微观组织特征及尺寸效应对工业纯铝薄板力学性能的影响

发布时间：2020-12-25 12:12

　　随着锂电池能量密度的要求越来越高,集电箔用铝箔产品厚度已降至10μm以下,且对其导电率和抗拉强度要求越来越高。本文以锂电池集电箔用工业纯铝铝箔为研究对象,分析其主要杂质元素Fe、Si总含量,以及Fe/Si比对其导电率、强度的影响规律,探索最佳成分控制范围,并尝试分析“尺寸效应”对材料性能的影响。研究发现工业纯铝中,随杂质元素（Fe+Si）总量的增大,铝板导电率急剧降低,而抗拉强度随之升高。而在杂质（Fe+Si）总量基本一致的前提下,随Si/Fe比例的减小样品的导电率逐渐增高,而材料的抗拉强度随之降低。当Si/Fe较小时,铝板组织中第二相数量较多,且大部分第二相化合物为Al₁₂Fe₃Si相,为六方晶系;而当Si/Fe较大时,铝板组织中第二相数量明显减少,主要的第二相化合物为单斜晶系的Al₉Fe₂Si₂。固溶强化对导电率的损伤率,明显高于加工硬化对导电率的损伤率。当材料厚度低至几个晶粒尺寸范畴后,“尺寸效应”对材料性能的影响越发显著:随着厚度的降低,材料的延伸率逐渐降低,且抗拉强度... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

应变量为1.0时有限元模拟和实际EBSD测试结果[31]

在多晶材料的模拟中,周丽[33]等使用正六边形替代实际晶粒组织,先将经典的弹塑性本构关系带入到每个晶粒中,然后运用基于微观机制的应变梯度塑性本构关系带入到每个晶粒中,结果得到前者明显与实际实验相差很多,而且基于微观机制的应变梯度塑性本构关系计算还得到不同晶粒尺寸下屈服强度的变化与Hall-Petch关系较为吻合。周丽[34]在对颗粒增强型金属基复合材料中,使用有限元模拟的方法建立如图1.14模型得到结论:在运用基于微观机制的应变梯度塑性本构方程的计算中,得到在保证晶粒尺寸统一的前提下随着第二相体积分数的增加,颗粒的增强效果显著提高、延伸率逐渐降低。

周丽[34]在对颗粒增强型金属基复合材料中,使用有限元模拟的方法建立如图1.14模型得到结论:在运用基于微观机制的应变梯度塑性本构方程的计算中,得到在保证晶粒尺寸统一的前提下随着第二相体积分数的增加,颗粒的增强效果显著提高、延伸率逐渐降低。除了以上应用在拉伸、压缩、织构模拟等方面外,同样在预测和模拟制耳现象[35-37]、表面粗糙度[30]和屈服平面[38-40]等方面,也得到了比较符合实际的模拟结果。

【参考文献】：
期刊论文
[1]尺寸效应下的紫铜薄板力学性能试验研究[J]. 张赛军,龚小龙,李健强,周驰,袁宁.  华南理工大学学报(自然科学版). 2016(10)
[2]铜箔抗拉强度及延伸率的尺寸效应研究[J]. 周健,郭斌,单德彬.  材料科学与工艺. 2010(04)
[3]不同晶体取向下纳米压痕的多尺度模拟[J]. 王华滔,秦昭栋,倪玉山,张文.  物理学报. 2009(02)
[4]氩离子轰击还原三氧化钨纳米线薄膜的光电子能谱研究[J]. 龚力,刘笑,谢方艳,张卫红,陈建.  分析测试学报. 2009(01)
[5]运用应变梯度塑性理论模拟颗粒增强铝合金强度及延伸率的尺寸效应[J]. 周丽,李守新,黄树涛.  功能材料. 2008(12)
[6]面心纯铝单向拉伸的晶体塑性学有限元模拟[J]. 皮华春,韩静涛,章传国,A.K.Tieu,姜正义.  塑性工程学报. 2007(01)
[7]纯铝单向压缩过程的晶体塑性有限元模拟[J]. 皮华春,韩静涛,章传国,李贺杰,A K Tieu,姜正义.  机械工程材料. 2006(11)
[8]应变梯度塑性理论模拟晶粒尺寸对铝多晶体强度的影响[J]. 周丽,李守新,柯伟.  金属学报. 2006(07)

博士论文
[1]FCC金属冷加工织构演变的晶体塑性有限元模拟[D]. 司良英.东北大学 2009

硕士论文
[1]样品厚度及预疲劳变形对粗晶纯铝单向拉伸行为的影响[D]. 卢蒙.东北大学 2012
[2]面心立方多晶体塑性变形有限元模拟[D]. 伊兴华.哈尔滨工业大学 2007



本文编号：2937627