热轧带钢表面不可避免生成氧化皮,在冷轧前传统去除氧化皮工艺（又称除鳞）主要依赖于酸洗,随着酸洗工艺因污染环境等缺点逐渐被环保的无酸除鳞工艺取代,为了给无酸除鳞工艺提供准确的工艺参数,对于氧化皮断裂性质的认识就极为重要。而氧化皮微结构在外部载荷作用下的动态演变过程是该研究领域的关键科学问题。本文主要利用分子动力学模拟,研究和分析拉伸状态下单晶和多晶FeO/Fe界面在纳观尺度下的损伤与破坏过程中的微力学行为及物理机制,具体包括:1、从全局和局部两个角度对单晶FeO/Fe界面断裂的动态过程进行研究。全局角度分析了裂纹恒定阶段、裂纹非稳态扩展阶段和裂纹稳态扩展阶段的应力特点。局部分析了裂纹恒定阶段和裂纹扩展阶段的局部正应力分布和位移变化;并利用裂纹稳态扩展条件下的局部正应力和位移数据拟合了牵引分离曲线图,同时与指数型、双线型以及三次多项式型粘聚力模型等三种模型进行了比较,偏差平方和分别为245.86、222.02、406.10。表明模拟结果与双线型粘聚力模型一致。2、从定孔洞尺寸和定孔洞数量两个角度分析了孔洞半径和数量在不同孔隙率下对于FeO/Fe界面裂纹扩展的影响。分析了不同孔隙率模型对于界面应力的影响,发现定孔洞尺寸与定孔洞数量模型对应力的削弱机制不同。从界面裂纹扩展来看,裂纹扩展的动态不稳定性导致裂纹扩展从脆性向延性转变,从而导致裂纹扩展的不对称性,而孔隙率越大,不对称性越明显。孔洞导致裂尖应力增速放缓,孔隙率与应力增速成反比。孔隙率为9%时,界面裂纹转向孔洞发展。3、研究了FeO多晶晶粒尺寸对多晶FeO/Fe界面断裂的影响。研究结果表明:FeO晶界的静应力、剪应力、CSP和势能均高于晶体内部,在拉伸过程中,缺陷优先在FeO的晶界中形成,沿着晶界扩展,最终形成断裂。在晶粒尺寸为4.0nm到6.3nm的区间内,模型表现出了反常的Hall-Petch定理,晶粒尺寸越大,力学性能越好。同时,裂纹的扩展路径与受力方向的角度对于晶界的扩展也有很大的影响。4、研究了FeO内孔缺陷对于FeO/Fe界面失效的影响。研究结果表明:孔缺陷会使得周围原子排列紊乱严重,其周围的应力以剪应力为主,不同位置的孔缺陷促进位错扩展的从弱到强为:晶内、晶界、顶点团。晶内孔缺陷形成畸变力场加速裂纹扩展,晶界孔缺陷加速晶界裂纹扩展,顶点团孔缺陷使裂纹偏转。不同尺寸的孔缺陷在不同位置对材料失效影响不同。当孔缺陷半径为5（?）时,位于晶界的孔缺陷对于材料的力学性能几乎没有影响,位于晶内的孔缺陷反而会增强材料的抗拉强度,位于顶点团的孔缺陷则会削弱材料的抗拉特性。当孔缺陷半径为10（?）、15（?）时,材料的抗拉强度均随着孔缺陷尺寸的增大而减小。