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镁合金板材弯曲回弹预测与控制研究进展

材料导报 2024年

作者：计鸿鑫任伟杰蒋先贤杜文宇孙静娜黄华贵国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心燕山大学机械工程学院

镁合金是最轻的工程金属材料，在新能源汽车、航空航天等领域具有广阔应用前景，而在这些领域中广泛存在弯曲变形。但镁合金弹性模量较低，室温弯曲成形回弹量大且不易控制，严重影响构件成形精度和后期服役性能，精确预测和控制镁合金... 详细信息

镁合金是最轻的工程金属材料，在新能源汽车、航空航天等领域具有广阔应用前景，而在这些领域中广泛存在弯曲变形。但镁合金弹性模量较低，室温弯曲成形回弹量大且不易控制，严重影响构件成形精度和后期服役性能，精确预测和控制镁合金回弹仍是目前亟待解决的重要问题。近年来，为了提高镁合金成形精度，并扩大其工业化应用，各国学者针对镁合金板材弯曲回弹预测及控制方法进行了大量研究。本文综述了镁板弯曲回弹预测与控制研究最新进展，介绍了常见镁合金回弹预测手段，对比分析了镁合金回弹影响因素与控制方法，最后对镁板弯曲回弹未来研究重点进行了展望。

关键词：镁合金弯曲回弹预测控制

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TC4钛合金板轧制换热系数实验研究

塑性工程学报 2022年第3期29卷 59-65页

作者：孙静娜向文杰徐森燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心河北秦皇岛066004 燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004

为研究TC4钛合金板热轧全流程中的板坯温度变化,实现钛板轧制过程中板坯温度可控,通过板坯与空气间和轧辊间的换热实验,分别利用DEFORM有限元软件反算及拟合逼近,最终确定其换热系数。结果表明,当温度小于770℃时,随着温度的升高,板坯... 详细信息

为研究TC4钛合金板热轧全流程中的板坯温度变化,实现钛板轧制过程中板坯温度可控,通过板坯与空气间和轧辊间的换热实验,分别利用DEFORM有限元软件反算及拟合逼近,最终确定其换热系数。结果表明,当温度小于770℃时,随着温度的升高,板坯与空气间的综合换热系数基本呈指数型增长;当温度大于770℃时,除800~850℃的振荡区以外,其综合换热系数基本呈固定速率急剧降低。接触换热部分结果与实测值存在约2%的偏差,需依靠拟合结果反复修正。最终经修正后的接触换热系数为8000 W·m^(-2)·K^(-1)。

关键词： TC4钛合金热轧换热系数

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十八辊轧机板形调控性能仿真分析

塑性工程学报 2023年第1期30卷 200-207页

作者：赵军孙静娜武桐黄华贵燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心河北秦皇岛066004

为掌握十八辊轧机板形调控性能,运用非线性有限元软件MARC建立了十八辊轧机轧制过程三维弹塑性耦合有限元仿真模型。分析了施加-335~490 kN的中间辊弯辊力及中间辊横移量为-125~125 mm时,屈服强度为980 MPa带钢的二次凸度和四次凸度以... 详细信息

为掌握十八辊轧机板形调控性能,运用非线性有限元软件MARC建立了十八辊轧机轧制过程三维弹塑性耦合有限元仿真模型。分析了施加-335~490 kN的中间辊弯辊力及中间辊横移量为-125~125 mm时,屈服强度为980 MPa带钢的二次凸度和四次凸度以及工作辊有载辊缝、弹性弯曲、弹性压扁变形的变化情况。结果表明,中间辊弯辊力对承载辊缝的调节能力明显大于中间辊横移量。中间辊弯辊力的二次凸度调节量约为238μm,四次凸度调节量约为78μm。中间辊横移量的二次凸度调节量约为6μm,四次凸度调节量约为2.7μm。中间弯辊力对工作辊边部弹性弯曲与弹性压扁的调控效果明显大于对工作辊中部的调控效果。中间辊横移量对工作辊弹性弯曲与弹性压扁调节能力明显小于中间辊弯辊力,说明了中间辊横移量对承载辊缝和板凸度调节能力小于中间辊弯辊力。

关键词：十八辊轧机中间辊弯辊力中间辊横移量板形调控弹性弯曲弹性压扁

Cu/Al复合板双辊铸轧复合界面压力分布与结合特性

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2022年第9期32卷 2965-2978页

作者：张俊鹏黄华贵孙静娜赵日东冯淼燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心秦皇岛066004 燕山大学机械工程学院秦皇岛066004

