双零铝箔力学性能的实验研究

双零铝箔力学性能的实验研究

李鹏[1]2004年在《双零铝箔力学性能的实验研究》文中研究表明本文结合生产实际情况,采用化学分析、SEM、X—ray衍射法、金相、TEM及ODF分析方法,比较系统的研究了成分、第二相化合物、微观组织及织构对铝箔力学性能的影响。研究结果表明,铝箔的断裂不同于块体纯铝,铝箔断口平直,断口附近晶粒变形量很小,因此铝箔的断裂仅由少数几个晶粒引起。当Fe/Si比大于3.0时,铝箔的抗拉强度随Fe/Si比的增加而下降。当小尺寸第二相化合物较多并呈弥散分布寸,铝箔显微组织的不均匀性得到改善有利于提高铝箔强度,减小第二相化合物的尺寸,并使小尺寸第二相化合物的体积分数增加有利于提高铝箔的强度。化合物的形貌及析出位置较退火工艺对铝箔抗拉强度的影响更大,块状化合物在晶界处析出割断了晶界的整体联系,提高铝箔强度应尽量避免化合物在晶界处析出。亚晶的尺寸与位错密度紧密相关,铝箔具有较小的亚晶的尺寸则相应有较高的抗拉强度。轧制织构强的铝箔有较高的的抗拉强度。铜织构和S织构密度值较大时铝箔横向抗拉强度要高于纵向,随着黄铜织构在织构总量所占比重的增加,铜织构和S织构比重的减少,铝箔的横纵向抗拉强度的差异减小。

杨钢[2]2012年在《超薄双零铝箔坯料组织和性能控制的基础研究》文中研究指明优质双零铝箔已成为当今市场需求的主流,亦是各个铝箔生产企业抢占市场,提高效益所共同追求的目标和方向。要获得针孔数量少、成品率高的铝箔产品,必须严格控制铝箔坯料的质量。铝熔体联合净化处理是铝箔坯料生产的首要任务,是获得优质双零铝箔的前提和保证。目前,双零铝箔的生产主要是采用铸轧法,熔体净化、合金成分控制及加工过程中坯料的微观组织控制是连续铸轧的叁大关键技术。针孔数是衡量双零铝箔质量的主要标准之一,铝箔针孔的倾向性主要由熔体氢含量决定。对生产超薄铝箔来说,熔体氢含量是越低越好,一般要求氢含量小于0.14ml/100gAl。本文介绍了国内先进铝箔企业双零铝箔的针孔状况,实验从控制精炼气体的用量与精炼时间、过滤板的使用时间、环境湿度、合金成分的窄幅控制及加工过程中微观组织的演变情况做了研究,实验结果对降低超薄铝箔的针孔数、提高成品率具有一定的指导意义。实验结果表明利用透气砖通入氮气对1235合金熔体精炼,当氮气的加入量为80dm3/h,精炼时间为15min时,熔体氢含量可降低到0.11ml/100gAl以下,精炼除氢效果最好,此时再加大气体的用量对降低熔体氢含量影响不大。双级过滤板主要是通过板的孔隙对小颗粒的吸附作用从而过滤掉熔体中的夹渣,同一块过滤板在使用不同时间后由于堵塞等问题使其过滤效果有所差异。当使用40/50ppi双级过滤板过滤26吨到55吨的铝液时,其生产出的铝箔坯料更适合轧制成超薄铝箔。环境湿度也是影响超薄铝箔质量的因素之一。环境湿度越大,1235铝熔体中的氢含量越高,导致超薄铝箔的针孔数量也越多;生产优质超薄铝箔时,最好选择环境湿度在55%以下生产的铸轧铝箔坯料;当环境湿度大于65%时,超薄铝箔的针孔数量明显增加、成品率较低。铝箔坯料中的化合物组成主要是由元素Fe、Si的含量及Fe/Si比决定。通过研究不同Fe/Si比对超薄铝箔质量的影响情况得出,当合金成分控制在:0.38%高斯织构、{112}<111>铜型织构、{210}<367>织构和{221}<012>织构。其中高斯织构和铜织构是典型的变形织构,但强度远不如{210}<367>织构和{221}<012>织构。6mm厚的铝坯料经过一道次轧制成2.55mm厚的样品,样品的晶粒尺寸主要分布在20-28μm之间,样品在轧制变形中产生的织构主要有{110}<001>高斯织构、{112}<111>铜型织构和{221}<012>织构。其中{110}<001>高斯织构和{112}<111>铜型织构等变形织构的强度远大于前面的铸轧态,也有个别区域保留了铸轧态的织构{221}<012>织构。2.55mm厚的加工态样品经630℃×7h的热处理后,晶粒尺寸主要分布在27-44μm之间。热处理后样品的织构主要是退火立方织构{001}<100>,个别区域仍保留了高斯织构。2.55mm厚的退火态铝坯料经过3道次连续轧制成0.54mm厚的样品,晶粒尺寸主要分布在8~16μm之间,样品在轧制变形中产生的织构主要是{112}<111>铜织构、{110}<001>高斯织构、{110}<112>和{111}<123>。对0.54mm厚的坯料进行了370℃×6h的中间退火处理,晶粒尺寸主要分布在15-27μm之间,其织构主要有退火立方织构{001}<100>,仍有较强的铜织构和高斯织构等变形织构。经一系列冷变形之后,最终生产出厚0.0045mm的成品铝箔,晶粒大小主要分布在15-30μm之间。在成品铝箔中,主要存在立方织构和高斯织构。成品铝箔在箔轧和分卷之后会存放一段时间,这就形成了一个自然时效的过程。在连铸连轧中液态铝经过度急冷形成了晶粒尺寸在10-30nm的铝纳米晶区域,经轧制有的纳米晶区域被拉伸,铝有多种取向分布,并且产生了明显的滑移带。Ti和B等晶粒细化剂在连铸连轧过程中在所选取的样品中未观察到它们的第二相,这说明它们处于晶粒内部。在轧制过程中有第二相ABFeSi析出,第二相沿轧制方向被拉伸,有的呈线状或散点状分布。在630℃x7h退火过程中发生了相变和相团聚,第二相团聚成直径约800hm的球体,该相成分是A13.2Fe(PDF#65-4770)。0.5mm厚的样品经370℃×6h中间退火后形成的第二相是(Al,Fe,Si)(PDF#20-0030),成分接近Al8Fe2Si。这2种退火条件是不同的,导致了相成分和相结构的差异。

