简介概要

异步轧制高纯铝箔冷轧织构沿板厚的分布规律

来源期刊：中国有色金属学报2003年第1期

论文作者：吕爱强黄涛王福左良

文章页码：56 - 59

关键词：异步轧制; 高纯铝箔; 织构; 中间层

Key words：cross shear rolling;　high purity aluminum foils; texture; intermediate layer

摘要：通过异步轧制，研究了高纯铝箔冷轧织构沿板厚的分布规律。在异步轧制下，快、慢速辊侧之间的各中间层的织构类型不同。速比为1.28，形变量为99.2%时，随厚度的增加，呈现出极有规律的变化: ｛100｝丝织构含量近线性减少，而｛112｝，｛102｝，｛123｝丝织构含量近线性增加。当形变量为99.2%时，在不同速比下{001}丝织构含量沿厚度变化趋势不同: 速比1.28时，呈现出近线性递减；速比1.17和1.06时，总的趋势也是递减，且在厚度d＝0.04mm处有最小值。

Abstract: Textures distribution along the thickness after cross shear rolling of high purity aluminum foils was investigated. The results show that large difference of cold rolling textures exists in the intermediate layer between the slow roller side and the fast roller. For the speed ratio 1.28 and deformation 99.2%, with increase of thickness, the volume fraction of {100} fiber shows the nearlinear decrease, however, the volume fraction of {112}, {102}, {123} fibers takes the near-linear increase. For the deformation 99.2%, there exist different tendency of change for the volume fraction of {001} fiber through the thickness at different speed ratios. For the speed ratio 1.28, the change of volume fraction of {001} fiber with the thickness presents near-linear decrease. For the speed ratio for 1.17, 1.06, the total tendency is also near-linear decrease. The relatively strong volume fraction of {001} fiber exists between the slow side surface and the fast side surface, and the minimum is formed at the thickness .d＝0.04mm side.

基金信息：国家重点基础研究发展计划资助项目

中国有色金属学报 2003,(01),56-59 DOI:10.19476/j.ysxb.1004.0609.2003.01.009

异步轧制高纯铝箔冷轧织构沿板厚的分布规律

吕爱强黄涛王福左良

东北大学材料与冶金学院,东北大学材料与冶金学院,东北大学材料与冶金学院,东北大学材料与冶金学院沈阳,110004 ,沈阳,110004 ,沈阳,110004 ,沈阳,110004

摘要：

通过异步轧制 ,研究了高纯铝箔冷轧织构沿板厚的分布规律。在异步轧制下 ,快、慢速辊侧之间的各中间层的织构类型不同。速比为 1.2 8,形变量为 99.2 %时 ,随厚度的增加 ,呈现出极有规律的变化 :{ 10 0 }丝织构含量近线性减少 ,而 { 112 } ,{ 10 2 } ,{ 12 3}丝织构含量近线性增加。当形变量为 99.2 %时 ,在不同速比下 { 0 0 1}丝织构含量沿厚度变化趋势不同 :速比 1.2 8时 ,呈现出近线性递减 ;速比 1.17和 1.0 6时 ,总的趋势也是递减 ,且在厚度d =0 .0 4mm处有最小值

关键词：

异步轧制;高纯铝箔;织构;中间层;

中图分类号： TG335

作者简介：吕爱强(1973),男,博士研究生;

收稿日期：2001-04-04

基金：国家重点基础研究发展规划资助项目 (G19990 64 90 8);

Textures distribution along thickness after cross shear rolling of high purity aluminum foils

Abstract：

Textures distribution along the thickness af te r cross shear rolling of high purity aluminum foils was investigated. The result s show that large difference of cold rolling textures exists in the intermediate layer between the slow roller side and the fast roller. For the speed ratio 1.2 8 and deformation 99.2%, with increase of thickness, the volume fraction of {100 } fiber shows the near-linear decrease, however, the volume fraction of {112}, {102}, {123} fibers takes the near-linear increase. For the deformation 99.2%, there exist different tendency of change for the volume fraction of {001} fiber through the thickness at different speed ratios. For the speed ratio 1.28, the c hange of volume fraction of {001} fiber with the thickness presents near-linear decrease. For the speed ratio for 1.17, 1.06, the total tendency is also near- linear decrease. The relatively strong volume fraction of {001} fiber exists bet ween the slow side surface and the fast side surface, and the minimum is formed at the thickness d =0.04 mm side.