双辊铸轧工艺制备双金属层复合板的力学性能和产品厚度规格与结合界面相互作用力学行为密切相关。以铸轧速度为变量,建立热流耦合模拟与界面压力分布计算模型。结果表明,随着铸轧速度的降低,界面温度降低,界面压力与出口铝侧厚度占比增... 详细信息

双辊铸轧工艺制备双金属层复合板的力学性能和产品厚度规格与结合界面相互作用力学行为密切相关。以铸轧速度为变量,建立热流耦合模拟与界面压力分布计算模型。结果表明,随着铸轧速度的降低,界面温度降低,界面压力与出口铝侧厚度占比增大。铜带减薄主要发生在后滑移区。较高的界面压力和较长的固体/半固体接触时间使结合面充分浸润,为原子扩散提供有利条件。当铸轧速度为2.4 m/min时,扩散层宽度为4.9μm,剥离后铜侧表面被铝覆盖,铝侧发生韧性断裂,有效防止界面分层及裂纹扩展。同时,高界面压力及塑性应变下的剪切作用更显著,铝侧显微组织为细长柱状晶体。因此,结合界面实现冶金结合并细化铝侧晶粒可以使复合板获得较高的结合强度和拉伸性能。

关键词：铜/铝复合板铸轧速度复合界面双辊铸轧

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锂离子电池极片辊压微观结构演化与过程建模

中国有色金属学报 2022年第3期32卷 776-787页

作者：张俊鹏黄华贵孙静娜李金蕊苑振革燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心秦皇岛066004 邢台纳科诺尔精轧科技股份有限公司邢台054000

为阐明锂离子电池极片辊压过程微观结构演化与宏观变形力学量化行为,通过分析变形区内极片涂层和集流体形貌特征。结果表明:辊压方向上活性颗粒密实度显著增加,将辊压对极片涂层的影响总结为碳胶相压缩、活性颗粒破碎及融合为二次颗粒... 详细信息

为阐明锂离子电池极片辊压过程微观结构演化与宏观变形力学量化行为,通过分析变形区内极片涂层和集流体形貌特征。结果表明:辊压方向上活性颗粒密实度显著增加,将辊压对极片涂层的影响总结为碳胶相压缩、活性颗粒破碎及融合为二次颗粒。集流体整体未发生减薄,由于石墨硬度小,负极铜箔表面高度起伏均在600 nm以内,正极部分活性颗粒嵌入表面,最小涂层厚度时,正极部分活性颗粒嵌入表面的深度为2μm。同时,将活性涂层压缩简化为平面变形问题,利用微分单元法和压缩变形本构模型,将变形区分成若干个微元并进行受力分析,依此推导变形区压力分布及轧制力计算公式,构建单位轧制力与涂层厚度、压实密度的关系模型,该模型可为实施AGC厚度精确控制及工艺优化提供理论基础。

关键词：锂电池极片辊压单位轧制力微观结构压下率

锂离子电池极片辊压异质微结构演化与性能相关性研究进展

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中国有色金属学报 2023年

作者：张俊鹏孙静娜黄华贵苑振革邢台纳科诺尔精轧科技股份有限公司燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心安徽建筑大学机械与电气工程学院

在力争实现“碳达峰、碳中和”的双碳战略目标背景下，电池储能技术已成为我国汽车行业转型和经济可持续增长的重要方向。极片作为锂离子电池（LIB）的核心部件，决定了电池能量密度和服役安全，而辊压工序是确保极片达到所需压实密度... 详细信息

在力争实现“碳达峰、碳中和”的双碳战略目标背景下，电池储能技术已成为我国汽车行业转型和经济可持续增长的重要方向。极片作为锂离子电池（LIB）的核心部件，决定了电池能量密度和服役安全，而辊压工序是确保极片达到所需压实密度、提高电池综合性能的关键。然而，由于极片为“涂层-集流体-涂层”的典型层状复合结构，具有异质性特征。其中涂层为多孔可压缩结构，在辊压时涉及活性颗粒间和颗粒-集流体间的相互作用，因此辊压变形机理极为复杂，厚度控制难度大，对后续性能表现影响显著。本文概述了极片辊压工艺基础理论、基本机理及性能表现的研究进展，有助于深入理解正负极片辊压-微结构-性能表现之间的相关性，为极片正向性能预测、反向工艺与微结构设计、完善辊压工艺设定和提高极片产品质量提供指导。

关键词：电池极片辊压微结构性能工艺建模

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小儿先天性马蹄内翻足早期矫形术护理

航空航天医学杂志 2023年第8期34卷 995-997页

作者：孙静娜郑州市骨科医院河南郑州450000

目的浅析小儿先天性马蹄内翻足(congenital club foot, CCF)早期矫形术护理。方法研究纳入2021年01月-2021年12月收治的27例小儿CCF患者作为研究样本,总结早期矫形术护理体会。结果 27名患儿家长中对护理服务满意度26名(96.30%)。27... 详细信息

