退火過程中高純鋁箔微觀組織演變及其再結(jié)晶行為的研究.pdf

1、高純鋁箔是制備高壓電解電容器陽極的基礎(chǔ)材料，腐蝕化成后高純鋁箔的比電容大小主要取決于高純鋁箔的微觀組織結(jié)構(gòu)與立方織構(gòu)含量。在化學(xué)成分、軋制變形工藝一定的情況下，退火工藝對高純鋁箔微觀組織和織構(gòu)起著決定性的作用。然而，關(guān)于高純鋁箔退火過程中的微結(jié)構(gòu)、織構(gòu)演化規(guī)律和機(jī)制至今尚不十分清楚。為此，本文開展了高純鋁箔退火過程中微觀組織、織構(gòu)演變規(guī)律和再結(jié)晶行為研究，探討箔材組織、織構(gòu)演變規(guī)律和機(jī)制，為高純鋁箔退火過程中微結(jié)構(gòu)的精細(xì)控制提供理論支撐

2、與技術(shù)指導(dǎo)。
　　利用偏光顯微鏡(POM)、配備有電子背散射衍射(EBSD)場發(fā)射掃描電鏡(FEI-SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)等微觀表征方法，系統(tǒng)研究了不同中間退火溫度、成品退火加熱速率以及保溫時間等條件下，高純鋁箔微觀組織、位錯組態(tài)和織構(gòu)的演變規(guī)律，揭示了再結(jié)晶立方織構(gòu)的形成機(jī)制。論文主要研究結(jié)果如下：
　　①分析了不同退火工藝對高純鋁箔再結(jié)晶行為及其動力學(xué)的影響規(guī)律。相對于中間退火溫度，成品

3、退火加熱速率對高純鋁箔再結(jié)晶影響較大，加熱速率增大會導(dǎo)致箔材500℃退火保溫時再結(jié)晶晶粒的快速長大，從而形成粗大的晶粒組織；基于再結(jié)晶、晶界遷移以及 JMAK轉(zhuǎn)變動力學(xué)理論，發(fā)現(xiàn)在退火過程中箔材立方取向的晶粒優(yōu)先形核和長大，且隨著加熱速率的增加，再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)有所下降，晶粒細(xì)小。
　?、谘芯苛瞬煌善吠嘶鸺訜崴俾氏赂呒冧X箔微觀組織和織構(gòu)的變化規(guī)律，獲得了臨界加熱速率約為50℃/min。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，快速退火30s后的儲存能是慢速（

4、3℃/min）退火320℃后的2.2倍，快速退火后的高儲存能為后續(xù)加熱過程中的晶粒長大提供了動力，致使快速退火箔材晶粒明顯粗化，而慢速退火后的立方織構(gòu)含量要明顯高于快速退火的立方織構(gòu)含量；采用50℃/min臨界加熱速率退火的高純鋁箔，具有良好的組織均勻性和高的立方織構(gòu)含量。
　?、刍诒∧げ牧系木ЯＩL模型，探索了高純鋁箔在退火過程中再結(jié)晶晶粒的生長機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，與S晶粒呈40°<111>取向關(guān)系的Cube晶粒得以優(yōu)先長大；晶粒

5、尺寸超過箔材厚度時主要以表面能控制晶粒生長為主，證明了Δηsur＞0.02ηb可作為箔材中晶粒是否發(fā)生異常長大的判據(jù)。
　?、苡?jì)算得到了高純鋁箔晶粒生長指數(shù)n=4，再結(jié)晶激活能Q=129kJ/mol，速率常數(shù)K=1.28×10-8 m4s-1；在500℃退火時的晶粒長大速度V=2.43μm/s，說明在此溫度下晶粒有較快的生長速度，從而有效解釋了鋁箔在快速退火過程中晶粒異常長大的原因。
　?、蓐U明了退火工藝對高純鋁箔位錯組態(tài)的

6、影響。基于箔材坑蝕狀態(tài)密度統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，經(jīng)中間退火和慢速成品退火的箔材位錯分布均勻且密度適中。
　?、尴到y(tǒng)研究了鋁箔不同退火工藝條件下微區(qū)晶粒取向及立方織構(gòu)含量的變化，并探討了立方取向的形核機(jī)理及演變規(guī)律。結(jié)果表明，較低溫度的中間退火為箔材提供立方取向核心，使成品退火后箔材立方織構(gòu)得到強(qiáng)化；在織構(gòu)的演變過程中，冷軋Cu-{112}<111>織構(gòu)及S-{123}<634>織構(gòu)對退火后Cube-{001}<100>織構(gòu)的形成起到促進(jìn)作