朱帅[3]2013年在《退火对双零铝箔毛料显微组织和性能的影响》文中指出双零铝箔毛料具有质轻、包覆性好、无毒无味以及抗紫外线等特点,广泛应用于包装领域,其主要质量问题是针孔率高,而毛料中第二相尺寸、晶粒尺寸以及合金元素的固溶量对双零铝箔针孔率影响较大。铸轧法生产双零铝箔毛料具有工艺流程短、设备投资少、生产效率高、节能降耗等特点。但生产的双零铝箔毛料中心层容易出现粗大的第二相,基体中固溶的Fe、Si的元素含量比较高,增加双零铝箔的针孔率。退火则可以促进双零铝箔毛料中粗大的第二相分解以及固溶的合金元素析出。本文利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)以及力学性能测试等分析手段,研究了退火工艺对1235双零铝箔毛料中第二相和晶粒尺寸的影响,以减少基体中粗大化合物数量,降低毛料中固溶的合金元素含量,并控制晶粒尺寸,从而提高铸轧法生产1235双零铝箔毛料质量。结果表明,7.0mm厚的1235合金铸轧板表层晶粒呈细长的片状,中心层呈粗大的柱状,表层的第二相较细小,呈颗粒状,而中心层含有较多的骨骼状α(AlFeSi)相和长条状βp(AlFeSi)相。38.6%变形量的冷轧板均匀化退火温度低于530℃,基体中仍有较多的骨骼状α(AlFeSi)相和条状βp(AlFeSi)。退火温度为530℃时中心层粗大的骨骼状α(AlFeSi)相全部分解为圆颗粒状,大部分条状βp(AlFeSi)相也分解为短棒状,剩余条状βp(AlFeSi)相尺寸缩短为8-10μm。退火温度升高到560℃时,基体中出现了针状FeAl3相,而且出现了晶粒异常长大,对降低双零铝箔的针孔率不利。38.6%变形量的冷轧板在530℃保温6h时,骨骼状相分解完全,基体中剩余部分条状βP(AlFeSi)相。保温时间为10h时,基体中的大部分条状βp(AlFeSi)相分解为短棒状,剩余条状βp(AlFeSi)相尺寸缩短到8-10μm,继续延长保温时间,条状βP(AlFeSi)相分解趋势不明显。所以38.6%变形量的冷轧板最佳的均匀化退火工艺为530℃×10h。38.6%变形量的冷轧板经530℃×10h退火后水冷时尺寸在1-5μm范围内的第二相所占比例为64.2%,炉冷时为60.1%,而空冷时为68.3%。4.3mm厚的冷轧板未经均匀化退火直接冷轧至0.45mm,组织中有粗大的第二相,冷轧板的抗拉强度为194.2MPa,伸长率为4.0%;而经530℃×10h匀化退火后冷轧至0.45mm,冷轧板中第二相细小,呈颗粒状,抗拉强度为192.9MPa,伸长率为4.7%,相比之下强度变化不大,伸长率提高了17.5%。4.3mm厚的冷轧板经530℃×10h均匀化退火后分别经59.3%和89.5%变形,然后进行中间退火。结果表明,89.5%变形量的冷轧板在320℃-360℃退火时,随着退火温度的升高,第二相析出量逐渐增多,晶粒长大缓慢。退火温度为360℃时,第二相析出量最大,尺寸在1-5μm的第二相占87%,平均晶粒尺寸为47.6μm。继续升高退火温度,大于5μm的第二相增多,晶粒长大明显。89.5%变形量的冷轧板在360℃保温4-8h时第二相析出量逐渐增多。保温时间为8h时析出量达到最大,继续延长保温时间,第二相析出量不再增加,尺寸大于5μm的第二相逐渐增多。所以89.5%变形量的冷轧板最佳的中间退火工艺为360℃×8h。59.3%变形量的冷轧板经360℃×8h退火后尺寸在1~51μm范围内的第二相所占比例为67.1%,低于89.5%变形量的87%,所以中间退火前应适当增加变形量。中间退火后经46.7%变形、H14态的双零铝箔毛料成品在200℃成品退火时,基体中析出了大量的尺寸小于1μm的颗粒状第二相;退火温度升高到220℃时,第二相的析出量最大,且其尺寸在1-5μm之间的占78.6%;当退火温度高于220℃时,第二相析出量不再增加,而尺寸逐渐长大。铝箔毛料在220℃保温时间为10h时,颗粒状第二相开始析出,保温时间为12h时第二相析出量最大,继续延长保温时间,第二相析出量不再增加。

