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微米铝箔和铜箔性能与微观分析 专业：原子与分子物理专业 研究生张丽婷指导教师杨向东 冷轧技术是获得金属极薄带的有效手段，通过轧制可以获得1 m 1 5 啪金 属极薄带。随着科学技术的发展，金属极薄带的用途越来越广，例如在航天技 术、电子技术、传感器等现代科技领域，极薄带材都发挥着重大的作用。制取 厚度仅为几微米的金属极薄带是一项复杂又精细的高技术。 本工作利用多辊冷轧技术，对铜、铝进行轧制。研究了厚度小于t 5 微米 铜箔和厚度小于1 8 微米铝箔的轧制工艺。分析了所得金属箔带力学性能随道 次变化的关系，利用x r d 衍射法分析了晶粒尺寸、残余应力、晶面取向随压下 量以及退火温度的变化。 台阶仪测试结果表明，铜、铝箔的表面质量都非常高，在2 0 0 微米的范围 内，平均粗糙度r 。和均方根粗糙度r q 均小于5 0 纳米。厚度一致性大于9 0 。 轧制过程中铝箔的抗拉强度o 。随轧制道次的增加而增大。延伸率随压下量 的增加先增加后减小。硬度呈现先增大后减小的趋势，出现了硬化一软化曲线。 铜箔的硬度值同样出现了硬化一软化曲线。论文中对出现的上述现象进行了初 步分析，在轧制过程中，由于位错、滑移、晶面的偏转，从而使所获得的铜箔、 铝箔形成了与原始织构不同的变形织构。随轧制道次的变化，从而形成了不同 的织构类型，织构的变化引起了力学性能变化。 经过不同温度退火的3 3 m 铜箔，形成与变形织构不同的织构。退火温度 不同铜箔的各类位错攀移的强度各不相同，再结晶强度和晶面取向各不相同。 从而形成不同的织构类型，织构类型决定了其力学性能的变化。铜箔的抗拉强 度o 。随温度的增加而降低：硬度出现了软化一硬化一软化循环机制；延伸率 在较低温度时变化不很明显，当温度为3 0 0 c 时铜箔的塑性很好，其应力应变 曲线是一条较完整的曲线，表明3 0 0 c 退火温度已达到同的再结晶温度。x r d 分 析很好解释了3 0 0 c 力学性能的突变 x r d 测试数据分析，在轧制过程中有晶粒明显的细化，晶面偏转，晶格畸变 等现象，并且轧制道次的不同，晶粒大小，晶面取向因子均不同。同时验证了 关于力学性能分析的正确性。 x r d 测试结果也表明了随着退火温度的变化，晶面取向发生偏转，3 0 0 退火后，铜箔取向于无规取向。位错攀移的强度发生变化，引起了织构类型的 变化。退火温度不同，形成的织构类型不同。可能是由于退火过程中引起了织 构的变化，织构的类型决定箔材的力学性能 关键词微米铜箔微米铝箔微观结构晶粒晶面 m i c r o na l u m i n u ma n dc o p p e rf o i l st h es t u d yo f p e r f o r m a n c ea n d m i c r o s t r u c t u r e m a j o r ：a t o m i ca n dm o l e c u l a rp h y s i c s p o s t g r a d u a t e ：l i t i n g 撕s u p e r v i s o r ：x i a n g d o n gy a n g m n l t i - h i g hc o l dr o l l i n gt e c h n o l o g yi sa v a i l a b i l i t ym e a s u r et oo b t a i na st h i na sa w a f e ro fm e t a ls t r i p ，m e t a ls t r i pa st h i na sc i c a d aw i n gc o u l db eo b t a i n e db yr o l l i n g w i t ht h et e c h n o l o g yd e v e l o p e d , t h eu s eo fm e t a ls t r i pi sw i d e ra n dw i d e r t h et h i n s t r i pp l a y sag r e a to p e r a t i o ni nt e c h n o l o g yf i e l d s ，s u c ha ss p a c ef l i g h t , e l e c t r o n i c s ， m o d e m w e a p o ne x p e r i m e n t a t i o na n ds o0 1 1 i ti sc o m p l e x ，r e f i n