基于有限元分析的准晶磨料强化不锈钢表面钝化行为

发布时间：2021-08-26 09:31

　　分别选用金刚石、Al2O3和准晶的单颗粒切削模型对不锈钢表面进行有限元仿真,定性表征准晶磨料对不锈钢表面的作用特点,结合硬度、Mott-Schottky曲线和动电位极化曲线等实验结果,综合分析准晶磨料强化不锈钢表面钝化膜的耐蚀机理。结果表明,经准晶单颗粒磨料反复磨削后,不锈钢表层的等效塑性应变最大,最高可达73%,此结果与实测的碾磨系数变化规律相符。经准晶处理的不锈钢,其纵向影响层表现出较高的梯度等效应力分布特点,与实验测得的不锈钢表层不同深度硬度的变化规律一致,即准晶磨料处理的不锈钢的硬度在不同深度的影响层都保持最高值。Mott-Schottky曲线最低载流子浓度表明,准晶磨料处理的不锈钢表面形成比较完整的钝化膜;动电位极化曲线最小维钝电流密度说明准晶处理的不锈钢表面更容易钝化。 

【文章来源】：金属学报. 2020,56(06)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

有限元网格划分

图6为图5中不同磨料分别磨1刀和6刀后不锈钢表层的纵向等效应力平均值。可知，第1刀后，不锈钢工件经3种磨料处理后前5层网格的应力状态相似，规律一致；6层以下至15层网格，准晶磨料处理的不锈钢工件应力保持在0.2 GPa左右，均大于金刚石和Al2O3磨料。第6刀后，准晶磨料处理的不锈钢工件在4至10层纵向网格的平均等效应力大于其它磨料。这是因为，准晶磨料的碾磨特性使不锈钢工件表面产生不均匀的塑性变形，而导致表层纵向不均匀应力集中。图7所示为经不同磨料磨削6刀后不锈钢表层的整体等效应力分布。可见，准晶磨料处理的不锈钢工件表面的等效应力分布呈现出明显的纵向梯度递减规律，突显准晶碾磨机制的作用。随着磨削次数的增加，准晶磨料反复碾磨工件表面，层层应力累积，呈现梯度分布。

图7所示为经不同磨料磨削6刀后不锈钢表层的整体等效应力分布。可见，准晶磨料处理的不锈钢工件表面的等效应力分布呈现出明显的纵向梯度递减规律，突显准晶碾磨机制的作用。随着磨削次数的增加，准晶磨料反复碾磨工件表面，层层应力累积，呈现梯度分布。图3 经不同磨料磨削第1刀和第6刀后不锈钢表层纵向等效塑性应变分布

【参考文献】：
期刊论文
[1]准晶磨料的“碾抹”特性对软金属表面的平整性、硬度及耐蚀性的影响[J]. 陈永君,胡小刚,羌建兵,董闯.  金属学报. 2016(10)
[2]0Cr18Ni9不锈钢本构模型及其对切削力预测影响分析[J]. 凌玲,李星星,王学林,胡于进.  中国机械工程. 2012(18)
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本文编号：3363991