通过Al2O3纳米流体润滑实现板带钢热轧过程的防氧化

板带钢热轧过程的氧化损失造成了极高的能源和材料损耗，是近年来的研究热点。而本文研究发现，将Al₂O₃纳米流体应用于板带钢热轧过程，能够在起到润滑作用的同时同步实现对带钢表面的氧化抑制作用，进一步通过板带钢热轧实验和分子动力学（MD）模拟研究了其作用机理。首先，Al₂O₃纳米粒子的加入显著提高了润滑剂的润滑性能，使轧后带钢的表面形貌最佳、粗糙度最低、表面缺陷最少。此外，钢板表面生成的氧化皮也变薄，铁氧化物中Fe₂O₃的比例显著变低。同时，轧后带钢表面有纳米粒子沉积，形成了厚度约193 nm的保护层。保护层主要由Al₂O₃和烧结的有机分子组成，阻止了钢板基体与空气的直接接触，从而实现了氧化抑制作用。分子动力学模拟结果表明，Al₂O₃层可以同时通过物理吸附和穿透阻隔效应阻挡了O₂和H₂O分子向金属基体的扩散。