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剪切变形方向特征对高纯铝箔轧制织构的影响

来源期刊:中国有色金属学报2005年第6期

论文作者:邓运来 张新明 唐建国 刘瑛 陈志永 周卓平

文章页码:829 - 835

关键词:电容器; 高纯铝箔; 轧制织构; 中性角; 剪切变形; 织构模拟

Key words:electrolytic capacitors; high purity Al foils; rolling textures; neutral angle; shear deformation; texture molding

摘    要:运用取向分布函数(ODF)研究了每个轧制道次的剪切变形特征对高纯铝箔轧制织构的影响。提出用中性角的相对大小来量化轧制剪切变形作用方向改变的位置, 运用Taylor晶体塑性变形理论模拟计算了中性角的相对大小对轧制织构演变的影响。实测与模拟的轧制织构特征表明: 中性角靠近轧制变形区的中心位置有利于形成{001}〈110〉剪切织构, 从而证实了除剪切变形的程度外, 剪切变形方向改变的位置也是影响高纯铝箔轧制织构的重要因素。

Abstract: Effect of direction change of shear deformation on the rolling textures in high purity Al foils was investigated by orientation distribution function (ODF). The quantitative estimation of relative neutral angle was suggested and introduced into the Taylor-type crystal plasticity deformation model to simulate the rolling textures. It is shown that the condition of neutral angle locating at the middle point of rolling deformation zone favors the development of the {001}〈110〉 shear texture whatever the measured and the simulated ODFs are, which leads to the conclusion that the evolution of rolling textures is contributed by the parameter of relative neutral angle except the magnitude of shear deformation.

基金信息:国家教育部博士点基金资助项目



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 文章编号: 1004-0609(2005)06-0829-07

剪切变形方向特征对高纯铝箔轧制织构的影响

邓运来, 张新明, 唐建国, 刘 瑛, 陈志永, 周卓平

(中南大学 材料科学与工程学院, 长沙 410083)

摘 要: 运用取向分布函数(ODF)研究了每个轧制道次的剪切变形特征对高纯铝箔轧制织构的影响。 提出用中性角的相对大小来量化轧制剪切变形作用方向改变的位置, 运用Taylor晶体塑性变形理论模拟计算了中性角的相对大小对轧制织构演变的影响。 实测与模拟的轧制织构特征表明: 中性角靠近轧制变形区的中心位置有利于形成{001}〈110〉剪切织构, 从而证实了除剪切变形的程度外, 剪切变形方向改变的位置也是影响高纯铝箔轧制织构的重要因素。

关键词: 电容器; 高纯铝箔; 轧制织构; 中性角; 剪切变形; 织构模拟

中图分类号: TG111.7; TG115.22                                 文献标识码: A

Effect of direction change of shear deformation on

rolling textures in high purity Al foils

DENG Yun-lai, ZHANG Xin-ming, TANG Jian-guo, LIU Ying,

CHEN Zhi-yong, ZHOU Zhuo-ping

(School of Materials Science and Engineering,

Central South University, Changsha 410083, China)

Abstract: Effect of direction change of shear deformation on the rolling textures in high purity Al foils was investigated by orientation distribution function (ODF). The quantitative estimation of relative neutral angle was suggested and introduced into the Taylor-type crystal plasticity deformation model to simulate the rolling textures. It is shown that the condition of neutral angle locating at the middle point of rolling deformation zone favors the development of the {001}〈110〉 shear texture whatever the measured and the simulated ODFs are, which leads to the conclusion that the evolution of rolling textures is contributed by the parameter of relative neutral angle except the magnitude of shear deformation.

Key words: electrolytic capacitors; high purity Al foils; rolling textures; neutral angle; shear deformation; texture molding

