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含Mg船板钢大线能量焊接下钉扎粒子的演变行为
| 论文题名： | 含Mg船板钢大线能量焊接下钉扎粒子的演变行为 |
| 关键词： | 大线能量焊接;焊接热影响区;含Mg船板钢;第二相粒子;分子动力学模拟 |
| 摘要： | 为了适应日益增长的船舶制造需求，大线能量焊接技术开始得到了广泛的应用。在大线能量焊接过程中二次析出的钉扎粒子的析出温度、析出量和粒子间的相互结合行为将决定钉扎粒子能否起到钉扎作用。因此通过理论计算、钉扎粒子的统计分析和分子动力学模拟来研究含Mg船板钢大线能量焊接条件下钉扎粒子的演变形为。 实验钢为工业实验冶炼的DH36含Mg船板钢，通过理论计算可知Al2O3、TiN、MnS的溶解温度高于1350℃，在大线能量焊接条件下不发生溶解，但是由于Al2O3在钢中含量低，MnS容易在晶界处发生偏析、沉淀，所以稳定的钉扎颗粒应主要是TiN颗粒。在大线能量焊接条件下，二次析出的Mg原子与其他氧化物发生氧化还原反应生成细小的MgO粒子且TiN和MgO之间的错配度极低，它们在高温下很可能会相互粘附，发挥更稳定的钉扎作用。但是，随着焊接线能量的提高，复合TiN粒子仍会部分重熔，在随后的冷却过程中，二次析出的NbC会以TiN和MgO复合颗粒为基体粘附并析出，形成新的钉扎颗粒。 通过对不同焊接线能量下焊接热影响区金相组织进行对比，结果表明，焊接线能量为200kJ/cm时其金相组织最为细小。通过透射电镜对焊接热影响区中的第二相粒子的数量、尺寸、形貌和成分进行了统计，结果表明第二相粒子多为不规则复合颗粒，粒径小于100nm。基体以矩形TiN粒子为主，表面附着有NbC、MgO颗粒。 利用Lammps分子动力学软件建立了钢液中元素扩散模型，通过研究Mg、Al、Si三种原子在不同温度下的运动情况来表征粒子的迁移行为，确定原子间是否可能发生团簇引起氧化还原反应。结果表明，体系中Mg、Si原子在1050℃时开始发生明显的团簇现象，随着温度的升高团簇现象愈发明显，为Mg原子还原SiO2提供了可能，有利于钢中形成细小的MgO钉扎粒子。 |
| 作者： | 孙铭延 |
| 专业： | 冶金工程 |
| 导师： | 孙立根 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华北理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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