管道钢微观变形失效机理的分子动力学研究

作     者：韩悌信 曾祥国 黄了 肖雨果 HAN Ti-Xin;ZENG Xiang-Guo;HUANG Liao;XIAO Yu-Guo

作者机构：四川大学建筑与环境学院成都610065 四川中科达石油天然气新技术有限公司成都618300 

出 版 物：《四川大学学报（自然科学版）》 (Journal of Sichuan University(Natural Science Edition))

年 卷 期：2016年第53卷第4期

页      面：865-874页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

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(金属基纳米陶瓷涂层界面结合性能的多尺度行为研究) 四川大学"985"创新平台引进人才资助项目 

主　　题：分子动力学 20#钢 微裂纹 位错发射 裂间钝化 

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.