提高纯镍带材强度的方法研究-:ASTM F67 (纯钛材质) ASTM F136 ( GR5 &GR5ELI) 国际标准:...
严平 容耀 杨娟丽 牛蓉蓉 王文君 庞洪
摘 要：镍带材经完全再结晶热处理后，表现为强度低，运输制作过程中易变形，成为深加工一大难题。为了解决此问题，文章首先通过成分调整，研究成分差异对纯镍带强度的影响，得出结论：通过调整主体成分对镍带强度的提高作用甚微。最终采取机械强化方法，可使纯镍带材强度得到明显提高。希望通过本课题的研究，开拓纯镍带在工业制作方面的广泛应用。
关键词：纯镍带；主体成分；机械强化；强度
中图分類号：TG135 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）19-0127-03
Abstract： After the complete recrystallization heat treatment of nickel strip， its strength is low， and it is easy to deform in the process of transportation and manufacture， so it becomes a difficult problem in deep processing. In order to solve this problem， the influence of composition difference on the strength of pure nickel belt is studied by adjusting the composition， and it is concluded that the main component has little effect on the improvement of the strength of nickel belt by adjusting the main component. Finally， the strength of pure nickel strip can be improved obviously by mechanical strengthening method. It is hoped that the application of pure nickel belt in industrial production will be developed through the research of this subject.
Keywords： pure nickel belt； main component； mechanical strengthening； strength
1 概述
随着国内带材生产设备、生产能力的完善，宽幅纯镍带的生产逐渐打破了长期依赖进口的局面，完全实现国产化。目前宝钛集团生产的宽幅镍带产品，自开发成功以来，已批量应用于化工行业，目前年供货量已达到50t以上，通过镍带应用的逐步推广，年供货能力可达到500t。
除化工应用外，纯镍带还应用于电池行业、电子产业、手提电脑、手机、无绳电动工具、电动自行车、电动助力车、仪器仪表、电讯、电真空、特种灯泡等。
为满足行业应用，针对大部分产品，要求完全再结晶热处理后使用，由于材质特性，该产品的再结晶温度点非常敏感[1，2]，再结晶温度之前，还处于冷硬态纤维状组织，再结晶温度点之后，强度迅速下降，塑形提升，表现为再结晶等轴状组织。这对于需要再结晶处理后进行机加工的产品，无疑提出挑战，如何既保证完全再结晶热处理，同时还要保证足够的强度以适应后续加工。首先考虑改善成分，从源头进行调整，便成为本文研究的出发点。
2 实验材料
2.1 首先选取同一使用商提供的进口1.0mm纯镍带材，对比宝钛和进口纯镍带主体化学成分（图1）、力学性能（图2）。
通过图1化学成分的对比，宝钛纯镍带与进口纯镍带，相同牌号，主体化学成分差异极大，进口纯镍带主体化学成分整体偏高，Mn%含量是宝钛纯镍带的110倍，Fe%含量是宝钛纯镍带的10倍，Si%含量是宝钛纯镍带的13倍。这样的成分差异，必然导致性能指标的极大差异。
再经过图2对力学性能的对比分析，进口纯镍带抗拉强度是宝钛纯镍带的1.2倍，屈服强度是宝钛纯镍带的2.1倍，延伸率接近一致。
通过对比发现，进口纯镍带由于其成分较高，在保持与宝钛纯镍带相近的延伸率情况下，强度提高，在保证成形的情况下，有利于搬运加工。
2.2 通过4组炉号成分调整，检测完全再结晶热处理后，对纯镍带力学性能的影响
主体化学成分对比见表1：
上述4组炉号的纯镍锭，经过同样的锻造、轧制工艺，均生产至1.0mm，进行650℃/1h再结晶热处理试验，测试其横向力学性能，结果见表2，取平均值作图3。
从图3可以看出，纯镍带经650℃/1h热处理后，抗拉强度平均值趋于平稳，平均值在374～393MPa范围内，差值为19MPa；炉号A、B屈服强度平均值相当，炉号C、D屈服强度平均值相当。炉号A、B屈服强度平均值比炉号C、D屈服强度平均值高28MPa。延伸率在42～48%范围内。
对照表1和图3可以看出，调整不同的Mn和Fe含量后，力学性能变化不大。因此可以得出，通过调整主体成分改善纯镍带力学性能的手段是有限的，还需要进一步研究其他强化手段。
2.3 采取机械强化手段，选取炉号A成品，进行纯镍带材强度方法研究
2.3.1 冷轧平整[3]
650℃/1h退火后镍带卷已发生完全再结晶，经过3%、6%、9%冷轧变形量平整后，屈服强度明显提高，但当变形量达到9%时，纵横向组织开始趋于纤维状（表3），不利于成形。因此，通过冷轧平整手段提高纯镍带卷强度，是可行的，但变形量需要控制在9%以内。
2.3.2 机械矫直
根据2.3.1思路，冷轧平整后纯镍带卷屈服强度提高明显，但操作控制难度大，而且需要增加后续处理工艺，表面质量降级。因此希望通过简易机械矫直的手段也达到同样的效果（表4）。
通过表4试验结果发现：简便易于操作的机械矫直，同样可以达到冷轧平整对带材强度提升的同等效果。这样的处理方式，更便于后期操作控制，可根据产品不同的使用用途，选择不同的矫直次数，达到需求强度的纯镍带材。
3 结束语
（1）通过调整主体成分研究，镍带力学性能的提高作用甚微。
（2）通过冷轧平整方法研究，提高纯镍带强度是可行的，变形量需控制在9%以内。
（3）通过简单易行的机械矫直方法研究，同样可以达到冷轧平整对带材强度提升的同等效果。
参考文献：
[1]牛蓉蓉，杨娟丽，王文君.纯镍带材卷式退火热处理制度研究[J].科技创新与应用，2017（14）.
[2]杨娟丽，牛蓉蓉，庞洪，镍带整卷退火均匀性研究[J].科技创新与应用，2017（15）.
[3]李有华，王红武.冷轧变形量对纯镍板材力学性能和显微组织的影响[J].科技创新与应用，2015（2）.
