管道钢微观变形失效机理的分子动力学研究

摘要：

本文通过Fe-Fe3C相图得到20#钢中铁素体(碳溶于α-Fe的间隙固溶体)和渗碳体(铁和碳形成的间隙化合物,即:Fe3C)的微观组织结构,利用Material Studio软件建立α-Fe/Fe3C原子尺度的微观模型.利用Lammps软件对主裂纹附近存在微裂纹和微孔洞两种典型缺陷的20#钢模型进行了分子动力学模拟.在正则系综(NVT)条件下,研究了微观裂纹和孔洞对材料力学性能的影响.研究结果显示,裂纹的扩展是原子间化学键断裂、裂纹尖端不断发射位错导致的;当裂纹到达α-Fe/Fe3C的界面后便止裂,裂尖逐渐钝化,裂纹尖端不断向渗碳体(Fe3C)发射位错,渗碳体(Fe3C)中的原子失去了原来的排列特征,局部留下了难以恢复的空位,偏向于裂尖钝化和沿滑移面剪切断裂机制.本文提供的研究方法和结论对揭示20#钢的微观变形与失效机理具有重要的参考价值.为进一步研究腐蚀条件下20#钢的失效机理打下了基础.

关键词：分子动力学、20#钢、微裂纹、位错发射、裂间钝化

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分类号：O346.1(固体力学)

资助基金：四川省应用基础研究计划项目“高压输气管线钢变形与失效的多尺度行为研究”13JC0277;四川大学能源工程安全与灾害力学教育部重点实验室;四川大学“985”创新平台引进人才资助项目

在线出版日期：2016-09-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：865-874