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晶粒尺寸对竹节晶铜箔微轧制变形行为影响的模拟 被引量：1
1
作者 陈守东 卢日环 陈晨 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期841-854,共14页
高性能铜箔已经广泛应用于新能源、微电子等领域,为降低其制备成本和调控组织性能,对拉拔−压缩−剪切复合成形条件下的竹节晶铜箔轧制微观变形行为进行研究。建立微观尺度的晶体塑性有限元模型,分析竹节晶微轧制变形的晶粒尺寸效应。该... 高性能铜箔已经广泛应用于新能源、微电子等领域,为降低其制备成本和调控组织性能,对拉拔−压缩−剪切复合成形条件下的竹节晶铜箔轧制微观变形行为进行研究。建立微观尺度的晶体塑性有限元模型,分析竹节晶微轧制变形的晶粒尺寸效应。该微观模型将每个离散单元只是作为晶粒的组成部分,同时在积分点上采用单晶体本构模型建立本构方程。结果表明:微观层次复合轧制竹节晶铜箔的变形特征表现为高度的异向性和局部化;竹节晶铜箔轧制力变化符合类似Hall-Petch关系,即轧制力随晶粒尺寸的减小而增大;随着晶粒尺寸减小,复合轧制竹节晶铜箔的滑移均匀性和晶界滑移协调能力均增强;动态剪切带和变形带随着晶粒尺寸的减小向晶界偏移。为保证轧制竹节晶铜箔变形的稳定性和进一步减薄,晶粒尺寸小于100μm为宜。 展开更多
关键词 竹节晶轧制 晶体塑性 有限元 晶粒尺寸效应 微观变形
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强剪切对单层晶极薄带轧制变形行为的影响
2
作者 陈守东 卢日环 +1 位作者 李杰 孙建 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期143-150,共8页
为确定最优的极薄带轧制工艺,本研究深入分析了强剪切对轧制单层晶极薄带微观变形行为和晶体转动演化的影响。采用基于位错滑移机制的晶体塑性有限元模型进行模拟,最大异速比达到1.5。建立了晶粒取向随机分布的单层晶极薄带轧制模型,以... 为确定最优的极薄带轧制工艺,本研究深入分析了强剪切对轧制单层晶极薄带微观变形行为和晶体转动演化的影响。采用基于位错滑移机制的晶体塑性有限元模型进行模拟,最大异速比达到1.5。建立了晶粒取向随机分布的单层晶极薄带轧制模型,以探究少晶组织的晶界作用特性。结果表明:强剪切导致单层晶极薄带轧制微观变形和晶体转动表现出显著的局部化。强剪切促进了晶粒的剪切变形,使得晶界的协调变形能力增强。在轧制区施加强剪切变形,可使已启动滑移得到扩展,主滑移带缩窄分散形成新的次滑移带,滑移更加集中和各向异性。变形后晶粒取向主要绕箔材宽度方向发生转动和分散,强剪切使转动角度增大和分散点更加集中稳定。模拟表明强剪切严重影响单层晶极薄带轧制变形的各向异性,进而导致择优取向、滑移局部化以及非均匀应力-应变分布。 展开更多
关键词 极薄带轧制 强剪切 变形行为 局部化 晶体塑性有限元
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极薄带异步轧制滑移带演化的晶体塑性有限元分析
3
作者 陈守东 卢日环 《材料科学与工艺》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期85-94,共10页
以单层晶极薄带轧制为研究对象,采用多尺度晶体塑性有限元方法模拟其在拉-压-剪复合应力状态下的宏观剪切带和微观滑移带演化,优化极薄带材轧制工艺。在微观层次上,每个晶粒被离散成若干个有限元单元,且每个积分点采用单晶体本构模型。... 以单层晶极薄带轧制为研究对象,采用多尺度晶体塑性有限元方法模拟其在拉-压-剪复合应力状态下的宏观剪切带和微观滑移带演化,优化极薄带材轧制工艺。在微观层次上,每个晶粒被离散成若干个有限元单元,且每个积分点采用单晶体本构模型。宏-微观层次模拟的共同特征是滑移带演化高度的各向异性和局部化,微观层次的模拟更加明显。结果表明:新剪切带随轧制区施加额外剪切变形而形成,在拉-压-剪复合应力下,强剪切造成已缩窄的主次剪切带随轧制压下的增大而又扩展。单系滑移带在各变形晶粒内的演化差异很大,存在主次滑移,随压-剪复合应力状态的增强而形成亚滑移带。在拉-压-剪复合应力下,单滑移扩展和叠加形成贯穿晶界的累积滑移带,晶界起到很好的滑移承载和传递作用。 展开更多
关键词 极薄带异步轧制 单层晶铜箔 滑移带 晶体塑性 有限元
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卷取温度对钒氮微合金化热轧钢板组织与力学性能的影响 被引量：6
