锂离子电池极片辊压微观结构演化与过程建模

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...     

冷喷涂制备纯硅负极结合特性对电极性能的影响

目的 提高冷喷涂制备锂离子电池硅(Si)基负极的电化学性能,探究冷喷涂制备硅基负极结合特性对电极性能的影响。方法 通过涂覆和冷喷涂制备硅基负极,利用剥离强度试验测试活性材料与集流体的结合强度。通过扫描电镜表征充放电前后电极表面及断面形貌,分析2种电极的结构稳定性。通过观察单颗粒子沉积形貌,研究硅颗粒的沉积特性。采用恒流充放电、循环伏安法、交流阻抗法分别研究电极的循环性能和动力学特性。结果 在相同剥离条件下,Si–喷涂样品结合强度高,且剥离现象出现较晚,Si–喷涂样品的平均载荷为2.04 N,大于Si–涂覆样品的平均载荷(1.51 N)。Si–涂覆电极材料与集流体的贴合度较差,铜箔与涂层以及涂层材料内部均存在大量的孔隙结构,Si–喷涂电极活性材料均匀沉积于铜箔表面簇状的缝隙中,涂层较薄,未能覆盖簇状凸起。硅颗粒无法连续沉积形成较厚的涂层,仅以嵌入的方式沉积于铜箔表面。Si–涂覆电极循环200次后,容量仅剩51 mAh/g,而Si–喷涂电极循环200次后,容量高达240 mAh/g。Si–喷涂电极的Rct比Si–涂覆小,说明Si–喷涂电极的嵌入式结构利于电荷的转移。Si–涂覆电极的锂离子扩...     

辅助磨擦对镍电铸层力学性能的影响

在磨擦辅助电铸镍过程中,通过改变游离微珠对电铸层表面的磨擦强弱,制备不同力学性能的镍电铸层。对所制备镍电铸层的表面形貌、织构等微观结构和显微硬度、抗拉强度及伸长率等性能进行测试和分析。结果表明:采用卧式放置的阴极能制得材料组织结构均匀的电铸层。且随着阴极表面线速度的提高,游离微珠对电铸层的整平作用和晶粒细化作用增强。在不同线速度下采用旋转阴极可以制备大范围力学性能的镍电铸层,其表面粗糙度为0.15~0.03μm、硬度为185~410HV、抗拉强度为525~1 020 MPa、伸长率为24%~4%。     

表面毛化铝箔集流体的力学性能

针对铝箔集流体表面改性的要求,基于激光毛化技术轧制13μm厚的1070铝箔,研究表面毛化参数对铝箔的力学性能和作为锂离子电池正极集流体的加工性能的影响。表面毛化铝箔的表面粗糙度Ra达到0.7~1.0μm,为常规铝箔的7.4~9.7倍,表面毛化坑诱导的应力集中效应使铝箔的屈服强度和拉伸强度降低4%~10%,而表面毛化坑造成的铝箔局部减薄和板型变化对伸长率的影响更加显著。采用相互分离的低密度毛化坑(分布参数140μm×140μm)时,表面毛化铝箔的伸长率仅降低约10%。而采用相切的高密度毛化坑(分布参数70μm×70μm)时,表面毛化铝箔的伸长率降低约50%。两种表面毛化铝箔制成的正极极片的LiCoO_2涂层剥离强度均达到常规铝箔极片的1.6倍,分散性仅为常规铝箔极片的16%~32%。毛化铝箔的表面粗糙度Ra值在0.7μm附近存在临界点,继续增大不能有效地提高涂层对铝箔集流体的剥离强度,反而损失其力学性能。模拟锂离子电池正极极片的辊压和烘干工艺后,表面毛化铝箔(分布参数140μm×140μm)的力学性能与常规铝箔的相当,但铝箔表面毛化坑诱导的应力集中现象能够促进铝箔均匀变形,抵抗局部损伤能力强,提高电池卷芯对整形压力的宽容度,有助于避免最内层极片的局部断裂现象。     

