热轧304不锈钢氧化皮层间及界面结合强度研究

通过对热轧304不锈钢沿轧制方向和宽度方向进行划痕试验，对氧化皮剥落过程及界面结合强度进行了研究。采集了划痕过程中的声发射信号和摩擦因数，结合氧化皮破裂过程中的显微形貌，测定了内外氧化层间以及氧化皮与基体间的界面结合力，分析比较了沿不同方向层间及界面结合强度的差异，计算得出氧化皮的界面结合强度。结果表明，氧化皮为两层结构，造成在划痕试验过程中声发射信号发生2次突变，摩擦因数也分为3个阶段。受残余应力影响，临界载荷沿宽度方向比沿轧制方向大。结果还表明，沿轧制方向氧化皮层间及界面结合强度分别为114和112 MPa,沿宽度方向的分别为155和121 MPa,沿轧制方向喷射强度比沿宽度方降低了20%左右，因此说明除鳞过程中喷浆方向沿轧制方向有利于能耗降低和氧化皮去除。     

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。     

基于分子动力学研究孔隙率对FeO/Fe界面裂纹扩展的影响

孔隙率是影响氧化皮与钢基体界面裂纹扩展的重要因素,采用分子动力学模拟软件LAMMPS建立模型Ⅰ(定孔缺陷数量模型)和模型Ⅱ(定孔缺陷尺寸模型)两种模型,从抗拉强度、中心对称分析(CSP)以及界面局部应力分布3个方面研究了孔隙率对于界面裂纹扩展的影响。结果表明,相同孔隙率下,模型Ⅱ比模型Ⅰ的抗拉强度低,表明孔缺陷分布范围比孔缺陷的尺寸对于材料的抗拉强度影响更大。同时裂纹扩展时动态不稳定性导致裂纹非对称性扩展,孔隙率的增加会阻碍应力增长和裂纹扩展速度,增强裂纹扩展的不对称性。当孔隙率达到9%时,在界面裂纹扩展后,模型Ⅰ+x方向裂尖偏转界面上方孔缺陷,模型Ⅱ则为界面裂纹扩展后,上方孔缺陷融合发展。