冷軋平整界面三維表面形貌轉印過程跨尺度研究

《冷軋平整界面三維表面形貌轉印過程跨尺度研究》是依託北京科技大學，由徐冬擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：冷軋平整界面三維表面形貌轉印過程跨尺度研究
• 依託單位：北京科技大學
• 項目負責人：徐冬
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

冷軋帶鋼的表面形貌是在冷軋平整過程中由軋輥毛化表面轉印形成的，對其衝壓、摩擦和塗鍍性能有重要影響。為掌握冷軋平整界面三維表面形貌轉印過程的特徵與規律，本研究將首先採用圖像拼接與匹準的技術完成軋輥、帶鋼接觸位置三維形貌的對應性測量和比較，結合納米壓痕、劃痕實驗，定量描述以微凸體壓入和犁溝耦合作用為基礎的三維形貌轉印機制。其次，將在低階應變梯度塑性理論框架下，結合IF鋼宏、細觀力學實驗建立能夠解釋形貌轉印過程中尺度效應的基於細觀位錯模型的材料本構關係。最後，建立包含巨觀帶鋼基體塑性變形和細觀三維形貌轉印的多尺度有限元模型，對冷軋平整界面三維形貌轉印問題展開數值模擬，分析尺度效應、毛化軋輥初始形貌和巨觀軋制工藝參數對形貌轉印過程的影響。該課題研究有助於揭示冷軋平整界面三維表面形貌的轉印機理，掌握尺度效應下三維形貌的轉印規律，為高質量冷軋面板表面形貌的控制奠定基礎。

結題摘要

冷軋帶鋼的表面形貌是在冷軋平整過程中由軋輥毛化表面轉印形成的，是冷軋帶鋼最重要的表面質量指標之一，對高檔汽車面板和家電面板的衝壓性能以及輥塗或噴塗後漆面與基體結合力有很大的影響。研究制定高質量面板表面形貌的控制工藝方法是提高冷軋產品表面質量的當務之急，在研究冷軋、平整過程細觀表面形貌的轉印行為中，需要迫切解決的基本科學問題表現為：冷軋平整過程形貌轉印的機理問題，冷軋平整過程形貌轉印的尺度效應問題，冷軋平整過程形貌轉印的跨尺度建模問題。為此，本研究首先採用圖像拼接與匹準的技術完成了軋輥、帶鋼接觸位置三維形貌的對應性測量和比較。其次，在低階應變梯度塑性理論框架下，結合IF鋼宏、細觀力學實驗建立了能夠解釋形貌轉印過程中尺度效應的基於細觀位錯模型的材料本構關係。最後，建立了包含巨觀帶鋼基體塑性變形和細觀三維形貌轉印的多尺度有限元模型，對冷軋平整界面三維形貌轉印問題展開數值模擬，分析尺度效應、毛化軋輥初始形貌和巨觀軋制工藝參數對形貌轉印過程的影響。該課題通過對三維形貌轉印現象、機理、建模的深入系統研究，總結了尺度效應下三維形貌的轉印規律，為高質量冷軋面板表面形貌的控制奠定基礎。本課題側重理論研究與實際套用的融合，在項目開展過程中，在跟蹤測量實際生產中帶鋼表面形貌的基礎上，分析了複印形成的帶鋼表面形貌的特徵及規律，建立了軋輥處於不同磨損情況下油膜厚度與粗糙度複印率的關係，最終提出了冷軋成品帶鋼表面粗糙度的控制策略。為合作單位高質量汽車面板的生產提供了指導作用，帶來顯著技術進步與經濟成長點，具有向其他生產企業進行推廣的價值潛力。