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异步轧制速比对高纯铝箔织构转变的影响

来源期刊:中国有色金属学报2006年第1期

论文作者:黄涛 曲家惠 高明 王福 左良

文章页码:110 - 115

关键词:异步轧制; 高纯铝箔; 织构; 速比

Key words:cross shear rolling; high purity aluminum foil; texture; speed ratio

摘    要:采用不同速比对高纯铝板进行异步冷轧, 并将冷轧样品进行不同温度和时间的再结晶退火, 研究异步轧制速比对高纯铝箔织构转变的影响。 结果表明: 高速比的异步轧制在样品中产生较强的旋转立方织构和{102}〈uvw〉织构, 异步轧制退火后的高纯铝箔样品具有很强的立方织构{001}〈100〉。 立方织构的体积分数与速比和温度有关: 当速比为1.06时, 温度升至300 ℃开始出现立方织构; 当速比为1.17时, 温度升到200 ℃就出现立方织构。 立方织构组分的形成存在一个阈值温度, 此温度与异步轧制的速比成反比, 随着速比的增加, 阈值温度逐渐降低, 这与异步轧制提高高纯铝箔的形变储能有关。 异步轧制有利于在低温时形成较强的立方{001}〈100〉织构。

Abstract: Hot rolled high purity aluminum sheet was cold rolled by cross shear rolling with different roll mismatch speed ratio. Then, the specimens were annealed by different processes. The effects of speed ratio on texture transformation were analyzed. The results show that the strong rotated cube texture components {001}〈110〉 and {102}〈uvw〉 form and develop in high roll mismatch speed ratio cross shear rolling specimen, and there are strong cube textures in the annealed specimen. The volume fraction of the cube texture relates to the speed ratio and the temperature. When the temperature increases to 300 ℃, the cube texture appears at the speed ratio of 1.06. When the temperature increases to 200 ℃, it appears at the speed ratio of 1.17. During the annealing of cross shear rolling specimen, there is a temperature threshold value for the formation and development of cube orientated grain, the value is inversely proportional to that of speed ratio. With the increase of the roll mismatch speed ratio, the threshold value decreases. The effects are attributed to an increase of deformation-stored energy. The cross shear rolling speeds up the nucleation and grain-growth of cube orientated grain at lower temperature.

基金信息:国家高技术研究发展计划资助项目
沈阳市应用开发研究计划资助项目



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异步轧制速比对高纯铝箔织构转变的影响

黄  涛1, 2, 曲家惠1, 高 明2, 王 福1, 左 良1

(1. 东北大学 材料与冶金学院, 沈阳 110004;

2. 沈阳师范大学 物理科学与技术学院, 沈阳 110034)

摘 要: 采用不同速比对高纯铝板进行异步冷轧, 并将冷轧样品进行不同温度和时间的再结晶退火, 研究异步轧制速比对高纯铝箔织构转变的影响。 结果表明: 高速比的异步轧制在样品中产生较强的旋转立方织构和{102}〈uvw〉织构, 异步轧制退火后的高纯铝箔样品具有很强的立方织构{001}〈100〉。 立方织构的体积分数与速比和温度有关: 当速比为1.06时, 温度升至300℃开始出现立方织构; 当速比为1.17时, 温度升到200℃就出现立方织构。 立方织构组分的形成存在一个阈值温度, 此温度与异步轧制的速比成反比, 随着速比的增加, 阈值温度逐渐降低, 这与异步轧制提高高纯铝箔的形变储能有关。 异步轧制有利于在低温时形成较强的立方{001}〈100〉织构。

关键词: 异步轧制; 高纯铝箔; 织构; 速比 中图分类号: TG146.2

文献标识码: A

Effect of speed ratio on textures transformation in cross shear rolled high purity aluminum foils

HUANG Tao1, 2, QU Jia-hui1, GAO Ming2, WANG Fu1, ZUO Liang1

(1. School of Materials and Metallurgy, Northeastern University, Shenyang 110004, China;

2. College of Physical Science and Technology, Shenyang Normal University,Shenyang 110034, China)

Abstract: Hot rolled high purity aluminum sheet was cold rolled by cross shear rolling with different roll mismatch speed ratio. Then, the specimens were annealed by different processes. The effects of speed ratio on texture transformation were analyzed. The results show that the strong rotated cube texture components {001}〈110〉 and {102}〈uvw〉 form and develop in high roll mismatch speed ratio cross shear rolling specimen, and there are strong cube textures in the annealed specimen. The volume fraction of the cube texture relates to the speed ratio and the temperature. When the temperature increases to 300℃, the cube texture appears at the speed ratio of 1.06. When the temperature increases to 200℃, it appears at the speed ratio of 1.17. During the annealing of cross shear rolling specimen, there is a temperature threshold value for the formation and development of cube orientated grain, the value is inversely proportional to that of speed ratio. With the increase of the roll mismatch speed ratio, the threshold value decreases. The effects are attributed to an increase of deformation-stored energy. The cross shear rolling speeds up the nucleation and grain-growth of cube orientated grain at lower temperature.

