【摘 要】
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传统镍带生产工艺流程复杂,近年来国际镍价持续波动且保持低迷,国内各大镍生产加工企业面临着来自市场的严峻挑战。为提高镍带生产加工企业竞争力,在保证产品质量并满足下游企业需求的同时,探寻一种经济,高效,可行的镍带制造工艺就显得十分必要了。本文表征了某公司生产的电沉积镍板的成分、性能。探索了电沉积镍板不经熔炼环节直接轧制高纯镍带的短流程加工工艺;系统研究了材料在不同变形量不同退火状态下硬度、织构、力学性
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传统镍带生产工艺流程复杂,近年来国际镍价持续波动且保持低迷,国内各大镍生产加工企业面临着来自市场的严峻挑战。为提高镍带生产加工企业竞争力,在保证产品质量并满足下游企业需求的同时,探寻一种经济,高效,可行的镍带制造工艺就显得十分必要了。本文表征了某公司生产的电沉积镍板的成分、性能。探索了电沉积镍板不经熔炼环节直接轧制高纯镍带的短流程加工工艺;系统研究了材料在不同变形量不同退火状态下硬度、织构、力学性能、电导率的变化,并利用XRD、SEM、TEM、EBSD等表征手段分析了位错、应力、回复再结晶等因素对材料性能造成的影响。本文在探索短流程轧制工艺的同时还对传统镍带生产加工工艺及目前正在实验的全新轧制工艺进行了经济分析,对比了三种生产工艺的流程差异,单位时间生产能力,各环节成本差异及最终生产率、成本对比。论文主要结论如下:1.工业电沉积镍的截面组织主要分为三层,分别为芯部的始积片和上下沉积层,始积片与沉积层结合均匀,但仍存在明显的分界线。沉积层晶粒尺度较大,且晶粒尺度分布较广泛,由几百纳米到30μm不等,属于微纳晶材料。2.TEM表征显示材料变形过程中发生了明显的晶粒细化现象,90%变形量材料平均晶粒尺度为556nm,同时也观测到激烈的位错活动,包括位错发射,位错塞积,位错解缠等。材料变形量由70%增加到90%的过程中,出现了软化现象。XRD表征显示位错密度由变形量70%时的9.79×1014/cm~2下降到了变形量90%时的8.47×1013/cm~2。EBSD观测发现轧制过程发生了动态回复再结晶,占比约占基体的34.4%。由于动态回复再结晶引起的位错解缠及位错湮灭现象很可能是造成软化的主要原因。3.通过正交退火实验探寻镍带退火至不同软硬态的最优参数,通过显微硬度确定材料力学性能状态并确定具体退火参数,根据显微硬度指标并对不同软硬态的镍带进行了XRD分析,表征了内应力变化及织构变化情况。数据显示短流程轧制镍带在500℃20min工艺下,平均硬度值约为100HV,退火至软态。4.根据《电池用镍带行业标准》及国家标准GB/T 2072-2007《镍及镍合金带材》规定的各指标参数,对不同软硬态的短流程轧制镍带进行了力学、电学等性能表征,并与同种软硬态的市售镍带进行了性能对比。结果显示短流程轧制镍带的抗拉强度,延伸率电阻率等性能弱于市售材料。5.根据实地考察,详细介绍了高纯镍带的工业化轧制工艺,并与课题所采用的短流程轧制工艺的各环节单位时间产量及成本进行了对比,短流程轧制省略了熔炼环节,减少了热轧次数,增加了一个热轧前热处理流程。经计算,在满足更高的生产效率及更少的人工及设备投入的同时,每吨镍带加工费用将降低约1.4万元
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