黎志勇[4]2009年在《轧制过程的工艺参数对双零铝箔组织及缺陷的影响》文中研究指明随着经济和社会的发展和进步,铝箔的应用领域和前景越来越广阔。铝箔的生产水平代表着铝行业的先进程度和发展水平。铝箔越薄,技术含量越高,经济效益也越可观。对铝箔的工艺参数与组织和铝箔针孔的关系研究具有重要的实用价值、经济价值和理论价值。本文通过轧制过程各道次的工艺参数分析,找出铸轧法生产铝箔时组织变化规律,找出超薄铝箔“针孔”形成的原因及影响因素;根据研究结果,改进轧制工艺,降低铝箔“针孔度”,达到提高铝箔质量稳定性的目标。研究铸轧、冷轧和精轧各道次工艺参数对轧件显微组织和表面质量的影响,分析双零铝箔“针孔”与轧制工艺的内在联系及规律;通过扫描电镜分析“针孔”微区显微形貌,利用能谱分析研究元素成分,利用XRD分析“针孔”结构;结合铸轧工艺,考察氧化物杂质及第二相的含量和分布;利用金相显微镜,结合金相分析软件,对冷轧和精轧各道次组织结构进行显微分析,研究轧制工艺与显微组织的内在联系,分析表面质量的控制因素。达到利用工艺控制铝箔组织,通过组织和表面质量改善降低铝箔针孔度,最终达到提高超薄铝箔质量稳定性的目的。研究结果表明:1.铸轧坯料的质量是生产出合格双零铝箔的关键因素,也是铝箔针孔的最主要原因之一,其主要表现在:(1)氢含量是造成双零铝箔针孔的重要原因。(2)偏析、微孔、气道、气泡、结晶组织不均匀、非金属杂质和氧化膜、及机械损伤等是铝箔产生针孔的重要原因。(3)双合轧制时,细小夹杂和麻面波浪是铝箔针孔形成的重要原因之一。(4)采用立式铸轧机生产铝箔坯料比采用水平或倾斜式铸轧机生产的铝箔坯料组织、应力更为均匀,更为适合生产超薄双零铝箔。2.影响双零铝箔针孔的其它原因(1)轧制油中粒子的尺寸过大是形成铝箔针孔的主要原因。(2)适当的铝钛硼作为精粒细化剂,有利于控制针孔。(3)均匀化退火有利于减少最终产品铝箔的针孔数量。

周林[5]2012年在《2011年云南金属材料与加工年评》文中研究表明以2011年云南省材料科研工作者所发表的文献为依据,对材料科学的文献综述、基础理论研究、黑色金属、有色金属、稀贵金属和其它材料进行了评述。

参考文献:

[1]. 双零铝箔力学性能的实验研究[D]. 李鹏. 中南大学. 2004

[2]. 超薄双零铝箔坯料组织和性能控制的基础研究[D]. 杨钢. 昆明理工大学. 2012

[3]. 退火对双零铝箔毛料显微组织和性能的影响[D]. 朱帅. 郑州大学. 2013

[4]. 轧制过程的工艺参数对双零铝箔组织及缺陷的影响[D]. 黎志勇. 昆明理工大学. 2009

[5]. 2011年云南金属材料与加工年评[J]. 周林. 云南冶金. 2012

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