目的浅析小儿先天性马蹄内翻足(congenital club foot, CCF)早期矫形术护理。方法研究纳入2021年01月-2021年12月收治的27例小儿CCF患者作为研究样本,总结早期矫形术护理体会。结果 27名患儿家长中对护理服务满意度26名(96.30%)。27例小儿CCF患者中临床护理效果评价为显效21例、有效6例、无效0例。护理前患儿躯体情感评分平均为(7.25±1.40)分、高于护理后(3.02±0.19)分;护理前患儿焦虑体验评分平均为(15.33±2.01)分,高于护理后(10.41±1.58)分;护理前患儿家庭生活评分平均为(14.69±1.44)分,低于护理后(20.11±2.15)分;护理前患儿学校生活评分平均为(19.34±3.66)分,低于护理后(27.85±2.08)分;护理前患儿自我认识评分平均为(17.12±2.05)分,低于护理后(25.11±1.05)分;护理前患儿同伴交往评分平均为(14.69±1.44)分,低于护理后(19.47±2.00)分;护理前患儿生活环境评分平均为(15.32±2.00)分,低于护理后(20.41±1.47)分;护理前患儿抑郁体验评分平均为(13.42±1.40)分,高于护理后(8.12±1.00)分;护理后患儿躯体情感、焦虑体验、家庭生活、学校生活、自我认识、同伴交往、生活环境、抑郁体验评分均优于干预前,P<0.05。结论小儿CCF行早期矫形术的患者经综合护理干预后可改善生活质量,患儿家长对护理满意度评价高,临床护理效果好。

关键词：小儿先天性马蹄内翻足早期矫形术护理满意度生活质量

Cu/Al复合板固-液铸轧复合界面压力分布与结合特性研究(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2022年

作者：张俊鹏黄华贵孙静娜赵日东冯淼国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心燕山大学燕山大学机械工程学院

双辊铸轧工艺制备复合板的力学性能、产品厚度规格与结合界面相互作用力学行为密切相关。以铸轧速度为变量，建立热-流耦合模拟与界面压力分布计算模型。随着铸轧速度降低，导致界面温度降低，界面压力与出口铝侧厚度占比增大。铜带主... 详细信息

双辊铸轧工艺制备复合板的力学性能、产品厚度规格与结合界面相互作用力学行为密切相关。以铸轧速度为变量，建立热-流耦合模拟与界面压力分布计算模型。随着铸轧速度降低，导致界面温度降低，界面压力与出口铝侧厚度占比增大。铜带主要在后滑移区减薄。较高的界面压力和较长的固体/半固体接触时间使结合面充分浸润，为原子扩散提供有利条件。铸轧速度为2.4 m/min时，扩散层宽度为4.9 μm，剥离后铜侧表面被铝覆盖，铝侧发生韧性断裂，有效防止界面分层及裂纹扩展。同时，高界面压力及塑性应变的剪切作用更显著，铝侧微观组织为细长柱状晶。因此，结合界面实现冶金结合并细化铝侧晶粒可以使复合板获得较高的结合强度和拉伸性能。

关键词：铜/铝复合板铸轧速度复合界面双辊铸轧

热工艺参数对TA15钛合金片状α相静态球化行为的影响

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塑性工程学报 2022年第10期29卷 84-90页

作者：孙静娜宋火阳申惠赟张启飞黄华贵燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心河北秦皇岛066004 燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004

通过等温恒应变速率压缩试验及后续不同条件的静态热处理,研究了预应变、热处理温度及热处理时长工艺参数对TA15钛合金片状α相静态球化行为的影响,并分析了其内在球化机制。结果表明,最终球化效果随预应变的增大而变好,不同预应变下静... 详细信息

通过等温恒应变速率压缩试验及后续不同条件的静态热处理,研究了预应变、热处理温度及热处理时长工艺参数对TA15钛合金片状α相静态球化行为的影响,并分析了其内在球化机制。结果表明,最终球化效果随预应变的增大而变好,不同预应变下静态球化的参与比例和作用模式不同。在两相区高温段850~950℃,球化行为对热处理温度敏感,球化分数随热处理温度升高而迅速增加;随着热处理时间的延长,球化分数和平均长宽比先迅速变化后平稳,两阶段分界点在0.2~0.5 h之间;α相的晶粒数量及平均晶粒尺寸随热处理时间的变化规律表明,TA15钛合金片状α相的静态球化通过晶界分离和组织粗化两种方式进行。

关键词： TA15钛合金片层组织静态球化热工艺参数