机加工对圆棒金属拉伸试样试验结果的影响

介绍了机加工对金属圆棒拉伸试样力学性能检测结果的影响。按照国家标准中关于圆棒拉伸试样的机加工要求以及金属材料室温拉伸试验方法,分别从圆棒拉伸试样的尺寸公差、形状公差、表面粗糙度及过渡圆弧半径4个方面进行了讨论。结果表明,形状公差越大,抗拉强度和断后伸长率越小;尺寸正公差越大,其断后伸长率越大,尺寸负公差越大,其断后伸长率越小;表面粗糙度越大,抗拉强度和断面收缩率下降的趋势越明显,表面粗糙度越小,抗拉强度和断面收缩率逐渐增大且慢慢趋于缓和;过渡圆弧R越大,其上屈服强度是逐渐增大的,但是当过渡圆弧满足R≥0.75d0后,其上屈服强度的增加逐渐变缓。     

■160 mm非调质钢棒材的显微组织和疲劳性能

采用控轧控冷技术生产了直径为160 mm,含0.41%C、0.60%Si、1.41%Mn、0.16%Cr、0.07%V和0.023%Nb(质量分数)的可直接机加工的非调质钢棒材。通过金相检验、疲劳试验和力学性能测定等研究了棒材的显微组织、力学性能和疲劳性能。结果表明：棒材表面至距表面40 mm处的晶粒度为8.5～10.0级，显微组织为珠光体和铁素体，珠光体片层间距为170～220 nm;棒材抗拉强度为1 002 MPa,屈服强度为755 MPa,断后伸长率为18%,断面收缩率为48%,棒材距表面25 mm处的疲劳强度为502 MPa。     

时效温度对Ti-5Al-4Zr-10Mo-3Cr钛合金微观组织及力学性能的影响

研究了Ti-5Al-4Zr-10Mo-3Cr合金经过β相区固溶(880 ℃)、不同温度时效(540~620 ℃)处理后次生α相(α_s)析出形貌及其对力学性能的影响。结果表明:随着时效温度由540 ℃升高至620 ℃,合金中析出α_s相片层厚度由0.030 μm增加到0.142 μm,屈服强度由1353 MPa降低至1074 MPa,断后伸长率由2.5%升高至11.4%,即时效析出的微米级片层α_s能够显著调控合金的力学性能。此外,时效温度升高使合金的拉伸断裂由沿晶脆性断裂为主转变为韧窝穿晶为主的韧性断裂方式。Ti-5Al-4Zr-10Mo-3Cr合金时效析出的片层状α_s相的厚度大于0.1 μm,合金的断后伸长率≥6%。当时效温度为600 ℃时,合金的硬度为387 HV10,抗拉强度为1182 MPa,伸长率为8.5%,具有良好的强塑性匹配。     

镍箔中间层厚度对GH4099合金固相扩散焊质量的影响

采用2， 4和 10 μm 镍箔作为中间层，在1 120 ℃/4 MPa/60 min焊接条件下，对高温合金GH4099进行固相扩散焊. 采用SEM，EDS分析接头形貌演变、元素迁移，并利用拉伸试验测试其力学性能. 结果表明，添加镍中间层能促进界面的孔洞闭合. 随着镍层厚度由10 μm降低至2 μm，界面处出现晶粒共生现象，元素扩散更加均匀，焊缝析出较大尺寸的强化相，接头抗拉强度提高，2 μm中间层接头平均抗拉强度达到1 180 MPa. 但随着中间层减薄，接头性能对表面粗糙度敏感，拉伸过程中母材对中间层拘束作用使接头塑性变形受到抑制，断后伸长率反而降低.     

