轧制加工方式对锂电池壳用Fe-Si-Mn铝合金板材性能的影响研究

发布时间：2020-09-03 14:04

　　 随着社会对节能环保的日益重视,近年锂电池的需求量越来越大。目前锂电池主要由电池盖、正极、隔膜、负极、电解液和电池壳七个部分组成,因此各部分的需求量也是逐年提高。作为锂电池中最为重要的零部件,锂电池壳用材料一直是该行业研究的热点。其中铝壳由于自身具有较好的塑性、韧性以及延展性等机械性能等诸多的优点,是今后锂电池发展必然使用的材料。然而锂电池在使用过程中内部压力会逐渐增加,容易发生壳体变形破裂漏液甚至电池发生爆炸的危险,为了解决电池的气胀爆炸隐患,国内外铝壳厂家纷纷在动力电池盖板上加上防爆片,确保锂电池的安全,因此防爆盖板是铝壳锂电池上一个极为重要的结构件。冲压一体式防爆片所需原料的抗拉强度需要满足在130MPa-160MPa的范围内,屈服强度不小于85MPa并且延伸率不能小于8%。由于受到材料性能的限制,国内大部分一体式防爆片的原材料需要依赖进口冲压板,因此急需开发一款新型的铝合金冲压板,通过加工工艺以及热处理的配套使用,在满足冲压板力学性能的同时,合理调整材料内部的织构种类及含量,降低各项异性,提高材料的深冲性能。本文以实验室熔炼的Fe-Si-Mn新型铝合金铸锭为对象,研究了不同中间退火方案、终轧道次压下量以及时效处理条件下材料的组织、力学性能以及织构的变化,得出了以下的规律:1)在不同退火时间以及退火温度的中间退火实验中,温度的增加或者退火时间的延长都会导致材料硬度的降低,而且温度越高,硬度降低越快,但最终都会趋于稳定的数值,约为30HV;将再结晶体积分数为50%时作为比较标准从硬度变化曲线中找出三个退火温度中开始再结晶的时间,分别是340℃保温13min、360min保温8min和380℃保温3min。通过阿累尼乌斯公式进行计算,作出lg t-1/T图,求出直线斜率,得到Fe-Si-Mn铝合金的再结晶激活能为131.4KJ/mol。得到退火温度与退火时间的关系式为1/T=1.38×10~(-3)+2.014×10~(-4)lg t。2)随着退火后终轧压下量的增加,材料的抗拉强度逐渐上升而延伸率呈降低趋势。并且材料中的Cube织构与Copper织构强度逐渐降低,最终转变为Brass织构,其中Cube织构转变经过α取向线,路径为Cube→Goss→Brass,Copper织构经过β取向线进行转化,其转变路径为Copper→S→Brass。与此同时,45°方向的制耳的程度先减后增,结合r值与杯突值发现压下量在0.5 mm时材料有最好的成型性能,此时Cube织构、Goss织构与其余变形织构的强度比为1:1,材料具有最好的各向异性,深冲性能也最好。3)在100℃的时效处理实验中,材料的晶粒形态以及强度没有发生明显的变化,但是轧制压应力的消除导致退火后延伸率出现降低现象,随着退火时间的增加,残余应力的进一步消除使得延伸率又出现上升趋势;与此同时材料中影响0°或者90°方向制耳的织构体积分数与影响45°方向制耳的织构之比分别约为1:5、1:4.7和1:3.5,比例差呈现逐渐降低趋势,所以杯突值逐渐升高,由于未退火时材料中存着残余应力,因此影响到了材料本身的性能,使得深冲性能大幅降低。
【学位单位】：上海应用技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM912
【部分图文】：

行业销售收入为 695 亿元、新能源汽车 2017 年分别增长至 757 亿元和 780 亿元要由电池盖、正极、隔膜、负极、电解液和是逐年提高[2-3]。作为锂电池中最为重要热点。方面的运用种类及特点包括塑料、不锈钢、铝塑复合膜和铝合金易组合和外形精美等优点，但缺点是重械强度高、散热好、易焊接、耐冲击和抗差；铝塑复合膜电池壳体积小、携带方便差；铝合金电池壳具有重量轻，成本低、合现代人追求轻量化的要求，愈来愈受到对铝壳的用量以及性能要求也会越来越高

术大学 硕士学位论文 会发生变形，与此同时在保证强度的同时该材料还需要从 1.2mm 冲压至 0.04mm 的过程中不出现裂纹，最终a 的气压之间爆破。为了满足一体式防爆片的各项性能要要满足在 130MPa-160MPa 的范围内，屈服强度不小于 。由于受到材料性能的限制，国内大部分一体式防爆片其余厂家只能采用分体式防爆片来替代一体式防爆片。

a 的气压之间爆破。为了满足一体式防爆片的各项性能要要满足在 130MPa-160MPa 的范围内，屈服强度不小于 。由于受到材料性能的限制，国内大部分一体式防爆片其余厂家只能采用分体式防爆片来替代一体式防爆片。图 1.3 铝合金一体式防爆片盖板Fig.1.3 One-piece flameproof cover plate of aluminium alloy体式加工的锂电池防爆片，本体厚度同样为 1.2mm，但板形成防爆片，再利用激光焊接到本体上得到。该产品的焊接还会存在焊缝质量的问题，导致材料的成品率降低高等诸多问题。

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本文编号：2811542