宽幅双零1235铝箔轧制工艺及组织力学性能研究

摘要

随着经济发展，高品质铝箔在多种行业应用需求不断扩大，当前国际双零铝箔加工行业向高质量超薄、宽幅、高速的方向发展，随着轧制速度提高、轧制厚度减薄、铝箔加工精度及难度也不断提高。如何通过工艺措施精确控制宽幅超薄铝箔产品板型以及在高速加工过程中的组织演化及缺陷生成，最终获得综合机械性能及表面质量优良的成品，是发展高品质超薄铝箔生产的关键技术，开展相关研究具有重要的理论意义和巨大实际工程应用价值。
　　本文主要研究高质量宽幅双零铝箔的轧制工艺、组织及其力学性能，以提高生产效率和成品率。对铝箔轧制过程中不同道次的产品进行组织演化分析和力学性能研究，以探究其组织与力学性能之间的相关变化规律；分析“针孔”这一典型缺陷的生成及对断带影响的微观机制，在此基础上建立铝箔轧制过程的数学模型，通过有限元计算，模拟箔材轧制过程，结合实验生产验证，获得优化轧制工艺，分析关键轧制工艺参数轧制道次、轧制速度、前后张力及压下量等对产品综合性能的影响规律，从理论及实践上来指导轧制工艺的优化过程。结论如下：
　　除退火后的成品双零铝箔外，其他轧制道次产品的纵向抗拉强度比横向抗拉强度低1.8％~6.7%，由力学实验数据可判断在轧制过程中织构比加工硬化对铝箔的力学性能影响更大，经退火后，铝箔的横纵向抗拉强度的差异减小，成品铝箔的横向抗拉强度比纵向低0.2%~1.2%，成品双零铝箔的平均抗拉强度值为99.18Mpa，接近 GB/T3198-2010要求的最高标准100Mpa。随着加工道次的增加，晶粒组织在轧制加工过程中变形破碎，由最初的非等轴晶粒组织逐渐变形成为沿轧制方向分布的极细的纤维状组织，表面晶粒组织呈不规则形貌，垂直于轧制方向的晶粒组织不断发生形变，其尺寸逐渐变小。
　　利用X射线衍射分析、电子探针分析、扫描电镜和能谱分析对铝箔缺陷处和铝箔成品进行成分和物相分析，可知未经退火双零铝箔断带处的主要相是 FeAl3相少量的 Mg2Si相、Al3Mg2相和一些α(AlFeSi)相，判断这些第二相是引起针孔聚集且导致双零铝箔断带的主要原因。
　　在分析了铝箔组织与力学性能之间的相关变化规律及研究了铝箔缺陷的成因后，以此为依据对改进的轧制工艺进行模拟分析，通过对不同轧制速度和摩擦系数下的轧制模型计算结果与实际生产验证对比，得出不同轧制速度和摩擦系数对铝箔板形和接触应力的影响规律，并结合现场生产条件选择轧制速度300m/min且摩擦系数为0.08时轧制工艺优化参数。最终使0.006/2000宽幅双零铝箔成品性能达到了抗拉强度≥80MPa、伸长率≥1%，针孔数≤300个/m2，成品各项检验指标满足国家标准要求。

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第 1 章 绪论

1.1 铝及铝箔性质概述

1.2 铝箔坯料的生产方法简介

1.3 铝箔的生产方法简介

1.4 铝箔的轧制特点

1.5 影响铝箔力学性能的因素

1.6 铝箔轧制过程中的缺陷

1.7 有限元法在轧制过程中的应用

1.8 本课题研究的内容、目的和意义

第2章 实验材料及方法

2.1 实验材料

2.2 实验技术路线

2.3 实验主要测试方法

第3章 铝箔和铝箔坯料力学性能与微观组织分析

3.1 力学性能

3.2 金相分析

3.3 阳极覆膜分析结果

3.4 透射扫描电镜（TEM）分析结果

3.5 本章小结

第4章 铝箔断带缺陷原因分析

4.1 扫描电子显微镜和能谱仪分析铝箔断带缺陷结果

4.2 电子探针显微分析仪（EPMA）分析技术

4.3 XRD分析结果

4.4 铝箔针孔检测结果

4.5 本章小结

第5章 铝箔轧制过程有限元仿真分析

5.1 ABAQUS/Explicit求解器的计算原理

5.2 轧制过程及变形区简介

5.3 薄板冷轧过程有限元建模

5.3 模拟结果及分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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