเมทริกซ์เหล็ก (Fe0) ที่อยู่ใต้ชั้นทู่ได้ อันที่จริง ความลึกของการทดสอบ X-PEEM สำหรับ Fe (~6 นาโนเมตร)49 นั้นใหญ่กว่าความหนาของชั้นออกซิเดชั่นโดยประมาณ (> 4 นาโนเมตรเล็กน้อย) ทำให้สามารถตรวจจับสัญญาณจากเมทริกซ์เหล็ก (Fe0) ที่อยู่ใต้ชั้นทู่ได้ Действительно, пробная глубина X-PEEM для Fe (~ 6 нм)49 больше, чем предполагаемая толщина слоя окисления (немного > 4 нм), что позволяет обнаружить сигнал от железной матрицы (Fe0) под пассивирующим слоем. แท้จริงแล้ว ความลึกของโพรบ X-PEEM สำหรับ Fe (~6 นาโนเมตร)49 นั้นมากกว่าความหนาที่สันนิษฐานของชั้นออกซิเดชั่น (>4 นาโนเมตรเล็กน้อย) ซึ่งทำให้สามารถตรวจจับสัญญาณจากไอรอนเมทริกซ์ (Fe0) ภายใต้ชั้นทู่ได้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）ของ信号。事实上， X-PEEM对 Fe（~6 nm）49，检测深度大于的氧化层厚度略>4 nm）允许检测来自钝化层下方铁基体（fe0）的。Фактически, глубина обнаружения Fe (~ 6 нм) 49 с помощью X-PEEM больше, чем предполагаемая толщина оксидного слоя (немного > 4 нм), что позволяет обнаруживать сигнал от железной матрицы (Fe0) ниже пассивирующего слоя. ในความเป็นจริง ความลึกของการตรวจจับ Fe (~6 นาโนเมตร) 49 โดย X-PEEM นั้นมากกว่าความหนาที่คาดไว้ของชั้นออกไซด์ (เล็กน้อย > 4 นาโนเมตร) ซึ่งทำให้สามารถตรวจจับสัญญาณจากเมทริกซ์เหล็ก (Fe0) ที่อยู่ใต้ชั้นทู่ได้ .ดำเนินการผสม Fe2+ และ Fe3+ ต่างๆ เพื่อหาทางออกที่ดีที่สุดสำหรับข้อมูลการทดลองที่สังเกตได้บนมะเดื่อ4b แสดงสเปกตรัม XAS-1 สำหรับการรวมกันของ Fe2+ และ Fe3+ โดยที่สัดส่วนของ Fe2+ และ Fe3+ ใกล้เคียงกันประมาณ 45% ซึ่งบ่งชี้สถานะออกซิเดชันแบบผสมของ Feในขณะที่สเปกตรัม XAS-2 เปอร์เซ็นต์ของ Fe2+ และ Fe3+ จะกลายเป็น ~30% และ 60% ตามลำดับFe2+ ​​น้อยกว่า Fe3+อัตราส่วนของ Fe2+ ต่อ Fe3 เท่ากับ 1:2 หมายความว่า Fe3O4 สามารถก่อตัวขึ้นได้ในอัตราส่วนเดียวกันระหว่าง Fe ไอออนนอกจากนี้ สำหรับสเปกตรัม XAS-3 เปอร์เซ็นต์ของ Fe2+ และ Fe3+ จะกลายเป็น ~10% และ 80% ซึ่งบ่งชี้ถึงการแปลง Fe2+ เป็น Fe3+ ที่สูงขึ้นตามที่กล่าวไว้ข้างต้น Fe3+ สามารถมาจาก α-Fe2O3, γ-Fe2O3 หรือ Fe3O4เพื่อทำความเข้าใจแหล่งที่มาที่เป็นไปได้มากที่สุดของ Fe3+ สเปกตรัม XAS-3 ถูกวางแผนด้วยมาตรฐาน Fe3+ ที่แตกต่างกันในรูปที่ 4e ซึ่งแสดงความคล้ายคลึงกันกับทั้งสองมาตรฐานเมื่อพิจารณาจุดสูงสุดของ Bอย่างไรก็ตาม ความเข้มของไหล่พีค (A: จาก Fe2+) และอัตราส่วนความเข้มของ B/A บ่งชี้ว่าสเปกตรัมของ XAS-3 ใกล้เคียงกัน แต่ไม่ตรงกับสเปกตรัมของ γ-Fe2O3เมื่อเปรียบเทียบกับ γ-Fe2O3 จำนวนมาก ค่าสูงสุดของ Fe 2p XAS ของ SDSS มีความเข้มสูงกว่าเล็กน้อย (รูปที่ 4e) ซึ่งบ่งชี้ว่า Fe2+ มีความเข้มสูงกว่าแม้ว่าสเปกตรัมของ XAS-3 จะคล้ายกับสเปกตรัมของ γ-Fe2O3 โดยที่ Fe3+ อยู่ในตำแหน่ง Oh และ Td การระบุสถานะของวาเลนซ์ที่แตกต่างกันและการประสานงานตามขอบ L2,3 หรืออัตราส่วนความเข้ม L2/L3 เท่านั้นยังคงเป็นปัญหาหัวข้อของการอภิปรายอย่างต่อเนื่องเนื่องจากความซับซ้อนของปัจจัยต่างๆ ที่ส่งผลต่อสเปกตรัมสุดท้าย41
นอกเหนือจากความแตกต่างทางสเปกตรัมในสถานะทางเคมีของพื้นที่ที่เลือกไว้ตามความสนใจที่อธิบายไว้ข้างต้น ความแตกต่างทางเคมีทั่วโลกขององค์ประกอบหลัก Cr และ Fe ยังได้รับการประเมินโดยการจำแนกสเปกตรัม XAS ทั้งหมดที่ได้รับบนพื้นผิวตัวอย่างโดยใช้วิธีการจัดกลุ่ม K-mean.โปรไฟล์ขอบ Cr L ถูกตั้งค่าให้สร้างกลุ่มที่เหมาะสมที่สุดสองกลุ่มโดยกระจายเชิงพื้นที่ในชิ้นงานรีดร้อนและชิ้นงานรีดเย็นที่แสดงในรูปที่5. เป็นที่ชัดเจนว่าไม่มีการรับรู้การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเฉพาะที่คล้ายคลึงกัน เนื่องจากเซนทรอยด์ทั้งสองของ XAS Cr spectra นั้นเปรียบเทียบกันได้รูปร่างสเปกตรัมของทั้งสองคลัสเตอร์เกือบจะเหมือนกันกับรูปร่างที่สอดคล้องกับ Cr2O342 ซึ่งหมายความว่าเลเยอร์ Cr2O3 นั้นค่อนข้างมีระยะห่างเท่าๆ กันบน SDSS