热处理制度对建筑轻质钢结构材料性能的影响

采用不同热处理制度对建筑轻质钢结构材料进行了处理,并进行了力学性能和耐磨损性能的测试与分析。结果表明:与常规退火相比,等温退火轻质钢结构材料的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别增加27 MPa、28 MPa、1.65%,磨损体积减小26%;超声退火的试样抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别增加34 MPa、37 MPa、2.37%,磨损体积减小40%;超声等温退火的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别增加75 MPa、95 MPa、4.62%,磨损体积减小71%。优选的热处理制度是超声等温退火。     

电动汽车电池极耳镀镍铜箔激光焊接研究

研究了蓝光激光器(波长为450 nm)对多层镀镍铜箔焊接的微观结构及力学性能的影响。将20层(厚度为20μm)镀镍铜箔焊接到0.5 mm镀镍铜片上,研究焊接速度对焊缝形貌以及抗拉强度的影响。对焊缝失效模式的宏观形貌以及断口微观形貌进行分析,并对焊缝的电导率进行测试。结果表明,在激光焊接过程中,熔深易于控制。随着焊接速度提高,焊缝熔深逐渐降低,焊缝抗拉强度先提高后降低,当焊接速度为30 mm/s时,焊缝抗拉强度达到最高,为75 MPa。激光可应用于多层镀镍铜箔的焊接,激光焊接后具有良好的力学性能。     

热处理工艺对6082铝合金性能的影响

研究了热处理工艺对6082铝合金力学性能的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,合金的抗拉强度、硬度也随之升高,然后趋于平缓;断后伸长率先下降,随后升高。固溶时间对合金的抗拉强度、硬度以及断后伸长率影响较小。此外,随着时效温度的上升,合金的抗拉强度、硬度先上升至峰值,再略微下降;断后伸长率先下降至较低值,然后略微上升。合金在170℃时效后,其抗拉强度达到最高,为368 MPa,硬度达到115 HB。随着时效时间的延长,合金的抗拉强度、硬度以及断后伸长率变化较小。最后得出,6082铝合金在530~570℃固溶处理2~4 h,冷水冷却后,在170~190℃时效6~8 h,可获得最佳的综合力学性能,其抗拉强度可达360 MPa以上,断后伸长率大于12%。     

风冷速率对70钢钢丝组织与力学性能的影响

研究了不同风冷速率对70钢钢丝显微组织与力学性能的影响。结果表明,随着冷却速率的增大,钢丝的抗拉强度和断面收缩率增大,这是由于冷速增大时,珠光体的片层间距和团块尺寸均减小;而断后伸长率受组织均匀性的影响,组织越均匀,其对应的断后伸长率越高。钢丝在860℃奥氏体化、250℃/s速率冷却后,其抗拉强度与断后伸长率均超过铅浴处理的钢丝。     

铜箔在锂离子二次电池中的应用与发展

锂离子二次电池在通讯、交通、电子、航空航天等领域的广泛应用促进了铜箔这一锂电池负极集流体主要材料的需求,铜箔性能的优劣将会影响电池的性能。综述了铜箔在锂离子二次电池中的作用及其生产工艺。探讨铜箔的抗拉强度、伸长率、表面粗糙度、厚度均匀性及表面质量等对电池性能的影响。阐述了电动汽车等所需高能量密度、高功率的新一代锂离子二次电池对铜箔性能的挑战,指出今后研制铜箔应向高强、高导、更薄的方向发展。     

2A14铝合金锻件态与CS态的焊接工艺研究

针对2A14状态为锻件态与CS态的异种状态铝合金焊接工艺性,分析了初始焊接、一次补焊及二次补焊的焊接接头力学性能和组织情况,此类接头常温力学性能抗拉强度可达到331～336 MPa,断后伸长率可达4.5%～5.0%,低温力学性能抗拉强度可达到385～395 MPa,断后伸长率可达3.5%～5.5%,断裂位置集中在锻件一侧热影响区。其一次补焊和二次补焊相较于焊缝原始状态下降了1.8%和6.0%。     