e da n dv e r yd i f f i c u l t y t e c h n o l o g yt om a k em e t a l t h i ns t r i p ，a n di t st h i c k n e s so n l yi saf e wm i c r o n s i nt h i sp a p e r , a l u m i n u ma n dc o p p e rf o i l sa r em a d eu s i n gm u l t i - h i g hr o l l i n g m i l l n l el e a s tt h i c k n e s si sl e s st h a n1 8m i c r o na n d1 5m i c r o mt h es l l r f a c eo f q u a l i t yo f t h e s ef o i l si sv e r yg o o d ma v e r a g er o u g h n e s s 如a n ds q u a r er o u g h u e s s 如a r el e s st h a n5 0 h m , a n dt h ec o n s i s t e n c yo f t h i c k n e s si sm o t h a n9 0 ，w i t h i nt h e r a n g eo f 2 0 0m i c r o n t h e n , t h em e c h a n i c sp e r f o r m a n c et e s ts h o w st h a t o bi n c r e a s ew i t ht h er o l l i n g p a s s ，t h ec h a n g eo fr i g i d i t yi n c r e a s e sf i r s t l ya n dt h e nd e c r e a s e s t h e r ei sac u r v eo f r i g i d i f i c a t i o na n di l l t e n 啪t ei nt h ep r o c e s s o fr o l l i n g a n dt h er e s n l to fx r d m e a s u r e m e n ts h o w st h a tt h em i c r o s t r u c t o r eh a sb e e nc h a n g e dw i t ht h er o m n gp a s s ， s u c ha st h eg r a i nb e c o m eo b v i o u s l yt l l i n a n dc r y s t a ls i d ed e f l e c t s ，a n dc r y s t a ll a t t i c e b e c o m ea b n o r m a l w h e nt h ef o i l sw i t hs a m et h i c k n e s sw f f t - ea n n e a l e d , t h er e s u l t so f t e s ts h o wt h a t t h em e c h a n i c sp e r f o r m a n c eo ff o i l sw a sc h a n g e dw i t ht h ea n n e a lt e m p e r a t u r e a n d 口6w a s d e c r e a s e a st h e t e m p e r a t u r ei n c r e a s i n g ，a n d t h er i g i d i t y a p p e a r i n t e n e r a t e - r i g i d i f i c a t i o n - i n t e n e r a t ec i r c l em e c h a n i s m i ti sb e c a u s eo fv a r i e t yo ft h e m i c r o s t r u c t u r ei nt h ep r o c e s so fa n n e a l i n g t h em i c r o s t r u c m r ed e t e r m i n e dt h e h i m e c h a n i c sp e r f o r m a n c eo f m e t a lf