Cr L K หมายถึงคลัสเตอร์บริเวณขอบ และ b คือ XAS centroid ที่สอดคล้องกันผลลัพธ์ของการเปรียบเทียบ K-mean X-PEEM ของ SDSS แบบรีดเย็น: c Cr L2.3 ขอบขอบของคลัสเตอร์ K-mean และ d XAS centroid ที่สอดคล้องกัน
เพื่อแสดงแผนที่ขอบ FeL ที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น สี่และห้าคลัสเตอร์ที่ปรับให้เหมาะสมและเซนทรอยด์ที่เกี่ยวข้อง (โปรไฟล์สเปกตรัม) ถูกนำมาใช้สำหรับชิ้นงานรีดร้อนและรีดเย็นตามลำดับดังนั้น สามารถหาเปอร์เซ็นต์ (%) ของ Fe2+ และ Fe3+ ได้โดยการปรับค่า LCF ที่แสดงในรูปที่ 4ศักยภาพของอิเล็กโทรดเทียมเทียม Epseudo เป็นฟังก์ชันของ Fe0 ถูกใช้เพื่อเปิดเผยความไม่สม่ำเสมอทางจุลภาคของฟิล์มออกไซด์ของพื้นผิวEpseudo ประมาณโดยกฎการผสม
โดยที่ \(\rm{E}_{\rm{Fe}/\rm{Fe}^{2 + (3 + )}}\) เท่ากับ \(\rm{Fe} + 2e^ – \ ถึง \rm { Fe}^{2 + (3 + )}\), 0.440 และ 0.036 V ตามลำดับภูมิภาคที่มีศักยภาพต่ำกว่ามีปริมาณสารประกอบ Fe3+ สูงกว่าการกระจายที่เป็นไปได้ในตัวอย่างที่เปลี่ยนรูปแบบทางความร้อนมีลักษณะที่เป็นชั้นซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงสูงสุดประมาณ 0.119 V (รูปที่ 6a, b)การกระจายที่เป็นไปได้นี้เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับภูมิประเทศของพื้นผิว (รูปที่ 6a)ไม่พบการเปลี่ยนแปลงที่ขึ้นกับตำแหน่งอื่นๆ ในชั้นเคลือบด้านใน (รูปที่ 6b)ในทางตรงกันข้าม สำหรับการเชื่อมต่อของออกไซด์ต่างชนิดกันที่มี Fe2+ และ Fe3+ ต่างกันใน SDSS แบบรีดเย็น เราสามารถสังเกตลักษณะที่ไม่สม่ำเสมอของศักย์เทียม (รูปที่ 6c, d)Fe3+ ออกไซด์และ/หรือ (ออกซี) ไฮดรอกไซด์เป็นองค์ประกอบหลักของสนิมในเหล็กกล้าและสามารถซึมผ่านออกซิเจนและน้ำได้50ในกรณีนี้ เกาะที่อุดมด้วย Fe3+ นั้นถูกพิจารณาว่ามีการกระจายในพื้นที่และถือได้ว่าเป็นพื้นที่ที่สึกกร่อนในเวลาเดียวกัน การไล่ระดับสีในฟิลด์ศักยภาพ แทนที่จะเป็นค่าสัมบูรณ์ของศักยภาพ สามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้สำหรับการระบุตำแหน่งการกัดกร่อนที่ใช้งานอยู่การกระจายตัวที่ไม่สม่ำเสมอของ Fe2+ และ Fe3+ บนพื้นผิวของเหล็กแผ่นรีดเย็นชนิดรีดเย็นนี้สามารถเปลี่ยนคุณสมบัติทางเคมีเฉพาะที่และให้พื้นที่ผิวที่ใช้งานได้จริงมากขึ้นในการสลายฟิล์มออกไซด์และปฏิกิริยาการกัดกร่อน ดังนั้นจึงทำให้เกิดการกัดกร่อนอย่างต่อเนื่องของเมทริกซ์โลหะที่อยู่ด้านล่าง ส่งผลให้เกิดการกัดกร่อนภายในความแตกต่างของคุณสมบัติและการลดลงของคุณสมบัติการป้องกันของชั้นพาสซีฟ
กลุ่ม K-mean และ XAS centroids ที่สอดคล้องกันในบริเวณขอบ Fe L2.3 ของ X-PEEM ac และ df ของ SDSS ที่รีดเย็นa, d K-mean แผนภาพคลัสเตอร์ที่ซ้อนทับบนอิมเมจ X-PEEMศักย์ไฟฟ้าเทียมเทียมที่คำนวณได้ (Epseudo) ถูกกล่าวถึงพร้อมกับพล็อตคลัสเตอร์ K-meanความสว่างของภาพ X-PEEM เช่นเดียวกับสีในรูปที่ 2 เป็นสัดส่วนกับความเข้มของการดูดกลืนรังสีเอกซ์
Cr ค่อนข้างสม่ำเสมอ แต่สถานะทางเคมีที่แตกต่างกันของ Fe นำไปสู่ความเสียหายและรูปแบบการกัดกร่อนของฟิล์มออกไซด์ที่แตกต่างกันใน Ce-2507 ที่ผ่านการรีดร้อนและรีดเย็นคุณสมบัติของเหล็กรีดเย็น Ce-2507 นี้ได้รับการศึกษาเป็นอย่างดีสำหรับการก่อตัวของออกไซด์และไฮดรอกไซด์ของ Fe ในอากาศแวดล้อมในงานที่เกือบจะเป็นกลางนี้ ปฏิกิริยามีดังนี้:
