Molecular dynamic simulation of directional solification of 304L stainless steel at nanoscale
NGUYỄN VĂN BIÊN, ĐẶNG THỊ HỒNG HUẾ*, VÀ ĐÀO HỒNG BÁCH
Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
*Email : hue.dangthihong@hust.edu.vn
Ngày nhận bài: 9/6/2023, Ngày duyệt đăng: 14/8/2023
TÓM TẮT
Trong nghiên cứu này, để hiểu được cấu trúc nano của thép không gỉ 304L trong quá trình nung chảy bằng laser có chọn lọc (Selective laser melting-SLM), sự đông đặc có hướng được mô phỏng bằng cách sử dụng phương pháp mô phỏng số đông lực học phân tử (Molecular dynamic – MD). Hộp mô phỏng có kích thước 30 x 30 x 30 (nm3) gồm các nguyên tử Fe, Cr, Ni phân bố ngẫu nhiên. Sau đó, hai nhiệt độ cố định được đặt vào phía bên trái và bên phải của hộp mô phỏng trong suốt quá trình làm nguội từ trạng thái lỏng. Ở giai đoạn đầu của quá trình đông đặc hình thành một số khuyết tật đông đặc như song tinh, khuyết tật xếp và biên giới hạt. Để nghiên cứu các tính chất cơ học của hệ đông đặc, áp tải trọng kéo vào hộp mô phỏng nói trên, quá trình đó xác nhận sự xuất hiện của hiệu ứng dẻo do chuyển biến pha (TRIP) γ → ε → α gây ra bởi tải trọng kéo.
Từ khóa: Đông đặc có hướng, thép không gỉ TRIP, mô phỏng số động lực học phân tử.
ABSTRACT
In this study, to understand the nanostructure of 304L stainless steels in the Selective laser melting (SLM) process, directional solidification was simulated by using molecular dynamics simulation. For this purpose, a simulation box with a dimension of 30 x 30 x 30 (nm3) and random distribution of Fe, Cr and Ni was created. Then,
two different fixed temperatures were considered for the left and the right side of the simulation box during cooling from the liquid molten state. At the initial stages of solidification, several solidification defects such as twins, stacking faults and grain boundaries were formed. To investigate the mechanical properties of the solidified system, uniaxial tensile test was carried out, in course of which transformation induced plasticity (TRIP) effect is comfirmed because of the occurrence of the phases change from caused by tensile load.
Keywords: Directional solidification, TRIP stainless steel; Molecular dynamics simulation
