基于有限元分析的准晶磨料强化不锈钢表面钝化行为

摘要

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。