o i l s t h em i c r o s t r u c t u r ei sd i f f e r e mb e c a l l s eo f t h e a n n e a lt e m p e r a t u r ec h a n g e k e yw o r d s ：m i c r o na l u m i n u mf o i l s ，m i c r o nc o p p e r f o i l s ，m i c r o s t r u c t u r e ，c r y s t a l g r a i n ，c r y s t a ls i d e i v 删川大学掌位论文 第一章绪论 1 1 引言 随着现代科学技术的发展，尤其是电子工业的迅速发展，有关部门对特纯、 特精、特薄、特细等特种材料的需求日益增长。而极薄带材就是其中之一，极 薄带材厚度通常只有普通纸的几分之- n 几十分之一。其用途却很广，例如厚 度0 0 0 1 - 0 0 0 3 r a m 的n i c r m n s i 合舍极薄带用来制作精度为力分之一到卜万分 之的平面电阻和箔式反应片；厚度为o 0 0 1 0 0 0 3 m m 的康铜或钛极薄带用 以制作微型应交片和磁头日j 隙固定片等等。在航天技术、电子技术、传感器等 现代科学技术领域中，极海带材都发挥着重大的作用。制取厚度仅为几微米的 极薄带材是一项及复杂又精细的高难度技术。 1 2 多辊轧机冷轧技术 1 2 1 多辊轧机的发展 科学技术和工业的发展，需要更薄的带材，尤其是高频下的仪器仪表，电 子，通讯设备上的电器元件需要极薄带材。自1 9 3 2 年出现的第一台多辊轧机 以来，多辊轧机发展的很快，生产最多的是2 0 辊轧机，其中又以森吉米尔2 0 辊轧机为主。第一台用于生产的森吉米尔2 0 辊轧机1 9 4 6 年建于美国，世界不 锈钢冷轧叛带已有9 6 以上采用这种轧机生产。 目前，世界上只有少数发达国家才能研制和生产极薄带材及多辊轧机。美 国s e n d z i m i r 公司生产的z r 3 2 4 2 0 辊轧机的最小可轧厚度0 ，0 0 2 5 m m ：德国 s u n d w i g 公司生产的w v 2 0 s 一3 8 8 0 2 0 辊轧机，其最小工作辊直径4 5 m m ， 最小可轧厚度为o 0 0 3 m m 。日本的竹内会属箔粉工业珠式会社会用这种轧制出 了o 0 0 0 5 m m ，同本吉田公司制造的q ) 6 5 m 5 8 1 5 0 m m2 0 辊轧机最小可轧厚度 为o 0 0 3 m m ，苏联研制的3 6 辊轧枫可轧制0 0 0 0 7 - - 0 0 0 0 8 5 - 1 0 r a m 的极簿带材 c i 】。 我国从六十年代开始研制和生产极薄带材及多辊轧机。现在我国自行设计 的小型2 0 辊轧机、3 0 辊轧机、3 6 辊轧机、及1 4 辊轧机已经轧制出了厚度为 o 0 0 1 - 0 ，0 0 3 m m 的极薄带材。标志着我国极薄常材生产及多辊轧机的研制已经 进入了一个新的阶段，就厚度而言，国产小型多辊轧机的研制水平已达到世界 先进水平川。本工作所使用的轧机为一种新型的集成式具有8 、1 6 、3 2 辊三种 l 四川人学学位论_ i ! = 工作辊系的多辊轧机，极限厚度为1 5 m 。 1 2 2 多辊轧机的特点 多辊轧机之所以得到迅猛的发展，是与其自身的特点分不丌的。与一般的 冷轧机相优点比，多辊轧机具有以下优点： ( 1 ) 采用小直径工作辊是多辊轧机的最大特点之。辊径与带材厚度关 系式确定： 。 。= 珊( k - 2 8 ( 1 ) 式中：伊一工作辊径，n 3 n l ；e 轧辊的弹性模量，k g m m 2 h m ，。带材 最小厚度，l l l t l l ；i i 轧辊与带材间摩擦系数；k = 1 1 5 盯。，k gim m 2 ；盯由 带材产生的应力，仃= ( 前张力+ 后张力) 2 ，k g l l l l 1 1 2 。由辊径与带材厚 度的关系式可知，允许轧制带材的最小厚度与工作辊直径成正比。 ( 2 ) 工作辊径小，总轧制力便小。 l 带i j 时被轧金属对轧辊的总压力p 可用 下式计算p = f p 。式中p 一平均单位压力，k g m m 2 ；卜接触面积，m i l l 2 。 对于简单的轧制情况，当工作辊径相同时，金属与轧辊的接触面积可用下式计 算：f = b ( r a h ) “2 ，b 为带材的宽度，毫米；r 为轧辊半径，毫米：a h 为 绝对压下量，毫米。当带材宽度，压下量相同时，辊径愈小接触面积愈小。轧 辊直径的减小导致变形区接触面积减小，从而使总j ：l s f j 力减小。