4
作者 刘建 李月丽 张金标 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期98-102,共5页
通过金相显微组织观察、第二相的析出形貌分析、拉伸和冲击试验研究了不同卷取温度对钒氮微合金化热轧钢板组织与力学性能的影响。试验结果表明,卷取温度为600℃时,钢的主要强化方式为细晶强化,组织分布均匀,晶粒最为细小,第二相析出物... 通过金相显微组织观察、第二相的析出形貌分析、拉伸和冲击试验研究了不同卷取温度对钒氮微合金化热轧钢板组织与力学性能的影响。试验结果表明,卷取温度为600℃时,钢的主要强化方式为细晶强化,组织分布均匀,晶粒最为细小,第二相析出物明显增多,获得了最佳的综合力学性能:铁素体晶粒尺寸为7.1μm,屈服强度为497.5 MPa,抗拉强度为600 MPa,塑性未有明显降低,伸长率和断面收缩率分别为24%和65%,冲击韧性最好。卷取温度降低至560℃时,产生更多细小的第二相析出物,主要强化方式为析出强化,细晶强化减弱,使钢的强度增加,韧-塑性明显降低。 展开更多
关键词 钒氮微合金化 卷取温度 热轧钢板 组织 力学性能
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激光熔覆NiCrBSi/WC-Co复合涂层的组织与耐磨性能 被引量：13
5
作者 王东生 田宗军 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2019年第11期16-20,共5页
采用同轴送粉激光熔覆技术在42CrMo合金钢基体表面制备WC-Co颗粒增强NiCrBSi复合涂层(NiCrBSi/WC-Co复合涂层),研究了复合涂层的物相组成、显微组织、显微硬度和耐磨性能。结果表明:复合涂层主要由γ-Ni固溶体、WC、FeNi3、B2Co3、CoCx... 采用同轴送粉激光熔覆技术在42CrMo合金钢基体表面制备WC-Co颗粒增强NiCrBSi复合涂层(NiCrBSi/WC-Co复合涂层),研究了复合涂层的物相组成、显微组织、显微硬度和耐磨性能。结果表明:复合涂层主要由γ-Ni固溶体、WC、FeNi3、B2Co3、CoCx、FeCr0.29Ni0.16C0.06、W3C、Co3W3C6等物相组成;复合涂层顶部为方向杂乱的细小树枝晶,中部为较粗大的柱状树枝晶,底部为垂直于结合界面生长的胞状晶,涂层与基体形成了良好的冶金结合;复合涂层表面的平均硬度为810HV,远高于基体的(270HV),磨损质量损失为0.3mg,远低于基体的(1.9mg),其磨损机制主要为磨粒磨损;复合涂层可显著提高42CrMo钢基体的耐磨性能。 展开更多
关键词 激光熔覆 复合涂层 组织 耐磨性能 显微硬度
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钒氮微合金化对汽车用热轧钢板组织与力学性能的影响 被引量：4
6
作者 刘建 李月丽 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期150-156,共7页
通过向钢中添加VN12合金冶炼了5种不同钒、氮含量的试验钢,将冶炼后的钢锭先锻成板坯,再热轧成7 mm厚的钢板。经化学成分对比分析,试验钢的平均钒/氮比约为4.42,即每增加0.01%的钒,可增氮约0.00226%。借助光学显微镜和透射电镜分析了试... 通过向钢中添加VN12合金冶炼了5种不同钒、氮含量的试验钢,将冶炼后的钢锭先锻成板坯,再热轧成7 mm厚的钢板。经化学成分对比分析,试验钢的平均钒/氮比约为4.42,即每增加0.01%的钒,可增氮约0.00226%。借助光学显微镜和透射电镜分析了试验钢的显微组织和第二相的析出情况,结果表明,试验钢的组织均由铁素体和珠光体组成,钒、氮含量的增加明显细化了铁素体晶粒,促进了大量第二相细小颗粒的析出,铁素体晶粒尺寸由9.42μm减小至4.62μm。通过拉伸和冲击试验,分析了试验钢的力学性能,对试验钢的强化机制进行了研究,结果表明,钒含量由0.024%增加至0.140%时,试验钢的屈服强度和抗拉强度分别提高了202和165 MPa,保持了良好的韧塑性;钒氮微合金化钢板的主要强化方式为细晶强化和析出强化,细晶强化对屈服强度的贡献大于析出强化,但二者对屈服强度增量的贡献随钒和氮含量的不同而有所差异,钒含量低于0.1%时,析出强化起主导作用,钒含量高于0.1%时,细晶强化起主导作用。 展开更多
关键词 钒氮微合金化 热轧钢板 组织 力学性能 强化机制
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复合成形轧制铜极薄带变形局部化的晶体塑性有限元模拟 被引量：4