ปฏิกิริยาข้างต้นเกิดขึ้นในสถานการณ์ต่อไปนี้ตามการวิเคราะห์ X-PEEMไหล่ขนาดเล็กที่สอดคล้องกับ Fe0 นั้นสัมพันธ์กับเหล็กโลหะที่อยู่ด้านล่างปฏิกิริยาของโลหะ Fe กับสภาพแวดล้อมส่งผลให้เกิดชั้น Fe(OH)2 (สมการ (5)) ซึ่งช่วยเพิ่มสัญญาณ Fe2+ ใน Fe L-edge XASการสัมผัสกับอากาศเป็นเวลานานอาจส่งผลให้เกิด Fe3O4 และ/หรือ Fe2O3 ออกไซด์หลังจาก Fe(OH)252,53Fe, Fe3O4 และ Fe2O3 ที่เสถียรสองรูปแบบยังสามารถก่อตัวในชั้นป้องกันที่อุดมด้วย Cr3+ ซึ่ง Fe3O4 ชอบโครงสร้างที่สม่ำเสมอและเหนียวการปรากฏตัวของทั้งสองส่งผลให้เกิดสถานะออกซิเดชันแบบผสม (สเปกตรัม XAS-1)สเปกตรัม XAS-2 ส่วนใหญ่สอดคล้องกับ Fe3O4ในขณะที่การสังเกตสเปกตรัม XAS-3 ในหลาย ๆ แห่งบ่งชี้ว่าการแปลงเป็น γ-Fe2O3 อย่างสมบูรณ์เนื่องจากความลึกของการทะลุทะลวงของรังสีเอกซ์ที่กางออกคือประมาณ 50 นาโนเมตร สัญญาณจากชั้นล่างส่งผลให้จุดสูงสุดของ A มีความเข้มสูงขึ้น
สเปกตรัม XPA แสดงให้เห็นว่าส่วนประกอบ Fe ในฟิล์มออกไซด์มีโครงสร้างเป็นชั้นรวมกับชั้น Cr ออกไซด์ตรงกันข้ามกับสัญญาณของการทู่เนื่องจากความไม่สม่ำเสมอเฉพาะที่ของ Cr2O3 ในระหว่างการกัดกร่อน แม้ว่าจะมีชั้นของ Cr2O3 สม่ำเสมอในงานนี้ แต่ความต้านทานการกัดกร่อนต่ำก็พบได้ในกรณีนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นงานรีดเย็นพฤติกรรมที่สังเกตได้สามารถเข้าใจได้ว่าเป็นความแตกต่างของสถานะออกซิเดชันของสารเคมีในชั้นบน (Fe) ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการกัดกร่อนเนื่องจากปริมาณสารสัมพันธ์ที่เหมือนกันของชั้นบน (เหล็กออกไซด์) และชั้นล่าง (โครเมียมออกไซด์)52,53 การทำงานร่วมกัน (การยึดเกาะ) ที่ดีขึ้นระหว่างกันทำให้การขนส่งไอออนของโลหะหรือออกซิเจนช้าลงในโครงตาข่าย ซึ่งส่งผลให้ความต้านทานการกัดกร่อนเพิ่มขึ้นดังนั้น อัตราส่วนปริมาณสัมพันธ์แบบต่อเนื่อง เช่น สถานะออกซิเดชันหนึ่งสถานะของ Fe จึงเป็นที่นิยมกว่าในการหยุดการเปลี่ยนแปลงปริมาณปริมาณสัมพันธ์อย่างกะทันหันSDSS ที่เปลี่ยนรูปด้วยความร้อนมีพื้นผิวที่สม่ำเสมอกว่า มีชั้นป้องกันที่หนาแน่นกว่า และทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่าในขณะที่ SDSS รีดเย็น การมีเกาะที่อุดมด้วย Fe3+ อยู่ใต้ชั้นป้องกันจะละเมิดความสมบูรณ์ของพื้นผิว และทำให้เกิดการกัดกร่อนแบบกัลวานิกกับพื้นผิวใกล้เคียง ซึ่งทำให้ค่า Rp ลดลงอย่างรวดเร็ว (ตารางที่ 1)สเปกตรัม EIS และความต้านทานการกัดกร่อนจะลดลงจะเห็นได้ว่าการกระจายตัวของเกาะที่อุดมด้วย Fe3+ ในท้องถิ่นเนื่องจากการเสียรูปของพลาสติกส่วนใหญ่ส่งผลต่อความต้านทานการกัดกร่อน ซึ่งเป็นความก้าวหน้าในงานนี้ดังนั้น การศึกษานี้จึงนำเสนอภาพถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์สเปกโทรสโกปีของการลดลงของความต้านทานการกัดกร่อนของตัวอย่าง SDSS ที่ศึกษาโดยวิธีการเปลี่ยนรูปพลาสติก
นอกจากนี้ แม้ว่าการผสมกับธาตุหายากในเหล็กกล้าแบบสองเฟสจะแสดงประสิทธิภาพที่ดีขึ้น แต่ปฏิสัมพันธ์ของธาตุสารเติมแต่งนี้กับเมทริกซ์เหล็กแต่ละชนิดในแง่ของพฤติกรรมการกัดกร่อนตามข้อมูลของกล้องจุลทรรศน์สเปกโทรสโกปียังคงเข้าใจยากการปรากฏตัวของสัญญาณ Ce (ผ่าน XAS M-edges) ปรากฏขึ้นเพียงไม่กี่แห่งระหว่างการรีดเย็น แต่จะหายไประหว่างการเสียรูปร้อนของ SDSS ซึ่งบ่งชี้ถึงการตกตะกอนของ Ce ในเมทริกซ์เหล็ก แทนที่จะเป็นโลหะผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันแม้ว่าจะไม่ได้ปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของ SDSS6,7 อย่างมีนัยสำคัญ แต่การมีอยู่ของธาตุหายากจะลดขนาดของการรวมตัวและคิดว่าจะยับยั้งการเกิดรูพรุนในพื้นที่เริ่มต้น 54
