基于MD探究FeO/Fe中晶内微孔洞对FeO破裂的影响

氧化皮中的微孔洞直接影响着氧化皮的破裂性能。利用分子动力学(MD)模拟软件Lammps对含有微孔洞的FeO/Fe多晶模型进行拉伸模拟,研究了不同微孔洞数量情况下微孔洞尺寸对多晶FeO/Fe模型拉伸断裂的影响。研究发现,微孔洞数量相同时,FeO模型的抗拉强度随孔洞尺寸的增大呈现“下降→上升→下降”的趋势,表明了在一定范围内的孔洞尺寸会提高材料的抗拉强度,然而,此时的孔洞尺寸会降低材料的断裂韧性。中心对称参数CSP显示,原子紊乱程度由高到低的区域依次为孔洞处、晶界处、FeO/Fe界面处及FeO晶粒内部。研究结果为氧化皮的破裂机理提供了新的研究思路。     

基于分子动力学模拟FeO/Fe界面断裂过程

氧化皮与钢基体的粘结特性决定了环保型无酸除鳞的工艺参数设定精度。为了分析低碳钢基体与表面氧化皮的脱粘规律,采用分子动力学软件模拟了FeO/Fe构成的分析对象在拉伸载荷作用下界面裂纹的扩展行为,分析了裂纹恒定阶段和裂纹扩展阶段的局部正应力分布和位移变化;并利用裂纹稳态扩展条件下的局部正应力和位移数据拟合了牵引分离曲线图,同时与指数型、双线型以及三次多项式型粘聚力模型等3种模型进行了比较,偏差平方和分别为245.86、222.02、406.10。结果表明该方法可以快速准确预测FeO与Fe的脱粘规律,对揭示氧化皮与钢基体的脱粘规律以及无酸除鳞的技术推广提供了一定帮助。     

低碳钢表面FeO层空气条件下等温转变行为的研究

采用热模拟试验机研究了不同温度和等温时间条件下低碳钢表面形成的FeO层的等温转变行为。试验结果发现,在600℃时,FeO只发生先共析反应而无共析反应发生。在650℃时,无任何析出反应发生。FeO层的等温转变遵循着"C"曲线规律,450~550℃为FeO分解反应的"鼻尖"温度范围。FeO的等温转变分为两个阶段,即析出先共析Fe3O4的第一阶段和后续发生的共析反应(FeO→Fe+Fe3O4)阶段。在350℃时形成的共析反应产物的片间距最小。通过热力学分析和FeO层中氧的贫化与富集分别解释了FeO的先共析和共析反应行为。     

基于分子动力学模拟FeO/Fe界面断裂过程

摘要：氧化皮与钢基体的粘结特性决定了环保型无酸除鳞的工艺参数设定精度。为了分析低碳钢基体与表面氧化皮的脱粘规律,采用分子动力学软件模拟了FeO/Fe构成的分析对象在拉伸载荷作用下界面裂纹的扩展行为,分析了裂纹恒定阶段和裂纹扩展阶段的局部正应力分布和位移变化;并利用裂纹稳态扩展条件下的局部正应力和位移数据拟合了牵引分离曲线图,同时与指数型、双线型以及三次多项式型粘聚力模型等3种模型进行了比较,偏差平方和分别为24586、22202、40610。结果表明该方法可以快速准确预测FeO与Fe的脱粘规律,对揭示氧化皮与钢基体的脱粘规律以及无酸除鳞的技术推广提供了一定帮助。     

X80管线钢微孔洞形核

利用扫描电镜和透射电镜等手段,观察了X80管线钢中的夹杂物和MA岛,获得了它们的尺寸统计特征.应用不同颈缩程度的拉伸试验,探明了X80管线钢中微孔洞萌生的机理:第一阶段微孔洞的形核是围绕钙处理夹杂物,在颈缩初期已经开始;第二阶段属高应变量阶段,此时孔洞是通过MA岛/基体界面脱离形核.通过有限元法分析了拉伸过程,确定了试样的真实应力-应变曲线,计算了钙处理夹杂物/基体界面强度和MA岛/基体界面强度.      