7
作者 陈守东 陈敬琪 +2 位作者 李杰 孙建 卢日环 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期176-185,共10页
随极薄带厚度的进一步减薄,轧制极薄带变形由于轧件厚度/晶粒尺寸比值小的尺寸效应和变形程度导致各向异性与局部化已完全不同于轧制厚件时的变形特性。采用具有拉拔-压缩-剪切复合成形功能的微型异步轧机开展系列厚度铜极薄带的箔轧实... 随极薄带厚度的进一步减薄,轧制极薄带变形由于轧件厚度/晶粒尺寸比值小的尺寸效应和变形程度导致各向异性与局部化已完全不同于轧制厚件时的变形特性。采用具有拉拔-压缩-剪切复合成形功能的微型异步轧机开展系列厚度铜极薄带的箔轧实验,结果表明复合成形轧制工艺和极薄带尺寸显著影响轧制力能参数与箔材质量。宏观有限元理论已不再适用出现这些新现象的极薄带轧制变形的建模。将嵌入初始晶粒形貌和取向等微观组织结构信息的介观晶体塑性有限元模型(CPFE)用于复合成形条件下铜极薄带轧制变形局部化的模拟与分析,指导箔轧工艺优化和提高箔材质量。晶粒层次的晶体塑性有限元模型,准确预测了单层晶铜极薄带轧制变形局部化的现象和趋势,模拟与实验的轧制力吻合较好,尤其是各向异性。随上下工作辊异速比的增大,箔材厚度方向剪切变形增强,变形带、滑移带形成且局部化趋势显著。晶粒变形局部化的差异,对轧制制备极薄带材的控形控性造成困难。 展开更多
关键词 极薄带轧制 铜箔 晶体塑性 有限元分析 变形局部化
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金属极薄带在锂离子电池中的应用与研究进展 被引量：5
8
作者 陈守东 查辰宇 卢日环 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第23期121-126,共6页
为响应节能减排号召,新能源成为能源发展的主要研究方向,而锂离子电池作为新能源的一种,被广泛研究和应用。金属极薄带材是锂离子电池中的关键性材料,也是锂离子电池集流体的主要载体材料,将其他活性物质涂敷于金属极薄带上,可作为负极... 为响应节能减排号召,新能源成为能源发展的主要研究方向,而锂离子电池作为新能源的一种,被广泛研究和应用。金属极薄带材是锂离子电池中的关键性材料,也是锂离子电池集流体的主要载体材料,将其他活性物质涂敷于金属极薄带上,可作为负极或正极。高品质金属极薄带可以更好地提高锂离子电池的充放电效率,使锂离子电池的性能得到提升。本文综述了铜箔、铝箔、镍箔、不锈钢箔以及表面处理铜箔、铝箔复合集流体在锂离子电池中的研究进展,重点分析了极薄带材的厚度、表面处理及力学性能等对锂离子电池的影响,指出超薄、超延展、高强度的高性能金属极薄带在锂离子电池中的未来发展方向。 展开更多
关键词 金属极薄带 锂离子电池 集流体 正极 负极
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异步冷轧少晶铜薄带局部变形的CP-FE模拟
9
作者 陈守东 卢日环 +1 位作者 孙建 李杰 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第14期214-223,共10页
采用具有拉拔-压缩-剪切功能的微型异步轧机,开展少晶铜薄带轧制试验。基于晶体塑性理论,建立复合成形条件下少晶铜薄带轧制变形的晶体塑性有限元模型(CPFEM),分析晶粒间相互作用对晶间-晶内局部变形和滑移的影响。采用考虑晶粒尺寸、... 采用具有拉拔-压缩-剪切功能的微型异步轧机,开展少晶铜薄带轧制试验。基于晶体塑性理论,建立复合成形条件下少晶铜薄带轧制变形的晶体塑性有限元模型(CPFEM),分析晶粒间相互作用对晶间-晶内局部变形和滑移的影响。采用考虑晶粒尺寸、形貌和织构的晶粒组织生成算法和取向赋予算法,建立薄带厚度方向上分布1—5层晶粒和特定织构的轧制模型。模拟得到的轧制力结果与试验测得的结果吻合较好,验证了模型的准确性。模拟结果表明,晶体塑性有限元模型可以定量预测复合成形轧制变形时晶粒尺度的滑移系启停、滑移局部化以及晶粒间的滑移对比。厚度方向只分布1层或2层晶粒的轧制模型,滑移表现出显著的各向异性及局部化,形成与轧制方向呈45°的集中滑移和晶界-晶内的局部滑移,且对晶粒结构和取向依赖性强;厚度方向分布4层或5层晶粒时,则出现完全不同的滑移趋势。该模型可以准确获取晶粒尺寸和厚度相近时少晶组织滑移变形及其演化的机制。 展开更多
关键词 复合成形轧制 少晶 晶间作用 晶体塑性 有限元分析
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