基于微观、介观到宏观尺度的钢液中氧化物夹杂界面现象及生长机理

对夹杂物与钢液间的界面结构及现象的认识是控制夹杂物大小的最重要的关键之一。本项目分别以较易长大的富Al氧化物夹杂和较易形成超细夹杂的富Ti、Zr氧化物夹杂为对比研究对象，通过实验与计算的配合，从微观到介观再到宏观的全程空间尺度范围，考察这两类夹杂的界面结构及现象，揭示其生长机理，为提出超细夹杂物（<1～3μm）冶炼技术的初步方案打下基础。微观尺度上用分子动力学模拟、可见光与紫外拉曼光谱及SiOT模型研究夹杂物的界面结构及其与本体结构的差异。在此基础上，研究界面张力、界面能、界面粒子扩散及扩散过程中粒子间的动态成键过程。介观尺度上依靠耗散粒子动力学模拟，考察钢液中夹杂物的密度分布及其在夹杂物长大过程中的演变。宏观尺度上主要是用扫描电镜等观察不同取样时刻、不同等级夹杂物的形态、组成、数量及尺寸分布。最后，通过总结上述结果，阐明两类氧化物夹杂的生长机理，进而提出控制夹杂物长大的初步方案。