โดยสรุป งานนี้เปิดเผยผลกระทบของความแตกต่างของพื้นผิวต่อการกัดกร่อนของ 2507 SDSS ที่ดัดแปลงด้วยซีเรียมโดยการหาปริมาณสารเคมีของส่วนประกอบระดับนาโนเราตอบคำถามว่าเหตุใดเหล็กกล้าไร้สนิมจึงสึกกร่อนแม้อยู่ภายใต้ชั้นออกไซด์ที่ป้องกันด้วยการหาปริมาณของโครงสร้างจุลภาค เคมีพื้นผิว และการประมวลผลสัญญาณโดยใช้ K-means clusteringเป็นที่ทราบกันดีว่าเกาะที่อุดมด้วย Fe3+ รวมถึงการประสานกันของรูปทรงแปดด้านและทรงสี่หน้าตามคุณลักษณะทั้งหมดของ Fe2+/Fe3+ แบบผสม เป็นที่มาของความเสียหายและการกัดกร่อนของ SDSS ฟิล์มออกไซด์รีดเย็นหมู่เกาะนาโนที่ถูกครอบงำโดย Fe3+ ทำให้มีความต้านทานการกัดกร่อนต่ำแม้ในชั้นพาสวาทิง Cr2O3 ที่มีปริมาณสารสัมพันธ์เพียงพอนอกจากความก้าวหน้าทางระเบียบวิธีในการพิจารณาผลกระทบของความแตกต่างของสารเคมีในระดับนาโนต่อการกัดกร่อนแล้ว คาดว่างานที่กำลังดำเนินอยู่จะเป็นแรงบันดาลใจให้กระบวนการทางวิศวกรรมปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมในระหว่างการผลิตเหล็กกล้า
เพื่อเตรียมลิ่ม Ce-2507 SDSS ที่ใช้ในการศึกษานี้ ส่วนประกอบแบบผสมซึ่งรวมถึงโลหะผสมหลัก Fe-Ce ที่ปิดผนึกด้วยท่อเหล็กบริสุทธิ์ถูกหลอมในเตาหลอมเหนี่ยวนำความถี่กลางขนาด 150 กก. เพื่อผลิตเหล็กหลอมเหลวและเทลงในแม่พิมพ์องค์ประกอบทางเคมีที่วัดได้ (wt%) แสดงอยู่ในตารางเสริม 2 แท่งโลหะจะถูกหลอมเป็นบล็อกด้วยความร้อนก่อนจากนั้นจึงนำไปอบอ่อนที่อุณหภูมิ 1,050°C เป็นเวลา 60 นาที เพื่อให้ได้เหล็กในสถานะของสารละลายที่เป็นของแข็ง จากนั้นดับลงในน้ำจนถึงอุณหภูมิห้องตัวอย่างที่ศึกษาได้ศึกษาโดยละเอียดโดยใช้ TEM และ DOE เพื่อศึกษาระยะ ขนาดเกรน และสัณฐานวิทยาข้อมูลรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับตัวอย่างและกระบวนการผลิตสามารถพบได้ในแหล่งข้อมูลอื่น 6,7
ตัวอย่างทรงกระบอก (φ10 มม.×15 มม.) สำหรับการบีบอัดแบบร้อนได้รับการประมวลผลเพื่อให้แกนของทรงกระบอกขนานกับทิศทางการเสียรูปของบล็อกการบีบอัดที่อุณหภูมิสูงดำเนินการที่อุณหภูมิต่างๆ ในช่วง 1,000-1150°C โดยใช้เครื่องจำลองความร้อน Gleeble-3800 ที่อัตราความเครียดคงที่ในช่วง 0.01-10 วินาที-1ก่อนการเสียรูป ตัวอย่างจะได้รับความร้อนในอัตรา 10 °C s-1 เป็นเวลา 2 นาทีที่อุณหภูมิที่เลือกเพื่อกำจัดการไล่ระดับอุณหภูมิหลังจากบรรลุความสม่ำเสมอของอุณหภูมิแล้ว ตัวอย่างจะถูกเปลี่ยนรูปเป็นค่าความเครียดที่แท้จริงที่ 0.7หลังจากการเสียรูป ตัวอย่างจะถูกดับด้วยน้ำทันทีเพื่อรักษาโครงสร้างที่ผิดรูปชิ้นงานที่ผ่านการชุบแข็งแล้วจะถูกตัดขนานไปกับทิศทางการอัดสำหรับการศึกษาเฉพาะนี้ เราเลือกชิ้นงานที่มีสภาวะความเครียดร้อนที่ 1,050°C, 10 วินาที-1 เนื่องจากความแข็งระดับจุลภาคที่สังเกตได้นั้นสูงกว่าชิ้นงานทดสอบอื่นๆ7
ตัวอย่างปริมาณมาก (80 × 10 × 17 มม. 3) ของสารละลายของแข็ง Ce-2507 ถูกนำมาใช้ในโรงสีลูกกลิ้งแบบสองจังหวะแบบอะซิงโครนัสแบบสามเฟส LG-300 ซึ่งมีสมบัติเชิงกลที่ดีที่สุดในบรรดาระดับการเสียรูปอื่นๆ ทั้งหมด 6อัตราความเครียดและการลดความหนาสำหรับแต่ละเส้นทางคือ 0.2 m·s-1 และ 5% ตามลำดับ