另外轧制力的 减小还会相应的减少摩擦发热和轧辊的磨损。 ( 3 ) 工作辊径小，轧辊的弹性压扁小，可增大每个轧程的总压下量。 ( 4 ) 多辊轧机具有塔形的支撑辊系，整体铸造机架，刚性很好。一般冷轧机 的轧辊仅通过辊颈传递轧制力，而多辊轧机最外层支撑辊通过鞍座把轧制力均 匀地传递给机架，轧辊整个长度上都承受轧制力，加之有特殊的辊型调整系统， 轧辊挠度很小，因而可获得高精度的产品。 ( 5 ) 变形区小，摩擦阻力小，带材的宽展减小，便会使某些材料的裂边趋势 减少佐3 。 1 3 铜、铝箔轧制 1 3 1 铝箔的研究现状 铝箔是铝加工生产中工序最多、n - r 技术难度最大、厚度最薄的铝材产品。 2 ! ! 型! ：兰：兰丝堡塞 铝箔的生产涉及了从热轧、冷轧到箔轧的多个轧制工艺以及若干环节热处理工 艺。铝箔的生产水平代表着铝加工工业的先进程度和发展水平。自从法国人 a g a u t s c h i 于1 9 0 3 年在二辊轧机上用平张叠轧的方法轧出厚度为0 0 5 毫米的 铝箔样品，瑞士人r u n e n e r 于1 9 1 0 年用装有前后卷取设备的轧机轧出成卷 对铝箔，从而使铝箔的生产工业化，从此后产品的种类规格不断增加，生产工 艺设备不断改进。铝箔的轧制方法包括平张叠轧，单张轧制，包轧等。到目前 为止已有大量的科学工作者对铝箔的生产工艺进行了大量的研究，其中影响铝 箔轧制的因素较多，例如中间退火工艺，坯料的质量，工作辊的表面光洁度， 支撑辊的辊型，轧制油的清洁度等部影响着整个轧制过程。一 其中关于双零铝箔生产工艺的研究较多，囚箔带越薄，技术含量越高，难 度越大。例如洪群力、刘煜、马宁、刘军锋、吕正风【3 _ 7 】等研究了关于双零铝 箔的轧制工艺。在研究中指出对生产坯料、工作辊、轧制油等因素提出了严格 的要求。对坯料冶金质量要求：氢含量1 4 m l k g 晶粒尺寸= 0 0 3 o 0 5 m m 。 材料需要一定的塑性；毛料的力学性能应达到：ob = 1 2 0 1 3 0 m p a ，6 3 。 ( 3 ) 纵向厚差5 。( 4 ) 板型平整，波浪度不大于1 5 i ，中凸度为o 4 o 8 。 ( 5 ) 外观质量要求：塔形不大于1 0 m m ，错层卷材两边严禁有裂口，表面无擦划伤， 无粘铝，无金属及非金属压入，无乳液痕、腐蚀等缺陷。 研究表明轧辊参数是影响铝箔质量极为重要的一环。在轧制过程中，工作 辊和铝箔直接接触，其粗糙度、辊型及其它尺寸公差直接影响到铝箔能否成功 轧制和箔材质量的好坏。辊型指辊身中部和辊身两端的直径差以及这个差值的 分却情况，辊型影响压下量和铝箔饭形，辊型的设计要考虑来料的合金和规格、 轧辊的挠度、轧辊的热凸度和轧辊的磨损量。轧辊磨削的精度对车l , r j 过程影响 极大，在其它工艺条件不变的情况下，轧辊表面粗糙度值越大，轧制速度就越 大，铝箔表面粗糙度值也越大。轧辊粗糙度值越小，轧制速度越低，铝箔表面 粗糙度值也小。当凸度大时，铝箔板形就会出现中部松弛的情况，轧制速度会 受到一定影响；当凸度过大时，中部易产生裂缝并常常引起断带。当轧辊凸度 小时，铝箔板面的两边会出现松弛现象；但当凸度过小时，两侧易出现飞边， 使轧制中断。 轧制油对铝箔轧制育影响，轧制过程中轧制油对铝箔生产的压下量、产品 板形、轧形速度和表面质量影响很大。增加4 l 制油流量，在其它条件不变时， 可进一步提高变形区油膜厚度，使流体动力润滑比例增加，降低摩擦系数，提高 3 ! ! ! ! ! ! ! 叁兰兰竺堡茎 压下率。轧制油温度越低，粘度越高，使变形区油膜厚度增加，摩擦系数降低。 从而降低变形区的变形抗力。但由于双零箔轧制本身的特点，铝箔在各道次都 应保证具有良好板形，这是轧制能否顺利进行的关键。板形稍差就可能引起丌 缝或起皱。 吴玉成等”在铝箔生产中的轧辊质量控制研究中也指出了轧辊对轧制过程 的影响，并提出在轧辊磨削过程中影响轧辊质量的因素。项志量。孙菏铝等”1 铝箔车l sj j 工艺润滑油的调配中研究了s l $ j 油的配比对轧制过程的影响。 刘宝珩等【i o l 曾研究了辊径差对冷轧带扳轧制过程的影响，指出了轧制过程 辊径差因素对轧制参数，包括轧辊与轧件运动关系，力学条件，力矩分配和产 品质量的影响。张映新等“u 研究坯料缺陷引起的铝箔轧制断裂。j o l l i lg l e n a r d 等”研究了工作辊表面粗糙度对4 l 制力，轧制力矩，前滑区的影响进行了研 究。冯云祥等【l m 研究了中间退火工艺对铝箔# l s f j 性能以及成品率的影响。 除了以上对影响轧制过程的研究外，还有不少关于铝箔表面质量的研究以 及形成机理【l 8 1 。