基于MIV-GA-BP模型预测烧结矿FeO含量

工艺绿色化、装备智能化、产品高质化已成为当前钢铁行业主要发展目标。作为影响烧结矿性能的重要指标之一,FeO的含量不仅影响烧结矿还原性的高低和烧结过程的能耗,而且在一定程度上影响高炉间接还原、燃料比等指标。针对目前研究过程中存在的数据量少、工艺结合不紧密、特征选择方法针对性不强等问题,提出了基于MIV-GA-BP算法的烧结矿FeO含量预报模型。以承钢3号烧结机1年的生产数据作为研究基础,首先选取BP神经网络作为深度学习模型,然后利用遗传算法的特点解决了网络调参难等问题,成功构建了基于遗传算法优化的BP神经网络模型。在特征选取阶段将MIV算法的优越性与工艺理论相结合,选取了拥有更好解释性的参数作为模型的输入,此方法提高了模型预测准确率,成功实现了烧结矿FeO含量的预测。上线测试结果表明,误差允许范围内模型命中率达到87.9%,对现场烧结生产具有更好的指导性。     

铝合金在两种应力状态下损伤的有限元模拟

通过对铝合金（6063）进行缺口拉伸及纯剪切试验，研究了铝合金在这两种应力状态下的损伤没断裂机制。研究结果表明：缺口拉伸试验中，缺口根部产生相对较高的三轴应力，随着应力的不断升高，微孔洞的体积分数不断增大。当达到材料的临界孔洞体积分数时，试样断裂；纯剪切试验中，在材料内部几乎没有产生微孔洞而产生了剪切带。显微裂纹首先在剪切带中产生，随着裂纹的进一步扩展，最终导致试样断裂；用改进的Gurson模型和Johnson-cook模型分别模拟缺口拉伸和纯剪切试验，横拟的工程应力-应变曲城与试验的工程应力，应变曲线符台得很好。另外根据有限元模拟和试验数据还得出了6063（T6）铝合金缺口试样中微孔洞损伤的经验演化方程。     

基于Gurson模型的镁合金板材温热冲压成形研究

在Gurson损伤模型的基础上,采用有限元数值模拟与温热冲压实验相结合的方法,对镁合金板材温热冲压成形过程中的材料损伤过程进行了预测.考虑了板材的塑性各向异性行为,通过用户自定义材料子程序VUMAT将损伤模型嵌入到有限元软件ABAQUS/Explicit中.采用单轴拉伸试验数据与有限元数值模拟结果进行迭代,确定了Gurson模型所需要的材料参数.使用ABAQUS模拟得到了镁合金板材温热冲压过程中微孔洞的演变及分布规律.通过扫描电子显微镜,对不同温度下的AZ31镁合金板材由孔洞增长和聚合引起的内部损伤演化进行了观察分析.研究结果表明,板材中微孔洞的分布与实验数据相吻合,说明本文所提出的方法可以应用于金属板材温热冲压成形性能预测.      

硫含量对超高强度钢塑性的影响

不同硫含量的两种超高强度钢,其拉伸强度和断后伸长率基本相当,而断面收缩率相差较大。利用定量金相、扫描电镜和能谱分析等方法,研究了夹杂物对拉伸行为的影响。结果表明断面收缩率与夹杂物平均自由程密切相关。夹杂物平均自由程较小的钢中微孔洞以内颈缩的方式连接,裂纹较容易形成与扩展,导致断面收缩率降低。而夹杂物平均自由程较大的钢,微孔洞很难以内颈缩的方式连接,因此裂纹较难形成,从而表现出更高的断面收缩率。     

CSP热轧板卷氧化皮结构

用SEM和XRD对CSP热轧板的单张板和冷卷的氧化皮进行了研究.结果表明,轧后冷却过程对氧化皮的组成有显著影响,单张板的氧化皮组成为:Fe2O3:Fe3O4:FeO为6.8:33.4:59.8;冷却后板卷的表面氧化皮是外层氧化铁层和内层Fe3O4层组成的双层结构,以Fe3O4为主,没有观察到FeO相,Fe2O3:Fe3O4的比例为3.6:96.4;该冷卷的结果显著区别于以往实验室研究的结果.计算得出单张板氧化皮密度为:5.49 g/cm3,冷卷的氧化皮密度为5.19 g/cm3,在整个板宽上,单张板氧化皮的组成基本一致,冷卷边部的Fe2O3稍多于1/4宽和中心位置.     

热轧汽车大梁钢氧化铁皮结构的控制

介绍了汽车大梁钢（510L）在热连轧过程中表面氧化铁皮的结构、组成和演变规律。通过热力学分析和FeO层中氧的贫化与富集分析了FeO的先共析和共析反应行为,指出FeO等温转变分为两个阶段,即第一阶段为析出先共析Fe304,后续阶段发生共析反应（FeO→Fe＋Fe304）。通过控制卷取温度,可以控制FeO的共析反应,从而达...     