Key words: cross shear rolling; high purity aluminum foil; texture; speed ratio

   高纯铝箔主要用作铝电解电容器的阳极材料。 长期以来, 材料科学工作者不断地致力于高纯铝箔微取向流变行为的研究[1- 4], 以期获得较高的立方织构{001}〈100〉。 尤其是近几年, 在这一领域取得了很大的进展[ 5-7] , 我国生产的高纯铝箔在性能上也接近世界先进水平。 但是, 这些工作都是在同步轧制条件下进行的。 迄今, 对异步轧制高纯铝箔的研究报导较少。

东北大学把异步轧制成功应用于结构材料之后, 又开展了功能材料取向硅钢和高纯铝箔异步轧制的研究工作。 吕爱强等[8]在研究了异步轧制下高纯铝箔冷轧织构的基础上, 进一步研究了异步轧制下速比对高纯铝箔织构转变的影响。

异步轧制(cross shear rolling, CSR)是指上、 下工作辊线速度不等的一种轧制方法。 具有轧制压力小, 产品精度高, 经过较少道次进行大压下量轧制等优点, 特别适于轧制薄带和超薄带, 该方法也可用于高纯铝箔的工业生产。 因此, 探讨异步轧制速比对高纯铝箔织构转变的影响, 不仅具有理论意义, 而且具有广阔的应用前景。

1 实验

采用西南铝加工厂提供的99.99%的高纯铝热轧板, 厚度为7.5mm, 化学成分为Fe 0.0012, Si 0.0008, Cu 0.0033, 其余为铝(质量分数, %)。 将铝板分别按1.06、 1.17和1.28的速比经4个道次异步轧制成形变量为98.7%, 厚度为100μm的样品。 道次形变量依次为60%、 66.7%、 70%和66.7%。 从与慢速辊侧接触的表面开始, 沿慢速辊侧以20μm为单位依次磨去各层, 得厚度(d)为20、 40、 60、 80和100μm的各面。 退火样品分两组, 一组试样从室温(约20℃)以10℃/min 的升温速度, 随炉加热到 400和500℃, 分别保温2h, 随后出炉空冷; 另一组试样仍随炉加热, 当温度升到100、 200、 300、 400和500℃时, 立刻在冷水中淬火, 将样品的高温组织保存下来, 用于测量。

对冷轧及退火样品分别进行织构测定, 织构测定在东北大学测试中心D/max-ⅢA型X射线衍射仪及B-7半自动织构测角台上扫测完成, 并按Schulz反射法进行。 采用CuKα辐射, 管电压为35kV, 管电流为20mA, 发散狭缝DS 2°+2mm限高光阑, 防散射狭缝SS为5mm, 接受狭缝RS为5mm。 测量样品的{111}、 {200}、 {220}的3张不完整极图, 扫测按同心圆步进方式进行, α从0°到70°, β从0°到360°扫测, 测量步长为 5°, 由计算机采集数据。 ODF分析采用东北大学材料研究所的“二步法”定量织构分析软件系统[9]进行, 结果用恒ψ-ODF截面图表示。

在R.J.Roe提出的取向分布函数里, 一组(ψ, θ, φ)表达晶粒的一种取向。 ψ、 θ、 φ为晶轴坐标系相对于外观坐标系(轧向、 横向、 轧面法向)的Euler角。 对立方系来说, 一组(ψ, θ, φ)值和相对应的(hkl)[uvw]之间有如下关系:

据此可以求得截面图上极点密度最强区的相应织构组分。

2 结果及讨论

2.1 异步冷轧织构

图1所示为速比为1.28、 形变量为98.7%的冷轧样品慢、 快辊侧的恒ψ-ODF截面图。 由图1可知, 样品中除了常见的S{123}〈634〉织构和C{112}〈111〉织构外, 还出现了旋转立方织构

图1   速比为1.28时慢、快辊侧的恒ψ-ODF截面图

Fig.1   ODFs constant ψ sections of slow(a) and fast(b) roller side with speed ratio of 1.28

{001}〈110〉和{102}〈uvw〉, 且快、 慢辊侧的织构类型和数量明显不同, 尤其在旋转立方织构的含量上存在更大的差异。 慢辊侧强区则集中在S织构、 C织构和旋转立方织构上, 而快辊侧强区则集中在S织构和{102}〈uvw〉织构上。 速比为1.06和1.17的样品亦有类似结果, 且随着速比的增加, 旋转立方织构的体积分数有所增加。

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