电容器外壳用1100铝板带材成分、工艺与性能研究

论文摘要

1100铝合金板材以其优良的延展性与耐腐蚀性被广泛应用于需要有良好的成形性和高抗蚀性的零部件生产当中。由于轧制板材存在力学性能的各向异性,在深冲加工过程中会使杯壁产生凹凸不平的制耳,这种缺陷使得板材成品率及利用率降低。本文通过拉伸实验、冲杯实验、显微组织观察、拉伸断口形貌分析以及织构检测等手段,确定了电容器外壳用1100铝合金成分配比及加工、热处理工艺。重点研究了电容器用1100工业纯铝板材在三种不同热处理工艺条件下力学性能的各向异性,及其对深冲制耳率的影响。通过对板料拉伸断口形貌进行的观察分析与对织构进行的检测结果,分析了板材力学各向异性、制耳率与断口形貌、织构组成之间的关系。本课题在传统金属板材的高精度化方面探索一条适用于深冲板材加工生产的工艺路线,为企业质量控制提供参考。确定了电容器外壳用1100铝带材的优化成分配比（wt%）:确定了材料均匀化退火及成品退火制度:均匀化退火:580℃+10h+随炉冷却;成品退火:260℃+3h+空冷。通过对三种工艺方案生产的板材进行拉伸、冲杯试验测得板材的力学性能以及制耳率,板材的力学性能（抗拉强度、延伸率）均达到了1100工业纯铝O态的标准。通过分析发现,在各种力学性能各向异性指标中,塑性应变比（厚向异性指数）的各向异性行为与制耳效果相吻合,将塑性应变比作为衡量板材制耳标准非常切合实验过程所反映的规律。通过对板材拉伸断口的观察发现,三种工艺方案生产的板材的断裂方式均为延性断裂,断口韧窝大小与力学拉伸实验数据完全吻合。从显微组织以及织构方面说明了后两种板材力学性能各向异性及制耳的产生原因。工艺C退火处理冷加工过程中产生的内应力消除更彻底,回复再结晶更充分。成材板料延伸率较高;主要织构密度水平的降低使得板材织构随机化分布更为明显,板材由0°/90°制耳转变为0°、45°/90°方向制耳,制耳率已经低于2%,达到了成品的制耳率要求。通过本文的研究,获得了轧制板材力学性能各向异性的评价基础;与此同时,找出了板材力学性能的各向异性对制耳率的影响;在织构对制耳率影响方面进行了分析研究。本文为今后降低板材各向异性的研究提供了理论基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 电容器外壳用铝合金概述
• 1.1.1 铝合金概述
• 1.1.2 铝及铝合金的分类
• 1.1.3 铝合金在电容器外壳上的应用
• 1.2 国内外研究现状及存在的问题
• 1.2.1 电容器外壳用铝板带材研究与生产现状
• 1.2.2 各向异性研究现状
• 1.2.3 电容器外壳用铝板带材研究与生产中存在的问题
• 1.2.4 电容器外壳用铝板带材研究的努力方向
• 1.3 本课题研究目的及内容
• 第二章 电容器外壳用铝板带材织构与各向异性基础
• 2.1 织构的概念
• 2.1.1 织构的定义
• 2.1.2 织构的极图表示
• 2.1.3 取向分布函数
• 2.1.4 取向线分析
• 2.1.5 电容器外壳用铝板带材常见织构
• 2.2 铝合金板带材的各向异性基础
• 2.2.1 铝合金板带材分类及应用
• 2.2.2 铝合金板材（1100）力学性能及其各向异性
• 2.2.3 铝带材制耳的形成、不良影响及控制
• 2.2.4 织构对板材各向异性的影响
• 2.2.5 工艺因素对板材各向异性的影响
• 第三章 实验材料的制备与实验方法
• 3.1 实验材料优选与制备
• 3.1.1 主要化学元素对1100铝合金组织性能的影响
• 3.1.2 1100铝合金的主要存在相
• 3.1.3 1100铝合金成分设计
• 3.1.4 实验材料的制备
• 3.2 性能检测实验方法
• 3.2.1 差热分析（DSC）
• 3.2.2 金相组织观察（OEM）
• 3.2.3 静力拉伸试验
• 3.2.4 冲杯实验
• 3.2.5 拉伸断口组织形貌分析
• 3.2.6 织构的测定
• 第四章 成分优化控制及热处理工艺的确定
• 4.1 中间退火制度的确定
• 4.1.1 差热分析结果
• 4.1.2 不同中间退火工艺制度下微观组织分析
• 4.2 成分优化控制
• 4.2.1 材料成分的确定
• 4.2.2 Fe、Si含量对材料力学性能的影响
• 4.2.3 Fe/Si值对材料力学性能的影响
• 4.3 成品退火制度的确定
• 第五章 均匀化退火对材料性能的影响
• 5.1 微观组织
• 5.1.1 显微组织观察与分析
• 5.1.2 拉伸断口形貌分析
• 5.2 力学、成型性能
• 5.2.1 拉伸实验结果
• 5.2.2 冲杯实验结果
• 5.2.3 各向异性
• 第六章 1100铝板带材织构研究
• 6.1 织构的形成机制
• 6.1.1 轧制形变织构的形成机制
• 6.1.2 再结晶织构的的形成机制
• 6.2 1100铝板带材织构的测定
• 6.3 分析与讨论
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在读学位期间发表的论文