   Taylor晶体塑性变形理论以晶粒微观的应变(应变率)与样品宏观的协调为基本假设, 有两类晶体塑性变形模型, 晶粒微观塑性变形位移梯度张量的分量与样品宏观的完全相同时为FC模型; 允许晶粒微观塑性变形的剪切位移梯度分量中的一个或 几个与样品宏观的不完全相同时为RC模型[1-3]。  虽然文献[3-6]运用Taylor-Type模型, 对F.C.C.金属轧制织构演变及特点已作了描述, 但是样品宏观变形被简化成平面应变压缩(PSC, de33=-de11, de13=0。 其中, de33为轧向, de11为板横向, de13为板法向)模式, 忽略了轧制时样品宏观剪切变 形对轧制织构的影响。 事实上, 由于轧制几何与摩擦等边界条件的限制, 轧制过程中总是或多或少地存在剪切变形[7-10], Lee等[8]和Engler等[9]将轧制中性角假设在变形区沿轧向的中心点位置, 用de13和de31分别描述轧制几何与摩擦条件对轧制织构的影响, 发现由于轧制几何与摩擦作用引入的晶体转动效果正好相反, 考虑轧制剪切变形时, 作用在样品上的宏观位移梯度张量的分量可简化为: de33=-de11, de13≠0, 其他分量为0[9-10]。 在对电容器高纯铝箔织构演变的研究中发现[11-13]: 随轧制摩擦条件的改变, 轧制织构与变形微观组织发生了显著变化, 在强摩擦条件下, 不仅铝箔轧制织构中有{001}〈110〉剪切织构组分存在, 而且表层的形变剪切带中存在立方取向微区, 铝箔退火后得到了强立方织构。

本文作者旨在研究轧制剪切变形特征对高纯铝轧制织构的影响, 进而为探明铝箔中立方织构的形成机理提供有益的参考。

1 实验

每道次的轧制边界条件一般可以用轧辊与轧件的接触角(α)、 轧制摩擦角(β)和中性角(γ)来描述, 忽略张力的影响, α、 β和γ的关系满足:

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改变道次压下率r, α相应地改变, 由式(1)可知, 从而引起γ的变化, 而γ反映了轧制剪切变形改变方向的位置。 本实验采用高纯铝箔的两种轧制方案, 都以煤油作润滑剂, 摩擦角(β)由“轧制前滑实验”测定, 约为10°, 由于两种轧制方案的压下规程不同, 于是在轧制累计变形量(如∑ε11)相同时, 两种方案轧制过程中每道次的γ具有不同特征。 通过对比累计变形量相同时, 两种轧制方案样品的实测与Taylor-Type晶体塑性变形模型模拟计算的织构结果, 研究了每道次轧制剪切变形作用方向改变的位置(γ)对高纯铝轧制织构的影响。

从一块含有弱的立方织构的高纯铝热轧板上截取2块尺寸为8.0mm×100mm×300mm的样品, 分别用两种方案(A和B)进行轧制, 厚度h=0.45mm和h=0.11mm(累计对数变形量分别为∑ε11=2.88和4.29)时取样测算样品织构, h=0.45mm时A和B方案的样品分别记为A1和B1, h=0.11mm时记为A2和B2。 两种方案均采用煤油作润滑剂, 方案A的道次变形量大于方案B的, 方案A的道次变形量r=48%~56%, 方案B的r=18%~38%, 详细情况列于表1。 方案A首先在轧辊半径R=200mm的轧机上将坯料轧至0.9mm, 随后在轧辊半径R=85mm的轧机上轧制; 方案B在轧辊半径R=85mm的轧机上完成。 表1中Rp为中性角与接触角的比值, 是相对中性角(RNA), 定义为:

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表1 高纯铝箔的轧制条件与参数

Table 1 Rolling parameters and conditions for high purity aluminum foils

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每个样品测量了{111}、 {200}、 {220}、 {113}4个不完全极图, 运用球谐函数级数展开法求出l=22时取向分布函数(ODF)的C-系数[14]。 为消除“鬼峰”影响, 按Lücke等[15]提出的织构组份分析法计算出“真ODF”(l=23)。

2 实验结果

实际测算织构的“真ODF”用φ2为常数的典型截面(φ2=0°, 45°, 60°)表示, 如图1所示。 其中取向密度f(g)等高线水平范围为1~16。 从图1(a)和1(c)中可以看出, ∑ε11=2.88时, 轧制方案A、 B的样品(A1和B1)中都含有高层错能F.C.C金属PSC变形的典型织构组分, 在Euler空间中, 沿β-取向线从C-取向({112}〈111〉)经S-取向({123}〈634〉)到B-取向({011}〈211〉), 以及沿α-取向线的G-取向({011}〈100〉)和B-取向, α-和β-取向线交于B-取向; 但仅有方案B中沿=0°有取向聚集 的趋势。 而∑ε11=4.29时, 在方案A、 B的样品(A2和B2)中都出现了{001}〈110〉剪切织构, 但其强弱有明显的差别(图1(b)和图1(d))。  

2-t1.jpg

图1 样品实测的不同取向分布函数的截面(φ2=0°, 45°, 65°)

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