由于冷轧铝箔的表面质量对产品的性能是很重要的，例如外 观，可塑性，抗腐蚀能力。l g j o n n e s 等【1 4 l 研究了双和轧制时影响铝箔表面结 构的主要由双和前铝箔的表面质量和以后的冷轧过程中形成的。通过光学显微 镜，扫描电镜研究发现主要的表面形貌是沟槽、障碍物、疱疹、轧辊的突出物。 并分析了形成过程及原因。l i vq c n n c s 等研究了轧制过程中表面形貌的 演变过程，分析了不同轧制道次对表面形貌的变化。陈国生“”在铝薄带生产中 的“水波纹”特征，分析水波纹产生的根本原因是轧制油油膜强度不够造成的： 通过调整轧制油配比来提高轧制油粘度和调整轧制油助滤剂配比束提高轧制 油洁净度来提高油膜强度，从而消除铝薄带“水波纹”。卢德强1 研究了双合 轧制时暗面亮点缺陷形成原因，主要因为双合暗面的局部摩擦异常造成以及解 决办法。 以上工作研究铝箔生产工艺部侧重于较厚的铝箔。本工作主要研究了1 8 微米以下的高纯铝箔的轧制工艺，以及影响轧制过程的主要因素。铝箔的厚度 越小，技术难度越高，铝箔的纯度越高也越难以轧制。本工作利用多辊轧机对 其进行轧制，并且是单张轧制，所以具有较高的难度。 1 3 2 铝箔的应用背景 铝箔的用途及其广泛，按其用途可分为工业铝箔和包装铝箔。工业用铝 4 ! ! ! ! 型! ：兰兰竺丝兰 箔化学成分较纯，厚度为0 0 0 5 0 2 r a m ，主要用于电气工业和电子工业的电容 器、绝热材料、防湿材料等。电容器铝箔又分为阳极铝箔，阴极铝箔，高压箔， 低压箔，中压箔 2 1 - 2 6 】。包装铝箔厚度一般为0 0 0 7 0 1 m m ，有平箔、印花箔、 涂色印花箔等。除此之外会属铝箔靶也是i c f 靶制备过程中主要靶材之一，厚 度一般从几个微米到几十个微米。 1 3 3 铜箔的研究现状 铜箔的生产分为，电解铜箔和压延铜箔。铜箔工业于1 9 3 7 年丌始生产以来， 发展较快，我国六七十年代丌始生产压延铜箔，七十年代丌始生产电解铜箔陀耵。 压延铜箔具有以下几个特点：生产工艺复杂、流程长、一次性投入高， 成本商。铜箔的极限厚度受到限制。对轧辊的质量要求也极高。轧辊直径 的大小必须满足最小轧件厚度的要求，铜箔的厚度愈小，要求轧辊的直径也愈 小，轧辊的加工精度也愈高。铜箔的宽度也受到轧辊的限制，由于轧辊的长度 增加，轧辊的摆差也随之增大。压延铜箔具有较高的延展性。 电解铜箔的生产目前国内外大都采用辊式阴极、不溶性阳极以连续法生产 电解铜箔，其基本的工艺流程图如下；铜、硫酸、水一溶铜造液一电解液过 滤净化一电解生成原箔一粗化处理一镀异层金属一防氧化处一分剪、包装一 成品剐。 传统的压延铜箔产品在近二三十年已被电解铜箔所代替，对电解铜箔工艺 研究方面的内容也较多汹“】。但随着电路扳技术的发展，压延铜箔逐步显示 出它的优势。压延铜箔表面平滑，纯度高9 9 9 ，良好的导电性，等各种特性 优于电解铜箔，其致密度较高，利于制成的印制电路扳的信号快速传送，所以在 高频高速传送、精细线路的印制电路板上也广泛使用压延铜箔等。铜箔的生产 也向着薄型发展。 1 3 4 铜箔的应用背景 铜箔即可以用于建筑行业也可用于电子行列，是目前电子工业不可替代的 基础材料，也是制作p c b 、c c l 和锂离子电池不可缺少的主要材料。随着科学 技术的发展，社会各行业特别是复合材料、电子材料、装饰材料等对铜箔的需 求量也r 益增加。随着电子信息产品向小型化、轻量化、薄型化、多功能和高 可靠方向发展，薄型多层印制电路扳、薄型双面白基覆锕扳需求的不断增加，对 5 塑型! ：兰兰竺堡塞 1 8um 及其以下厚度、耐热性好、高延伸率的高档电解铜箔以及用于制造超薄 型覆铜板、多层印制扳的1 2 l am 及其以下的高档薄型电解锕箔，在性能、质垦 和数量方面都提出了更高的要求p “。基于钢箔对工业生产的重要性以及发展 方向，本工作研究了厚度小于1 5 微米纯铜箔轧制工艺，本试验的目的重要用 于金属铜靶的制备与研究。在i c f 研究中铜是一种很好的靶材料，占据较为重 要位置。本工作利用多辊轧机轧制出了厚度不同铜箔。 1 4 金属极薄带制备的基本原理 c l $ j 足靠旋转的轧辊与轧件之f b j 形成的摩擦力的作用，将轧件拖进辊缝， 在轧制力的作用下，使轧件发生塑性形变。并在前后轧制张力的作用下纵向延 伸，以便获得要求厚度的舍属极薄带。 1 4 1 轧制变形区及主要参数 轧件承受轧辊作用发生变形的部分称为轧件变形区，即从轧件入辊的垂 直平面到轧件出棍垂直平面所围成的区域如图1 示，通常又把它称为几何变 形区。轧件变形区的主要参数有咬入角和接触弧长度。 咬入角：轧件与轧辊相接触的圆弧所对应的圆心角称为咬入角。