热处理温度对新型建筑铝型材性能的影响

使用不同的时效温度和淬火温度对Al-Mg-Si-Mn-In新型建筑铝型材进行了热处理,并对表面硬度和力学性能进行了测试与分析。结果表明:在450℃×0.5h淬火,时效时间6h时,随着时效温度从130℃提高至190℃,新型建筑铝型材的表面硬度、抗拉强度和屈服强度均先提高后下降,断后伸长率先基本不变后下降;在淬火保温时间0.5h,时效170℃×6h时,随淬火温度从400℃提高至500℃,新型建筑铝型材的表面硬度、抗拉强度、屈服强度和断后伸长率均先提高后下降。时效温度优选为170℃、淬火温度优选为450℃。此工艺下,新型建筑铝型材的硬度、抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别达到48HV、273MPa、188MPa、16.4%。     

固溶时间对211Z热挤压变形铝合金性能的影响

研究了固溶时间对211Z热挤压变形铝合金组织结构和性能的影响,测试了该铝合金经固溶和时效处理后的抗拉强度和断后伸长率。结果表明,当固溶温度为545℃,时效工艺固定为175℃×14h时,随固溶时间的延长,合金的抗拉强度先升高后降低,断后伸长率则呈先升高再降低又升高的变化趋势。固溶处理时间为1h时,合金抗拉强度为475MPa,断后伸长率为11.83%,此时合金获得最佳综合力学性能。     

TIG增材制造TC4钛合金力学性能及工艺参数的影响规律

采用TIG增材制造的方法成型TC4钛合金零件,并对成型件的力学性能特征及焊接工艺参数对成型零件的力学性能的影响规律进行研究。研究发现,所成型零件的力学性能存在着各向异性,这是由于柱状晶定向生长造成的。沉积态TC4钛合金的力学性能能够满足美国机械工程学会对于沉积态钛合金的最新标准AMS4999:2002。参数的影响规律如下:随着焊接电流的增加,X和Z方向上的抗拉强度有所降低而断后伸长率提高;随着焊接速度的增加,X和Z方向上的抗拉强度提高而断后伸长率降低;随着送丝速度的增加,X方向上的抗拉强度和断后伸长率都有所降低,而Z方向上的抗拉强度和断后伸长率均有所提高;随着层间间隔时间的增加,X方向和Z方向上的抗拉强度和断后伸长率都有所提高。     

基于模糊自适应PID控制的汽车用锻压镁合金性能研究

温度控制是锻压镁合金的质量和综合性能极其重要的环节。本文采用模糊自适应PID控制进行了AZ31、AZ81镁合金的锻压实验,并进行了合金的显微组织和力学性能的测试和分析。结果表明:模糊自适应PID控制使锻压AZ31镁合金的抗拉强度达278 MPa,断后伸长率达18.8%,使锻压态AZ81镁合金的抗拉强度达324 MPa、断后伸长率达14.7%。     

600MPa高强度钢在超快速冷却条件下的力学性能

借助层流冷却工艺,对600 MPa高强度钢进行超快冷却,研究其抗拉强度、屈服强度和断后伸长率等力学性能的变化。结果表明,超快冷条件使钢的屈服强度和抗拉强度分别提高了90MPa和60 MPa,强度和韧性得到了提高。     

高碳含铜TWIP钢TIG焊接头组织与性能

通过单向拉伸试验、显微组织观察、X射线衍射(XRD)和硬度测试对比研究了Fe-20Mn-3Cu-1.38C TWIP钢钨极氩弧焊(TIG)焊接接头固溶处理前后的组织和力学性能. 结果表明,固溶处理前焊缝组织为特定取向的柱状晶,整个焊缝组织晶粒粗大且分布着密集的颗粒状碳化物,热影响区(HAZ)在晶界有大量碳化物析出;固溶处理后,焊缝组织变为等轴晶,碳化物被完全固溶,焊接接头抗拉强度由953 MPa降为870 MPa,断后伸长率由41.85%提高至66.35%,低于母材性能(抗拉强度1 100 MPa,断后伸长率92.25%),但相比固溶处理前,综合力学性能显著提高;两种拉伸试样均断在热影响区,为典型韧性断裂.