เวิร์กสเตชันเคมีไฟฟ้า PGSTAT128N ของ Autolab ใช้สำหรับการวัดค่าเคมีไฟฟ้า SDSS หลังจากการรีดเย็นจนมีความหนาลดลง 90% (เทียบเท่าความเครียดจริง 1.0 เท่า) และหลังจากการกดร้อนที่อุณหภูมิ 1,050°C เป็นเวลา 10 วินาที-1 จนได้ความเครียดจริงที่ 0.7เวิร์กสเตชันมีเซลล์อิเล็กโทรดสามตัวที่มีอิเล็กโทรดคาโลเมลอิ่มตัวเป็นอิเล็กโทรดอ้างอิง อิเล็กโทรดเคาน์เตอร์กราไฟต์ และตัวอย่าง SDSS เป็นอิเล็กโทรดทำงานตัวอย่างถูกตัดเป็นทรงกระบอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 11.3 มม. ที่ด้านข้างซึ่งบัดกรีลวดทองแดงจากนั้น ตัวอย่างจะได้รับการแก้ไขด้วยอีพ็อกซี่ โดยปล่อยให้พื้นที่เปิดทำงาน 1 ซม.2 เป็นอิเล็กโทรดทำงาน (ด้านล่างของตัวอย่างทรงกระบอก)ระวังระหว่างการบ่มอีพ็อกซี่และการขัดและขัดในภายหลังเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าวพื้นผิวการทำงานถูกบดและขัดด้วยสารแขวนลอยเพชรที่มีขนาดอนุภาค 1 ไมครอน ล้างด้วยน้ำกลั่นและเอธานอล และทำให้แห้งด้วยลมเย็นก่อนการตรวจวัดทางเคมีไฟฟ้า ตัวอย่างที่ผ่านการขัดเงาจะถูกสัมผัสกับอากาศเป็นเวลาหลายวันเพื่อสร้างฟิล์มออกไซด์ตามธรรมชาติสารละลายที่เป็นน้ำของ FeCl3 (6.0 wt%) ทำให้เสถียรที่ pH = 1.0 ± 0.01 ด้วย HCl ตามคำแนะนำของ ASTM ใช้เพื่อเร่งการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิม55 เนื่องจากจะมีฤทธิ์กัดกร่อนเมื่อมีคลอไรด์ไอออนที่มีความสามารถในการออกซิไดซ์รุนแรงและ pH ต่ำ มาตรฐานสิ่งแวดล้อม G48 และ A923จุ่มตัวอย่างลงในสารละลายทดสอบเป็นเวลา 1 ชั่วโมงเพื่อให้ใกล้สภาวะคงตัวก่อนทำการตรวจวัดใดๆสำหรับตัวอย่างที่เป็นของแข็ง รูปร้อน และตัวอย่างรีดเย็น การวัดอิมพีแดนซ์ดำเนินการที่ศักยภาพวงจรเปิด (OPC) ที่ 0.39, 0.33 และ 0.25 V ตามลำดับ ในช่วงความถี่ตั้งแต่ 1 105 ถึง 0.1 Hz ด้วยแอมพลิจูด 5 mVการทดสอบทางเคมีทั้งหมดทำซ้ำอย่างน้อย 3 ครั้งภายใต้สภาวะเดียวกันเพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลสามารถทำซ้ำได้
สำหรับการวัด HE-SXRD บล็อกเหล็กดูเพล็กซ์สี่เหลี่ยมขนาด 1 × 1 × 1.5 มม. 3 ถูกวัดเพื่อหาปริมาณองค์ประกอบเฟสของลำแสงของเครื่องกระดิกพลังงานสูง Brockhouse ที่ CLS ประเทศแคนาดา56การรวบรวมข้อมูลดำเนินการในรูปทรงเรขาคณิต Debye-Scherrer หรือรูปทรงเรขาคณิตการส่งผ่านที่อุณหภูมิห้องความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์ที่สอบเทียบด้วยเครื่องสอบเทียบ LaB6 คือ 0.212561 Å ซึ่งสอดคล้องกับ 58 keV ซึ่งสูงกว่าค่าของ Cu Kα (8 keV) ที่ใช้กันทั่วไปเป็นแหล่งรังสีเอกซ์ในห้องปฏิบัติการตัวอย่างอยู่ห่างจากเครื่องตรวจจับ 740 มม.ปริมาณการตรวจจับของแต่ละตัวอย่างคือ 0.2 × 0.3 × 1.5 mm3 ซึ่งกำหนดโดยขนาดลำแสงและความหนาของตัวอย่างข้อมูลทั้งหมดรวบรวมโดยใช้เครื่องตรวจวัดพื้นที่ Perkin Elmer เครื่องตรวจเอกซเรย์จอแบน 200 µm พิกเซล 40×40 ตร.ซม. โดยใช้เวลาเปิดรับแสง 0.3 วินาที และ 120 เฟรม
การวัด X-PEEM ของระบบรุ่นที่เลือกสองระบบดำเนินการที่สถานีปลายทาง Beamline MAXPEEM PEEM ในห้องปฏิบัติการ MAX IV (ลุนด์ ประเทศสวีเดน)ตัวอย่างถูกเตรียมในลักษณะเดียวกับการวัดไฟฟ้าเคมีตัวอย่างที่เตรียมไว้ถูกเก็บไว้ในอากาศเป็นเวลาหลายวันและไล่ก๊าซในห้องสุญญากาศสูงพิเศษก่อนที่จะฉายรังสีด้วยซินโครตรอนโฟตอนความละเอียดพลังงานของเส้นลำแสงได้มาจากการวัดสเปกตรัมผลผลิตไอออนในพื้นที่กระตุ้นตั้งแต่ N 1 วินาทีถึง 1\(\pi _g^ \ast\) ใกล้ hv = 401 eV ใน N2 โดยขึ้นอยู่กับพลังงานโฟตอนบน E3/2 , 57 สเปกตรัมประมาณค่าให้ ΔE (ความกว้างของเส้นสเปกตรัม) ประมาณ 0.3 eV ในช่วงพลังงานที่วัดได้ ดังนั้น ความละเอียดของพลังงานบีมไลน์จึงถูกประเมินเป็น E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 และฟลักซ์ ≈1012 ph/s โดยใช้โมโนโครมาเตอร์ SX-700 