压下量与 轧辊直径及咬入角之间存在如下关系： a h = 2 ( r r c o s 口1 因此得到a h = d ( 1 一c o $ o ) 又c o s 口= 1 一a h _ d 得 s i n 詈= 圭摇 当口很小时( 口 o 5 1 0 时，即轧件压缩变形完全深入道轧件内部，形成中心变形 层比表面层变形大。当三 ，此时不能自然咬入。如图4 所示n 和t 的合力f 的水平分力 r 逆轧制方向，故不能自然咬入。 t x = n x 时n s i n c t = n f c o s a 即 t a n 口；厂 o f = 口属于平衡状态。此时轧辊对轧件的作用力之和恰好是垂直方向，无 水平分力，如图4 所示，咬入力与阻力处于平衡状态，是自然咬入口 口的极 限条件，故常把口= 口极限咬入条件。 当t 。) n 。时n s i n a n f c o s a 即t a n a ， 1 0 四川人学学位论文 所以口 ( 1 5 ) 此时可以实现自然咬入，即当摩擦角大于咬入角y j 丌始自然咬入。如图6 所 示，当口 l 时表示 h k i 晶面具有强织构，p h k i 越 大， h k l ) 面与样品衍射平面平行的织构越强；当p h k l l ，( 3 1 1 ) 晶面垂直于轧制平面方向，其p 川 l 。1 3 号样品于1 2 号样品晶面偏转情况大 致相同，同样是( 2 0 0 ) 和( 2 2 0 ) 晶面平行于轧制平面，( 1 1 1 ) 和( 3 1 1 ) 晶 面垂直于轧制平面。经过5 道次轧制品面取向又发生了变化，1 4 号样品( 1 1 1 ) 晶面仍垂直于轧制平面，( 3 1 1 ) 又变为沿轧制方向，( 2 0 0 ) 和( 2 2 0 ) 晶面仍 4 2 朋川夫学学位论文 ：| | 丛。| | 垃 回 f d n n d 图1 7 ( c ) ( 2 2 0 ) 晶面取向因子变化 囤 f o i l i n gp a s s 圉”( d ) ( 3 1 1 ) 晶面取向因子变化 由图知轧制过程中( 1 1 1 ) 晶面始终垂直于轧制平面，但整个过程晶面也 发生了偏转。( 2 0 0 ) 晶面先是垂直于轧制平面经两道次后平行于s l 常 j 平面，第 5 道时取向因子最大为3 1 3 0 6 ，随后有减小。( 2 0 0 ) 晶面逐渐由平行于轧制方 向向无取向变化，取向因子逐渐减小，第6 道次增加。( 3 1 1 ) 晶面的取向因子 现增大后减小，由初始的垂直s l 胄e j 平面转向于平行于轧制平面第4 、5 道又转 向垂直于轧制平面。由此可以说明轧制过程中，高纯铝的织构时刻发生变化， 并且初始织构的存在对其织构的变化有一定影响，对由于织构类型的定量研究 将在以后工作中进行n0 1 3 。 一睦 、 r 1l 州j i i 大学学位论文 4 3 3 轧制道次对铜箔晶粒取向分布的影响 铜箔各测试样品与p d f 卡相对应的各衍射峰的强度值见表4 5 表4 5 铜箔各样品的衍射峰与p d f 对应各衍射蜂的强度值 编号p 1 1 ip 删p 2 加p3 i l。 c u 8 #5 6 7 0 46 0 0 0 1 11 4 6 4 3 01 4 0 7 6 6 c u 9 #7 1 6 2 82 2 8 8 7 69 9 4 9 35 4 6 8 3 c u l 0 #2 4 8 5 21 7 0 0 ，3 91 1 3 2 6 24 2 7 7 0 c u l l #l o ，0 51 8 7 3 1 91 2 4 0 3 35 3 5 7 7 c u l 2 #6 4 0 3 71 6 4 3 6 43 6 4 3 22 2 8 8 2 c u l 3 #8 4 0 5 13 2 6 4 8 i7 3 1 6 02 8 9 ，4 9 c u l 4 #9 4 67 5 6 32 8 6 l4 ，5 3 p d f 铜箔9 9 94 2 81 7 l1 5 6 同样由取向因子公式计算各个晶面的取向，计算出各晶面的取向因子如 表4 6 ： 表4 6 铜箔各晶面取向因子 编号p i l lp 姗 p 2 加 p 3 l l c u 8 #0 1 0 52 6 0 51 5 9 l1 6 7 7 c u 9 #0 2 7 62 0 6 32 2 4 41 3 5 2 c u l o #0 1 2 4 1 9 8 63 3 1 11 3 7 0 c u l l #0 0 0 52 0 9 83 4 7 71 6 4 6 c u l 2 #0 3 9 22 3 4 61 3 0 10 8 7 2 c u l 3 # 0 3 3 0 2 9 9 6 1 6 8 0 0 7 2 8 c u l 4 #o 1 4 l2 6 6 2 2 4 8 3 0 ，4 0 9 由表中数据，可以知道原始样品具有与轧制面( 衍射面) 平行的( 2 0 0 ) 品面强织和( 3 1 1 ) 晶面的次强织构，( 2 2 0 ) 晶面取向强于无规取向，( 1 1 1 ) 晶面取向弱与无规取向。