Keyword：

cross shear rolling; high purity aluminum foils; texture; intermediate layer;

Received： 2001-04-04

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 ^[1,2,3,4] , 以期获得较高的立方织构{001}〈100〉, 最近几年在这一领域取得了很大的进展 ^[5,6] 。这些成果都是在同步轧制条件下取得的, 对异步轧制(cross shear rolling—CSR)迄今尚无人问津.作者在研究了异步轧制下高纯铝箔表层冷轧织构的基础上 ^[8] , 进一步研究了高纯铝箔在异步轧制下的各中间层冷轧织构的演变规律。

异步轧制是指上、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, 特别适于轧制薄带和超薄带 ^[9] , 对高纯铝箔的工业生产特别有利。因此,探讨异步轧制条件下高纯铝箔微取向流变行为不仅具有理论意义, 而且具有广阔的应用前景。

1 实验

材料为西南铝厂生产的厚度为7.5 mm的99.99%高纯铝热轧板(批号: 9576) , 其成分为: Fe12×10^-4%, Si 8×10^-4%, Cu 33×10^-4%, 其余为铝。在速比i分别为1.06, 1.17, 1.28将其轧制成厚度d为0.10 mm ,0.06 mm, 形变量ε分别为98.7%和99.2%两类样品。从与慢速辊接触的表面(称d=0)始, 沿慢速辊侧向快速辊侧以0.02 mm为单位依次磨去各层。例如d=0.10 mm时, 得d=0, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08和0.10 mm各面。

织构的测定是在D/max-ⅢA型X射线衍射仪上完成, 按Schulz反射法进行, 管电压为35 kV, 管电流为20 mA,采用Co靶的K_α辐射, 测量{111}, {200}, {220} 3张不完整极图, 扫测按同心圆步进方式进行,α为-70°, β由0～360°, Δα=Δβ=5°,定量织构分析采用东北大学织构研究中心的定量分析软件, 按二步法 ^[10] 进行。

2 结果与讨论

图1所示是异步轧制速比i为1.28, 形变量ε为99.2% 时各层的恒ψ—ODF截面图。从图1可知, 对于速比为1.28, 形变量为99.2%的高纯铝箔, 在d=0 mm面和d=0.06 mm面, 即在快、慢速辊侧, 织构类型明显不同, 尤其在旋转立方织构的含量上差异很大。 d=0 mm面上强区均集中在θ= 0°,并以(0°, 0°, 45°)的旋转立方织构(001)[110]为最强, 同时含有少量的S织构和{102}[uvw]织构, 铜织构含量甚微。从d=0 mm面, 经d=0.02 mm面、 d=0.04 mm面, 向d=0.06 mm面过渡的过程中,旋转立方织构(001)[110]含量逐渐减少, S织构、铜织构和{102}[uvw]织构含量相对增多, 织构强度由较强到弱, 过渡到快辊侧(d=0.06 mm)时, 织构类型较漫散, 大都集中在 $(\bar{2} 73) [\bar{7} \bar{8} 14] ‚ (001) [1 \bar{2} 0]$ 和 $(\bar{7} 42) [\bar{4} \bar{1} \bar{1} 8]$ 等。虽然也有旋转立方织构{001}〈110〉, S织构及{102}

图1 速比1.28, 形变量99.2%下各中间层的恒ψ—ODF截面图

Fig.1 ODF's constant ψ sections of intermediate layer for speed ratio 1.28 and deformation 99.2% (a)—d=0 mm; (b)—d=0.02 mm; (c)—d=0.04 mm; (d)—d=0.06 mm