ที่ได้รับการดัดแปลงพร้อมตะแกรง Si 1200-line mm−1 สำหรับขอบ Fe 2p L2,3, ขอบ Cr 2p L2,3, ขอบ Ni 2p L2,3 และขอบ Ce M4,5 . ดังนั้น ความละเอียดของพลังงานบีมไลน์จึงถูกประเมินเป็น E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 และฟลักซ์ ≈1012 ph/s โดยใช้โมโนโครมาเตอร์ SX-700 ที่ได้รับการดัดแปลงพร้อมตะแกรง Si 1200-line mm−1 สำหรับขอบ Fe 2p L2.3, ขอบ Cr 2p L2.3, ขอบ Ni 2p L2.3 และขอบ Ce M4.5 . Таким образом, энергетическое разрешение канала пучка было оценено как E/∆E = 700 эВ/0,3 эВ > 2000 และ поток ≈1012 ф/с п ри использовании модифицированного монохроматора SX-700 с решеткой Si 1200 штрихов/мм для Fe кромка 2p L2,3, кромка Cr 2p L2,3, к ромка Ni 2p L2,3 และ кромка Ce M4,5 ดังนั้น ความละเอียดพลังงานของช่องสัญญาณลำแสงจึงถูกประเมินเป็น E/∆E = 700 eV/0.3 eV > 2000 และฟลักซ์ ≈1012 f/s โดยใช้โมโนโครมเมเตอร์ SX-700 ที่ได้รับการดัดแปลงพร้อมตะแกรง Si ที่ 1200 เส้น/มม. สำหรับ Fe edge 2p L2 ,3, Cr edge 2p L2.3, Ni edge 2p L2.3 และ Ce edge 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，通过使用带有Si 1200 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 边缘和Ce M4,5 边缘。因此， 光束线分辨率为为δΔE = 700 eV/0.3 eV> 2000 和≈1012 pH/s， 使用 1200 线 mm-1 光栅 sx-700 。ดังนั้น เมื่อใช้ SX-700 monochromator ที่มีตะแกรง Si 1200 เส้น3, Cr edge 2p L2.3, Ni edge 2p L2.3 และ Ce edge M4.5สแกนพลังงานโฟตอนในขั้นตอน 0.2 eVที่แต่ละพลังงาน ภาพ PEEM ถูกบันทึกโดยใช้ตัวตรวจจับ TVIPS F-216 CMOS แบบไฟเบอร์คู่พร้อม 2 x 2 bin ซึ่งให้ความละเอียด 1024 x 1024 พิกเซลในมุมมอง 20 µmเวลาเปิดรับแสงของภาพคือ 0.2 วินาที เฉลี่ย 16 เฟรมพลังงานภาพโฟโตอิเล็กตรอนถูกเลือกในลักษณะที่จะให้สัญญาณอิเล็กตรอนทุติยภูมิสูงสุดการวัดทั้งหมดดำเนินการที่อุบัติการณ์ปกติโดยใช้ลำแสงโฟตอนโพลาไรซ์เชิงเส้นข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการวัดสามารถดูได้จากการศึกษาก่อนหน้านี้หลังจากศึกษาโหมดตรวจจับผลผลิตอิเล็กตรอนทั้งหมด (TEY) และการประยุกต์ใช้ใน X-PEEM49 แล้ว ความลึกของการทดลองของวิธีนี้คาดว่าจะอยู่ที่ประมาณ 4-5 นาโนเมตรสำหรับสัญญาณ Cr และประมาณ 6 นาโนเมตรสำหรับ Feความลึกของ Cr นั้นใกล้เคียงกับความหนาของฟิล์มออกไซด์มาก (~4 นาโนเมตร)60,61 ในขณะที่ความลึกของ Fe นั้นมากกว่าความหนาXRD ที่เก็บที่ขอบของ Fe L เป็นส่วนผสมของ XRD ของเหล็กออกไซด์และ Fe0 จากเมทริกซ์ในกรณีแรก ความเข้มของอิเลคตรอนที่ปล่อยออกมานั้นมาจากอิเลคตรอนทุกประเภทที่เป็นไปได้ซึ่งมีส่วนทำให้เกิด TEYอย่างไรก็ตาม สัญญาณเหล็กบริสุทธิ์ต้องการพลังงานจลน์ที่สูงกว่าเพื่อให้อิเล็กตรอนผ่านชั้นออกไซด์ไปยังพื้นผิวและรวบรวมโดยเครื่องวิเคราะห์ในกรณีนี้ สัญญาณ Fe0 ส่วนใหญ่เกิดจากอิเล็กตรอนสว่าน LVV เช่นเดียวกับอิเล็กตรอนทุติยภูมิที่ปล่อยออกมานอกจากนี้ ความเข้มของ TEY ที่เกิดจากอิเล็กตรอนเหล่านี้จะสลายตัวระหว่างเส้นทางหนีของอิเล็กตรอน ทำให้การตอบสนองสเปกตรัม Fe0 ลดลงอีกในแผนที่ XAS ของเหล็ก