9 # 样品是经过1 道次轧制铜箔，具有与轧制面平行 的( 2 2 0 ) 晶面的强织构和( 2 0 0 ) 晶面的次强织构，( 3 1 1 ) 晶面取向强于无规 取向，( 1 1 1 ) 晶面取向弱于无规取向。1 0 # 样品经过两道轧制，具有与轧制面 平行的( 2 2 0 ) 晶面的强织构和( 2 0 0 ) 晶面的次强织构，( 3 1 1 ) 晶面取向强于 无规取向，( 1 1 1 ) 晶面取向弱于无规取向。i i # 样品经过三道轧制，同样具有 与轧制面平行的( 2 2 0 ) 晶面的强织构和( 2 0 0 ) 晶面的次强织构，( 3 1 1 ) 晶面 4 4 塑查兰兰竺堡苎 取向强于无舰取向，( 1 1 1 ) 晶面取向弱于无规取向。1 2 # 样品轧制四道所获得 样品具有与轧制面平行的( 2 0 0 ) 晶面强织构，( 2 2 0 ) 晶面的次强织构，( 1 1 1 ) 和( 3 1 1 ) 晶面弱于无规取向。1 3 # 和1 4 # 样品都具有与轧制面平行的( 2 0 0 ) 晶面强织构，( 2 2 0 ) 晶面的次强织构，( 1 1 1 ) 和( 3 1 1 ) 晶面弱于无规取向。 对表中各晶面的取向因子值进一步分析知，轧制过程( 2 0 0 ) 晶面平行与 轧制面强织构逐渐消弱，达到一定值时又逐渐增强，然后又减小。经过两道次 轧制后，其值为最小，p 2 0 0 = 1 9 8 6 ，轧制五道后，p 2 = 2 9 9 6 ，达到最大值。 由原始样品的最强转为次强，经过三道次后又转为最强织构取向。而( 2 2 0 ) 晶面恰好相反，由原始样品的次强织构取向转化为最强，经过三道次后p 2 2 0 = 3 4 7 7 达到最大值，然后又转为次强织构。( 3 1 1 ) 晶面由原来的( 3 1 1 ) 晶面由 原柬的平行于轧制平面转为垂直于轧制平面1 2 j 钔。 4 4 4 退火温度对铜箔织构影响 由( 4 5 ) 式可算出退火后铜箔各晶面取向如表4 7 ：由表中数据分析可知， 表4 7 退火后各晶面的取向因子 编号p l i lp 瑚p 2 2 0p 3 i t c u l # ( o )0 0 3 1 51 8 4 44 4 5 li 1 0 4 c u 2 # ( 5 0 )0 0 7 6 2 2 0 23 4 2 l 0 9 6 1 c u 3 # ( 1 0 0 )0 0 5 1 62 3 3 6 3 1 9 3 1 0 0 7 c u 4 # ( 1 5 0 )0 0 5 72 4 2 43 4 5 91 2 4 7 c u 5 # ( 2 0 0 )0 0 4 4 22 1 1 93 5 0 91 3 0 2 c u r # ( 2 5 0 )0 0 3 92 1 3 23 6 0 3 1 9 7 3 c u 7 # ( 3 0 0 )0 4 4 02 6 8 91 3 8 31 2 3 l 没退火的铜箔具有与轧制平面平行的( 2 2 0 ) 晶面强织构取向和( 2 0 0 ) 晶面的 次强织构，( 3 1 1 ) 略强于无规取向，( 1 1 1 ) 晶面弱于无规取向。5 0 退火的铜 箔同样具有与轧制平面平行的( 2 2 0 ) 晶面强织构取向和( 2 0 0 ) 晶面的次强织 构，但( 2 2 0 ) 晶面的织构取向被消弱，( 2 0 0 ) 晶面织构取向被加强。( 3 1 1 ) 略弱于无规取向，( 1 1 1 ) 晶面弱于无规取向，相对没退火的铜箔而言织构取向 是加强了。1 0 0 退火的铜箔( 2 2 0 ) 晶面仍是最强织构，但被消弱，达到最小 值3 1 9 3 ，( 2 0 0 ) 晶面处于次强织构，( 3 1 1 ) 晶面略强于无规取向，( 1 1 1 ) 晶 面弱于无规取向。对于1 5 0 和2 0 0 铜箔而言，仍具有与轧制平面平行的( 2 2 0 ) 塑型查兰兰竺堡苎 品面强织构取向和( 2 0 0 ) 晶面的次强织构，1 5 0 退火时( 2 0 0 ) 晶面取向达 到最大值，2 0 0 时( 2 0 0 ) 晶面取向被消弱，( 3 1 1 ) 晶面的取向都被加强，( 1 1 1 ) 晶面弱于无规取向。c u 6 # ( 2 5 0 c ) 铜箔( 2 2 0 ) 晶面取向为最强，( 2 0 0 ) 晶面 取向又重新增强。