[uvw]织构和铜织构, 但很弱。

从轧面反极图定量 ^[11] 计算的{001}面丝织构体积分数ΔV/V 随厚度d的变化(形变量99.2%)如图2所示。从图2不难得出, 当速比从i=1.06到i=1.28逐渐增强时, {001}丝织构含量沿厚度的变化几近线性递减,尤其是速比i=1.28最明显,而速比i=1.17和i=1.06时,{001}丝织构含量沿厚度总的变化趋势也是递减, 但在d=0.04 mm面处

图2 形变量99.2%时{001}丝织构体积分数随厚度的变化

Fig.2 Volume fraction change of {001} fiber for deformation 99.2% with increase of thickness

有最小值。

这些差异的产生与异步轧制时金属的微取向的流变行为有关。异步轧制时, 变形区的几何形状虽然不变, 但在变形区不同流速的金属断面上, 总有两个断面的流速分别与 v₁cosγ₁ 和 v₂cosγ₂相等(v₁ 和v₂分别为轧辊的水平速度, γ₁和γ₂ 则分别为中立角)。由于v₁ 和v₂以及γ₁和γ₂彼此不等, 因此形成两中立面。在两中立面之间, 快速辊侧首先产生流动, 且存在着很大的剪切变形, 磨擦阻力指向出口; 而慢速辊侧则相反, 与慢速辊侧相接触的金属表面不产生剪切变形, 而磨擦阻力指向入口。这样, 变形区内就形成了在上下接触弧上的磨擦阻力方向完全相反的区域, 称为搓轧区。由于搓轧区的存在, 使变形区内部产生不对称形变。这种不对称的金属流变行为在织构的类型和强度上呈现出一种特殊的变化, 并且与速比和形变量的大小有关。不同的织构类型, 因取向差异而有所不同。

当速比i=1.06和i=1.17时, 搓轧区形成的剪切应力较速比i=1.28时弱, 剪切应力对快、慢辊侧的金属流变作用较大, 而且相反, 在近中间位置处, 方向相反的剪切应力几近抵消, 故{001}丝织构含量在近中间位置(d=0.04 mm面)形成最小值。而速比i=1.28时搓轧区形成的剪切应力最强, 剪切应力几乎呈线性变化。剪切应力不仅能产生{001}丝织构, 过强的剪切应力还能破坏{001}丝织构, 所以快辊侧(d=0.06 mm面)的{001}丝织构受的破坏也最大, 故d=0.06 mm面的{001}丝织构要小于d=0 mm面的{001}丝织构。

图3所示是速比i=1.28时, 形变量分别为98.7%和99.2%时, 主要丝织构体积分数ΔV/V

图3 速比1.28时{100}, {112}, {102}, {123} 丝织构体积分数ΔV/V随厚度的变化

Fig.3 Volume fraction change of {100}, {112}, {102}, {123} fiber for speed ratio 1.28 with thickness (a)—Deformation 98.7%; (b)—Deformation 99.2%

随厚度d的变化。由图3可以看出 ε=99.2%时, 图中4种织构组分含量呈现出规律的变化. 随着厚度的增加, {100}丝织构含量近线性减少, 而{112},{102}, {123}丝织构含量近线性增加。而当形变量为98.7%时, 图中4种织构组分含量随着厚度的变化差异较大: {100}, {112}丝织构含量总的趋势是递减; 而{102}丝织构含量递增; 而{123}丝织构以d=0.06 mm面为拐点, 先增后减。造成图3(a)和(b)的差异主要是形变量的不同, 即在一定速比下, 形变量越大, 在搓轧区形成的方向相反的摩擦力越大, 造成了搓轧区上、下表面金属流动速度不同 ^[12] , 因而在变形区内产生较大的剪切力, 引起较大的剪切变形。前面已叙述了剪切力对{100}丝织构的影响。同样, 在不同形变量下, 搓轧区剪切力的不同造成图3(a)和(b)的差异。

剪切力的不同激发不同的滑移系参与滑移和交滑移, 这就是引起异步轧制下高纯铝箔冷轧织构在各中间层类型各有不同的根本原因。