การรวมการทำเหมืองข้อมูลลงในคิวบ์ข้อมูล (ข้อมูล X-PEEM) เป็นขั้นตอนสำคัญในการแยกข้อมูลที่เกี่ยวข้อง (คุณสมบัติทางเคมีหรือกายภาพ) ในแนวทางหลายมิติการจัดกลุ่มด้วยค่าเฉลี่ย K ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในหลายสาขา รวมถึงการมองเห็นด้วยเครื่อง การประมวลผลภาพ การจดจำรูปแบบที่ไม่มีผู้ดูแล ปัญญาประดิษฐ์ และการวิเคราะห์จำแนกประเภทตัวอย่างเช่น การจัดกลุ่มค่า K-mean ทำได้ดีในการจัดกลุ่มข้อมูลภาพไฮเปอร์สเปกตรัมโดยหลักการแล้ว สำหรับข้อมูลหลายคุณลักษณะ อัลกอริทึม K-mean สามารถจัดกลุ่มได้อย่างง่ายดายตามข้อมูลเกี่ยวกับแอตทริบิวต์ (คุณสมบัติพลังงานโฟตอน)การจัดกลุ่มด้วยวิธี K-mean เป็นอัลกอริทึมแบบวนซ้ำสำหรับการแบ่งข้อมูลออกเป็นกลุ่ม K ที่ไม่ทับซ้อนกัน (กลุ่ม) โดยที่แต่ละพิกเซลอยู่ในกลุ่มหนึ่งๆ ขึ้นอยู่กับการกระจายเชิงพื้นที่ของความไม่สม่ำเสมอของสารเคมีในองค์ประกอบโครงสร้างจุลภาคของเหล็กอัลกอริทึม K-mean ประกอบด้วยสองขั้นตอน: ในขั้นตอนแรก K centroids จะถูกคำนวณ และในขั้นตอนที่สอง แต่ละจุดจะถูกกำหนดเป็นคลัสเตอร์ที่มี centroid ที่อยู่ใกล้เคียงจุดศูนย์ถ่วงของคลัสเตอร์ถูกกำหนดให้เป็นค่าเฉลี่ยเลขคณิตของจุดข้อมูล (สเปกตรัม XAS) สำหรับคลัสเตอร์นั้นมีระยะทางต่างๆ กันเพื่อกำหนดเซนทรอยด์ที่อยู่ใกล้เคียงเป็นระยะทางแบบยุคลิดสำหรับภาพอินพุตของ px,y (โดยที่ x และ y คือความละเอียดเป็นพิกเซล) CK คือจุดศูนย์ถ่วงของคลัสเตอร์ภาพนี้สามารถแบ่งกลุ่ม (คลัสเตอร์) เป็นกลุ่ม K โดยใช้ K-means63ขั้นตอนสุดท้ายของอัลกอริทึมการจัดกลุ่มค่าเฉลี่ย K คือ:
ขั้นตอนที่ 2 คำนวณการเป็นสมาชิกของพิกเซลทั้งหมดตามเซนทรอยด์ปัจจุบันตัวอย่างเช่น คำนวณจากระยะทางแบบยุคลิด d ระหว่างจุดศูนย์กลางและแต่ละพิกเซล:
ขั้นตอนที่ 3 กำหนดแต่ละพิกเซลให้กับเซนทรอยด์ที่ใกล้ที่สุดจากนั้นคำนวณตำแหน่ง K centroid ใหม่ดังนี้:
ขั้นตอนที่ 4 ทำซ้ำขั้นตอน (สมการ (7) และ (8)) จนกว่าเซนทรอยด์จะมาบรรจบกันผลลัพธ์คุณภาพการจัดกลุ่มขั้นสุดท้ายมีความสัมพันธ์อย่างยิ่งกับตัวเลือกเซนทรอยด์เริ่มต้นที่ดีที่สุดสำหรับโครงสร้างข้อมูล PEEM ของภาพเหล็ก โดยทั่วไปแล้ว X (x × y × λ) คือลูกบาศก์ของข้อมูลอาร์เรย์ 3 มิติ ในขณะที่แกน x และ y แสดงถึงข้อมูลเชิงพื้นที่ (ความละเอียดพิกเซล) และแกน λ สอดคล้องกับโฟตอนภาพสเปกตรัมพลังงานอัลกอริทึม K-mean ใช้ในการสำรวจพื้นที่ที่น่าสนใจในข้อมูล X-PEEM โดยแยกพิกเซล (คลัสเตอร์หรือบล็อกย่อย) ตามลักษณะสเปกตรัม และแยกเซนทรอยด์ที่ดีที่สุด (โปรไฟล์สเปกตรัม XAS) สำหรับแต่ละการวิเคราะห์กลุ่ม).ใช้เพื่อศึกษาการกระจายเชิงพื้นที่ การเปลี่ยนแปลงสเปกตรัมเฉพาะที่ พฤติกรรมออกซิเดชัน และสถานะทางเคมีตัวอย่างเช่น อัลกอริทึมการจัดกลุ่มด้วยค่าเฉลี่ย K ถูกนำมาใช้สำหรับบริเวณ Fe L-edge และ Cr L-edge ใน X-PEEM ที่ทำงานร้อนและรีดเย็นกลุ่ม K จำนวนมาก (พื้นที่ของโครงสร้างจุลภาค) ได้รับการทดสอบเพื่อค้นหากลุ่มและเซนทรอยด์ที่เหมาะสมที่สุดเมื่อตัวเลขเหล่านี้ปรากฏขึ้น พิกเซลจะถูกกำหนดใหม่ให้กับ centroid ของคลัสเตอร์ที่เกี่ยวข้องการกระจายสีแต่ละสีจะสอดคล้องกับศูนย์กลางของคลัสเตอร์ ซึ่งแสดงการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของวัตถุทางเคมีหรือทางกายภาพเซนทรอยด์ที่แยกออกมาเป็นการผสมเชิงเส้นของสเปกตรัมบริสุทธิ์
ข้อมูลที่สนับสนุนผลการศึกษานี้มีให้ตามคำขอที่สมเหตุสมผลจากผู้เขียน WC ที่เกี่ยวข้อง
Sieurin, H. & Sandström, R. ความเหนียวแตกหักของเหล็กกล้าไร้สนิมเชื่อมแบบดูเพล็กซ์ Sieurin, H. & Sandström, R. ความเหนียวแตกหักของเหล็กกล้าไร้สนิมเชื่อมแบบดูเพล็กซ์ Sieurin, H. & Sandström, R. Вязкость разрушения сварной дуплексной нержавеющей стали. Sieurin, H. & Sandström, R. ความเหนียวแตกหักของเหล็กกล้าไร้สนิมเชื่อมแบบดูเพล็กซ์ 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. ความเหนียวแตกหักของเหล็กกล้าไร้สนิมแบบเชื่อมดูเพล็กซ์บริทาเนียส่วนที่เป็นเศษส่วนขน.73, 377–390 (2549).
Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. ความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ในกรดอินทรีย์ที่เลือกและสภาพแวดล้อมกรดอินทรีย์/คลอไรด์ Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. ความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ในกรดอินทรีย์ที่เลือกและสภาพแวดล้อมกรดอินทรีย์/คลอไรด์Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh.และ Van Der Merwe, J. ความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ในสภาพแวดล้อมที่มีกรดอินทรีย์และกรดอินทรีย์/คลอไรด์ 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/氯化物环境中的耐腐蚀性。 Adams, FV, Olubambi, PA, Potgieter, JH & Van Der Merwe, J. 双相stainless steel在选定的organic酸和organic酸/สภาพแวดล้อมที่มีคลอรีน的耐而性性。Adams, FW, Olubambi, PA, Potgieter, J. Kh.และ Van Der Merwe, J. ความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ในสภาพแวดล้อมที่เลือกของกรดอินทรีย์และกรดอินทรีย์/คลอไรด์สารกันบูดวิธีการวัสดุ 57, 107–117 (2010)
Barrera, S. และคณะพฤติกรรมการกัดกร่อนออกซิเดชันของโลหะผสมดูเพล็กซ์ Fe-Al-Mn-Cเอกสารที่ 12, 2572 (2562).
Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. เหล็กกล้าซุปเปอร์ดูเพล็กซ์รุ่นใหม่สำหรับการผลิตอุปกรณ์ก๊าซและน้ำมัน Levkov, L., Shurygin, D., Dub, V., Kosyrev, K. & Balikoev, A. เหล็กกล้าซุปเปอร์ดูเพล็กซ์รุ่นใหม่สำหรับการผลิตอุปกรณ์ก๊าซและน้ำมันLevkov L. , Shurygin D. , Dub V. , Kosyrev K. , Balikoev A. เหล็กกล้า super duplex รุ่นใหม่สำหรับอุปกรณ์การผลิตน้ำมันและก๊าซLevkov L. , Shurygin D. , Dub V. , Kosyrev K. , Balikoev A. เหล็กกล้า super duplex รุ่นใหม่สำหรับอุปกรณ์การผลิตก๊าซและน้ำมันการสัมมนาผ่านเว็บ E3S 121, 04007 (2019)
กิ่งกลาง, ส. และ อุทัยแสงสุข, V. การตรวจสอบพฤติกรรมการเสียรูปร้อนของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์เกรด 2507. โลหะ. กิ่งกลาง, ส. และ อุทัยแสงสุข, V. การตรวจสอบพฤติกรรมการเสียรูปร้อนของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์เกรด 2507. โลหะ. Kingklang, S. & Uthaisangsuk, V. Исследование поведения горячей деформации дуплексной нержавеющей стали марки 2507. โลหะ. กิ่งกลาง ส. และ อุทัยแสงสุข วี. การศึกษาพฤติกรรมการเสียรูปร้อนของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ประเภท 2507.โลหะ กิ่งกลาง ส. & อุทัยแสงสุข วี. 双相不锈钢2507 级热变形行为的研究。 กิ่งกลาง ส. & อุทัยแสงสุข ว. 2507 级热变形行为的研究。กิ่งกลาง, ส. และ อุทัยแสนสุข, V. การตรวจสอบพฤติกรรมการเสียรูปร้อนของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ประเภท 2507.โลหะ.โรงเรียนเก่าความมึนงง48, 95–108 (2560).
โจว ที. และคณะผลของการรีดเย็นแบบควบคุมต่อโครงสร้างจุลภาคและสมบัติทางกลของเหล็กกล้าไร้สนิม super-duplex SAF 2507 ที่ดัดแปลงด้วยซีเรียมโรงเรียนเก่าวิทยาศาสตร์.บริทาเนียก 766, 138352 (2562).
โจว ที. และคณะสมบัติทางโครงสร้างและเชิงกลที่เกิดจากการเปลี่ยนรูปด้วยความร้อนของเหล็กกล้าไร้สนิม super-duplex SAF 2507 ที่ดัดแปลงด้วยซีเรียมเจ. โรงเรียนเก่า.ถังเก็บ.เทคโนโลยี.9, 8379–8390 (2563).
Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. ผลกระทบของธาตุหายากต่อพฤติกรรมออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงของเหล็กออสเทนนิติก Zheng, Z., Wang, S., Long, J., Wang, J. & Zheng, K. ผลกระทบของธาตุหายากต่อพฤติกรรมออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงของเหล็กออสเทนนิติกZheng Z. , Wang S. , Long J. , Wang J. และ Zheng K. อิทธิพลของธาตุหายากต่อพฤติกรรมของเหล็กออสเทนนิติกภายใต้ปฏิกิริยาออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง 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. และ Zheng K. อิทธิพลของธาตุหายากต่อพฤติกรรมของเหล็กออสเทนนิติกเมื่อออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงโครอสวิทยาศาสตร์.164, 108359 (2563).
Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. ผลกระทบของ Ce ต่อโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติของเหล็กกล้าไร้สนิมซุปเปอร์เฟอร์ริติก 27Cr-3.8Mo-2Ni Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. ผลกระทบของ Ce ต่อโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติของเหล็กกล้าไร้สนิมซุปเปอร์เฟอร์ริติก 27Cr-3.8Mo-2NiLi Y., Yang G., Jiang Z., Chen K. และ Sun S. อิทธิพลของ Se ต่อโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติของเหล็กกล้าไร้สนิม superferritic 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. ผลกระทบของ Ce ต่อโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติของเหล็กกล้าไร้สนิม super-steel 27Cr-3.8Mo-2Ni Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. Влияние Ce на микроструктуру и свойства суперферритной нержавеющей стали 27Cr-3,8Mo-2Ni. Li, Y., Yang, G., Jiang, Z., Chen, C. & Sun, S. ผลของ Ce ต่อโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติของเหล็กกล้าไร้สนิม superferritic 27Cr-3,8Mo-2Niป้ายเหล็ก.สตีลมัค 47, 67–76 (2020).