c u 7 # ( 3 0 0 c ) 铜箔晶体取向发生了大的转变，( 2 0 0 ) 晶面变 为平行于轧制平面的强织构取向，( 2 2 0 ) 晶面为次强织构取向，( 3 1 1 ) 晶面的 取向略强于无规取向，( 1 1 1 ) 晶面弱于无规取向，但达到整个过程的最大值。 4 4 本章小结 通过对金属铜、铝的轧制，获得了不同厚度的金属极薄带。轧制过程中金 属铜、铝都发生了很大的塑性变形，塑性变形不仅使金属力学性能发生了很大 大改变，而且冷塑性变形对金属的组织性能产生机大的影响。金属发生塑性变 形时，随着外形的改变，其内部晶粒的形状也发生了改变。当变形程度很大时， 晶粒沿着变形方向被拉长。品粒内部的亚晶粒细化。亚晶界数目增多。品格发 生畸变，晶面发生偏转。并且随着轧制道次的不同，细化程度不同，晶面偏转 角度也随之变化。由x 射线衍射图谱我们可以分析其具体的变化。其织构变化 留做以后研究1 5 坻1 7 t1 8 】。 州川夫学学位论文 第五章结束语 本文利用多辊冷轧技术对铜、铝进行轧制，比较系统地研究了影响令属铜、 铝极薄带制备的主要因素，例如工作辊表面质量、道次压下率的分配、支撑辊 的辊型、工作辊系以及轧制张力等。通过对工艺参数优化选取成功轧制出1 8 微米以下的铝箔和1 5 微米以下的铜箔，并对所轧制出的舍属极薄带的力学性 能，微观结构进行了研究。分析了实验过程中金属箔带的抗拉强度随轧制道次 的变化，延伸率的变化，显微硬度的变化。通过x r d 衍射图谱分析了轧制过 程中晶粒大小的变化、残余应力的变化以及织构的演变；同时分析了不同退火 温度对铜箔织构的影响。本文针对实验数据提出了个人的观点较多，必有欠缺 之处，个人的观点的推论都归结与讨论当中，综合实验数据得出如下结论： ( 1 )轧制过程中，金属铝箔的抗拉强度随道次的增加丽增加，延伸率随 着轧制道次的增加先增加后减小，硬度随轧制道次的增加先增加后减小。出现 了硬化软化机制，主要是由于轧制过程，形成了一种所谓的轧制织构，经过不 同的道次后，形成的轧制织构不同而引起的。织构类型影响材料的力学性能。 ( 2 )对于不同温度退火的铜箔，发现退火温度小于2 5 0 ，延伸率较小， 当温度为3 0 0 ，延伸率达到2 2 5 。当退火温度为3 0 0 位错攀移，材料已 发生了再结晶，各种力学性能得以恢复。 ( 3 )经过不同温度的热处理后，形成与变形织构不同的织构。在不同的 温度退火的过程中铜箔中的各类位错攀移的强度各不相同，再结晶的强度和取 向各不相同，由于位错攀移使变形织构被消弱，加之再结晶的作用，使铜箔中 的某些织构被消弱，某些织构被加强，甚至变成强织构。3 0 0 退火后铜箔的 ( 2 0 0 ) 被加强变成强织构，( 2 2 0 ) 晶面被消弱变成次强织构。 ( 4 )对于铜箔、铝箔在轧制过程，由于位错，滑移，晶面的偏转形成了 不同与原始织构的变形织构。铝箔的织构随着道次的增加，( 2 0 0 ) 晶面由原来 的弱织构，逐渐转变为略强与无规取向的织构，最后变成最强织构。( 2 2 0 ) 晶 面由原来的强织构逐渐变为次强织构。铜箔( 2 0 0 ) 晶面由原来的的强织构逐 渐转变为次强织构，后又变为强织构，( 2 2 0 ) 晶面由原来的第三强织构，逐渐 转化为强织构。都是由于内部组织的变化引起，晶粒都延轧制方向偏转。随着 轧制道次的增加形成不同的轧制织构。 4 i l | 川大学学位论文 参考文献 第一章参考文献 1 钱文军蔡明新型02 0 2 6 6 5 m m3 0 辊可逆式冷轧轧机研究冶金设备1 9 9 8 ，83 5 - - 4 6 2 李耀群佟大瑞多辊轧机冷轧技术北京冶金j 业出版社1 9 8 7 3 洪群力等铸轧坯料生产6 0um 负公等铝箔r = 艺研究轻合金加j ：技术2 0 0 02 8 ( 9 ) 2 2 - - 2 3 4 3 刘煜等0 0 0 6 5 m m 铝箔轧制的工艺研究铝加工2 0 0 22 5 ( 6 ) 8 一1 2 5 马宁等6 0 6 5pm 铝箔生产稳定性初步研究轻合金加工技术2 0 0 02 8 ( 8 ) 2 1 - - 2 3 6 刘军峰等批晕轧制6 5 pm 铝钴实践轻合金加工技术2 0 0 02 8 ( 1 1 ) 2 3 2 5 7 吕正风国产万能铝箔轧机生产00 0 7 m m 铝箔的实践上海有色金属2 0 0 02 1 ( 1 ) 4 0 4 3 8 吴玉成铝箔生产中的轧辊质量控制铝加工2 0 0 02 3 ( 6 ) 1 4 1 9 9 项志量，孙萍铝箔轧制t 艺润滑油的调配轻合金加工技术2 0 0 12 9 ( 5 ) 2 3 2 5 1 0 刘宝珩等辊径差对冷轧带扳轧制过程的影响北京钢铁学院学报1 9 9 3 ( 3 ) 9 l - - 9 6 1 1 张映新坯