不銹鋼復(fù)合板熱軋過程中界面氧化物演變規(guī)律

近日，河北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)校與廣東省科學(xué)院新材料研究所通力協(xié)作，在電化學(xué)腐蝕類頂級期刊《Corrosion Science》上發(fā)布了不一樣真空度下熱軋不銹鋼復(fù)合板的部門和性能科學(xué)研究的帖子，論文第一作者為林曾孟博士生，sci文章為殷鴻福教授和劉寶璽研究員級。本研究從不銹鋼復(fù)合板宏觀經(jīng)濟機構(gòu)特性的管控下手拓展到固層界面外部經(jīng)濟形成原因的研究。研究結(jié)果表明：不銹鋼板真空泵熱軋復(fù)合型過程中界面氧化物的產(chǎn)生和演化與冶煉廠鋼材過程中可選擇性空氣氧化體制極為類似，準(zhǔn)原點表現(xiàn)各種界面氧化物的建立、消溶和變化過程，為異質(zhì)性熱軋復(fù)合型界面所形成的冶金工業(yè)物理學(xué)過程及原理帶來了一個新的試驗直接證據(jù)。

本項目團隊自2015年至今，系統(tǒng)化對不銹鋼復(fù)合板熱軋過程里的各種主要參數(shù)，如熱軋環(huán)境溫度、熱軋壓下量、內(nèi)層的加持、熱處理工藝機制和真空度展開了系統(tǒng)化的管控和改進，表現(xiàn)尺寸也亦從整體銜接至細察和外部經(jīng)濟。系列產(chǎn)品研究結(jié)果表明：固層界面復(fù)合型過程與界面氧化物的建立、粉碎、消溶擁有密切的關(guān)系，而界面氧化物的奧秘好似沉封很多年的回憶，各種各樣少量合金成分將集體亮相！在密封性加熱和隔熱保溫過程中，首先空氣氧化的不是鋼材里的行為主體原素(Fe、Cr、Ni)，反而是初始冶金工業(yè)過程里加入的各種少量除氧劑，如Ca、Mg、Al、Mn、Si等，各種復(fù)雜界面氧化物所形成的熱力學(xué)原理一般是由冶金工業(yè)物理學(xué)里的氧勢圖(Ellingham圖)所決定。而且，在后期熱軋和制冷過程中，依據(jù)血氧的逐漸降低，及其各元素與氧感染力的差別，他們又溶解，從而匯聚，根據(jù)內(nèi)空氣氧化模式形成各種特殊界面氧化物。

在低真空度下，316L／Q235熱軋不銹鋼復(fù)合板界面氧化物會團圓在界面處，產(chǎn)生類似湯姆遜原子模型式瘤狀物（主要包括有Cr2O3、MnCr2O4和SiO2），如下圖1所顯示。不過隨著真空度增加至10 Pa時，界面氧化物以核-殼式顆粒物構(gòu)造存在界面。而且界面處同時使用兩種方式的氧化物，即MnO包囊SiO2和SiO2包囊MnCr2O4兩大類核-殼結(jié)構(gòu)。這主要是歸功于界面處氧化物分解與合金成分的選擇性空氣氧化，如下圖2所顯示。當(dāng)真空度做到10-2 Pa時，界面氧化物轉(zhuǎn)變成非晶態(tài)的桿狀Mn2SiO4，如下圖3所顯示。伴隨著真空度提升，復(fù)合型界面的拉申抗剪強度不斷提高（如下圖4所顯示），而且裁切破裂部位從界面轉(zhuǎn)移至脫碳層。這也許歸功于三個緣故：（1）在大真空度下，沿?zé)彳埜矊咏缑娴难趸锵鄬γ芏确浅５?，界面氧化物的特點從分散的結(jié)節(jié)狀物質(zhì)變成致密的顆粒物；（2）界面納米非晶氧化物尺寸非常細致，故這時Orowan體制在強化并改性夾芯板界面層面發(fā)揮了重要作用；（3）長桿狀納米Mn2SiO4氧化物也可作為具有較高的高徑的晶須，依據(jù)裁切落后實體模型，其很有可能破裂成好幾個一些，從而提高了界面粘結(jié)強度，與此同時也起到了改性的功效。

圖1 不一樣真空度下熱軋夾芯板界面的EPMA圖：(a)105 Pa;(b)400 Pa;(c)10 Pa;(d)10-2 Pa.

圖2 真空度為10 Pa時夾芯板界面氧化物的TEM圖：(a,c)氧化物的核殼結(jié)構(gòu)；(b)(a)圖中核-殼結(jié)構(gòu)界面的HRTEM圖；(d)(c)圖上III的SAED。

圖3 不一樣真空度下夾芯板界面氧化物的TEM和EDS面掃描圖：(a)105 Pa；(b)10 Pa；(c)10-2 Pa。

圖4 不一樣真空度下熱軋不銹鋼復(fù)合板的拉申剪應(yīng)力-偏移曲線圖及拉剪試件平面圖。

真空泵熱軋界面氧化物的類型、構(gòu)成、成份、分布和規(guī)格轉(zhuǎn)變范疇非常大，這會對外部經(jīng)濟規(guī)格的表現(xiàn)增添了異常復(fù)雜性和不可預(yù)測性，此項科研成果解開的僅僅是界面氧化物繁雜演化有規(guī)律的“冰山一角”。有關(guān)的深入分析尚需順利進行，這將為不銹鋼復(fù)合板固層界面的控制和可靠性設(shè)計給予較好的素材。現(xiàn)階段，雙層構(gòu)建、片層復(fù)合工藝已經(jīng)在大中型核電廠制造領(lǐng)域變成核心技術(shù)，其界面復(fù)合型原理與不銹鋼復(fù)合板熱軋復(fù)合型原理并肩而立，均專注于界面氧化物演變規(guī)律性以及對于宏觀經(jīng)濟結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響。因而，固層界面的不斷深入研究定將助力于國之重器基本建設(shè)理論和技術(shù)創(chuàng)新。