一种判断烧结矿FeO质量分数的新技术研究

论述了一种判断烧结矿FeO质量分数的技术---在单辊破碎仓内安装温度计、从机尾卸下的烧结矿撞在 迎料板上,在单辊破碎前,已经被撞碎,撞碎后的烧结矿的废气温度高低能够很好地反映整块台车烧结矿温度的高 低,也就是整块台车烧结矿的热含量;在机尾安装料层测厚仪,计算推矿量（m 3 /min）。生产中,混合料固定碳计算 与单辊破碎仓温度相结合,能对烧结矿FeO进行较为准确的区间控制。     

热轧带钢氧化铁皮拉伸开裂行为

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和万能拉力试验机,研究了Q235-A带钢氧化铁皮的组织、结构及其开裂行为.结果表明,氧化铁皮的成分主要为Fe₃O₄、Fe₂O₃和Fe,含有少量的FeO,氧化层厚度比较均匀,约为10 μm,结构致密且与基体结合较好.拉伸实验表明,随着应变的增加,裂纹条数增加呈先慢,后快,再慢的规律.应变达到0.05%时氧化铁皮开始出现裂纹,当应变在0.08%~0.10%范围内裂纹条数随应变增加非常明显,当应变超过0.10%时裂纹条数增加缓慢,应变超过0.15%时裂纹条数几乎不再增加.      

B4C增强相颗粒粒度对Al基复合板材强度的影响

在颗粒增强相B4C质量分数相同的情况下,研究颗粒尺寸对B4C/6061Al复合材料轧制板材抗拉强度的影响。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、能谱分析等对B4C/6061Al复合材料板材的组织和断口形貌进行观察和分析。实验结果表明,随B4C颗粒尺寸的减小,板材相对密度降低,抗拉强度提高,当加入颗粒尺寸不一的混合型B4C颗粒时,试件中的缺陷明显减少,相对密度显著提高,抗拉强度相对单一B4C粒度制备的复合材料提高18%;复合材料板材轧制方向和横向方向的试件拉伸试验表明,试样的纵向抗拉强度比横向提高15%。并探讨了B4C颗粒尺寸对复合材料板材强度的影响机理。     

钾长石对CO还原铁氧化物过程还原膨胀性的影响

摘要：包钢巴润矿具有粒度细、品位高、价格低廉、适合球团生产等特点,但该矿是一种典型的高碱负荷磁铁矿,其中碱金属含量较高。以揭示含钾脉石对铁氧化物还原膨胀性的影响为出发点,采用分阶段还原法,通过在线检测的方法研究了不同天然钾长石添加量对CO的Fe2O3→Fe3O4,Fe3O4→FeO以及FeO→Fe分阶段还原过程试样的线膨胀率进行了检测,并对各阶段还原产物的物相组成和显微结构采用XRD和SEM进行了分析。结果表明,试样在氧化焙烧过程中,天然钾长石中的钾长石熔化后形成玻璃相,SiO2以石英的形式析出。试样中天然钾长石质量分数从0增加到12%,在Fe2O3→Fe3O4还原阶段,其线性膨胀率从2.19%下降到2.11%,试样在焙烧过程中钾长石形成的渣相对Fe2O3还原膨胀性起到抑制作用;在Fe3O4→FeO还原阶段,其线性膨胀率从-0.51%增加到0.46%,钾长石引起Fe3O4晶格畸变,造成Fe3O4还原膨胀加剧;在FeO→Fe还原阶段,其线性膨胀率从-6.26%增加到-1.68%,天然钾长石中的SiO2与FeO结合形成铁橄榄石对FeO还原过程的铁相收缩起到抑制作用。因此,钾长石主要对CO还原Fe2O3的第Ⅰ和第Ⅱ阶段作用明显,SiO2主要对还原第Ⅲ阶段产生影响。     

热轧高强带钢氧化铁皮的去除方法

热轧板坯中添加硅元素,有利于热轧产品强度提升、制造成本降低,同时提高产品的塑性及韧性。但是,随着硅元素的添加,热轧高强带钢的生产过程中会出现典型的红锈表面缺陷。研究表明,硅与铁生成的2FeO·SiO2化合物是形成红锈的主要原因。采用常规热连轧除鳞系统(系统压力约为22 MPa)很难将红锈彻底清除,要除掉这种氧化铁皮采取超高压除鳞系统除鳞(系统压力约为40 MPa)是最为有效的办法之一。重点介绍了针对去除红锈缺陷,超高压除鳞系统在新建热连轧生产线及热连轧生产线改造中的应用。