权利要求

1.一种高性能铝箔材料制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

原料成分包括铁、硅、钛、铜、镁、锰、锌、铝，将所有原料按设定的重量百分比放入熔炼炉中制备铝液，将铝液放入精炼炉中进行精炼;

将精炼后的铝液依次进行铸轧、冷轧，所述冷轧包括第一次冷轧与第二次冷轧，得到铝箔半成品;其中，所述第一次冷轧后进行两次退火;

对铝箔半成品进行精轧，在精轧的过程中，采集铝箔半成品各预设位置处各时刻的平坦度;测量铝箔半成品各位置各时刻的应力和轧制力;

将铝箔半成品均匀划分为各网格单元，基于各网格单元中各时刻所有位置的应力的分布，将各时刻所有网格单元划分为多个应力区域;

分析各时刻各网格单元内所有位置应力的变化速率，结合各时刻各网格单元的预设权重，得到各时刻各网格单元的应力分布因子;

分别分析各时刻属于各应力区域的所有网格单元的应力与轧制力的相关关系，得到各时刻属于各应力区域的所有网格单元的应变权重，结合所述应力分布因子，对各时刻各网格单元内所有预设位置的平坦度均值进行修正，获取精轧过程中各时刻铝箔半成品的平坦度;

基于所述平坦度与目标平坦度的误差，利用控制算法对精轧过程中各时刻的轧制力进行调控;

精轧后得到铝箔材料。

2.如权利要求1所述的一种高性能铝箔材料制备方法，其特征在于，所述原料成分的重量百分比为：

Si：0.10~0.13%，Fe：0.40~0.45%，Cu：0.01%，Mn：0.01%，Mg：0.005%，Zn：0.03%，Ti：0.01~0.03%，Al：99.35%。

3.如权利要求1所述的一种高性能铝箔材料制备方法，其特征在于，所述精炼为采用活性气体和惰性气体混合的方式，活性气体为氯气，添加量为铝熔体的5%~10%，所述惰性气体为氩气，氩气的流量控制在10~20L/min。

4.如权利要求1所述的一种高性能铝箔材料制备方法，其特征在于，所述精炼采用NaCl与KCl的混合溶剂，其中，NaCl与KCl的比例为40:60至60:40之间，混合溶剂的加入量为铝液的2%~5%，所述精炼的时间为30~60分钟，采用的精炼剂为Al。

5.如权利要求1所述的一种高性能铝箔材料制备方法，其特征在于，所述铸轧的温度为685~695℃，铸轧速度为850~1050mm/min，铸轧区的长度为55~65mm，冷却水流量为100~150m³/h，进出口水温差为10~15℃，液面高度为550~650mm;

所述铸轧后的铝板厚度为3~8mm。

6.如权利要求1所述的一种高性能铝箔材料制备方法，其特征在于，所述第一次冷轧后的铝板厚度为0.2~0.4mm，所述第二次冷轧后铝箔半成品的厚度为0.012~0.028mm，所述两次退火中第一次退火的温度为420~440℃，时间为5~8小时，第一次退火后晶粒直径小于等于0.12mm，第二次退火的温度为380~420℃，时间为5~8小时，第二次退火后晶粒直径小于等于0.09mm。

7.如权利要求1所述的一种高性能铝箔材料制备方法，其特征在于，所述将各时刻所有网格单元划分为多个应力区域，包括：

计算各时刻铝箔半成品所有位置的应力的模值的均值与离散程度，将所述模值的均值与所述离散程度的和值作为第一阈值，将所述模值的均值与所述离散程度的差值作为第二阈值;

计算各时刻各网格单元内所有位置的应力的模值的均值，记为第一均值，将所述第一均值大于所述第一阈值的网格单元作为高应力区，将所述第一均值小于所述第二阈值的网格单元作为低应力区，将除高应力区与低应力区之外的网格单元作为中应力区。

8.如权利要求7所述的一种高性能铝箔材料制备方法，其特征在于，所述应力分布因子的确定包括：

基于各网格单元内所有位置的应力，获取各网格单元的合成应力，计算各网格单元的合成应力的梯度，所述应力分布因子为所述梯度的模与所述预设权重的融合结果;

属于所述高应力区的所有网格单元的应变权重的确定包括：将属于高应力区的所有网格单元的轧制力的模组成第一序列，将属于高应力区的所有网格单元的合成应力的模组成第二序列，所述应变权重为所述第一序列与所述第二序列的相关性。

9.如权利要求1所述的一种高性能铝箔材料制备方法，其特征在于，所述精轧过程中各时刻铝箔半成品的平坦度的确定包括：

计算各网格单元的应力分布因子与对应的应变权重的乘积的归一化结果，计算各网格单元内所有预设位置的平坦度的均值，记为第二均值，计算各网格单元的所述归一化结果与所述第二均值的相乘结果，所述各时刻铝板的平坦度为各时刻所有网格单元的所述相乘结果的均值;

所述精轧后得到铝箔材料的厚度为0.0042~0.006mm。

10.一种高性能铝箔材料，其特征在于，采用权利要求1-9任意一项所述制备方法制得。

说明书

技术领域

[0001]本申请涉及铝箔制备技术领域，具体涉及一种高性能铝箔材料及其制备方法。

背景技术

[0002]双零铝箔是指厚度以毫米为计量单位时小数点后有两个零的铝箔，通常为厚度小于0.0075mm的铝箔。双零铝箔作为高性能铝箔材料，其具有更好的柔韧性和可塑性，能够更好地包裹各种形状的物品;具有很好的防撕裂、耐磨损的性能，不易破损;还具有优良的阻隔性以及耐高温性能。

[0003]然而，在双零铝箔的生产过程中，铝板的平坦度对双零铝箔的性能具有显著的影响，铝板的平坦度直接影响轧制的过程稳定性。若铝板存在较大平坦度偏差，可能导致铝板变形不均，造成金属的局部拉伸或压缩，导致铝箔产生不均匀的拉伸性能和机械强度，由于不平坦的铝板会在轧制过程中形成应力集中，导致铝箔某些区域的强度不均匀，造成铝箔性能较低，因此，在生产过程中需要严格控制铝板的平坦度，以确保铝箔的优异性能和质量。

发明内容

[0004]为了解决上述技术问题，本申请的目的在于提供一种高性能铝箔材料及其制备方法，所采用的技术方案具体如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种高性能铝箔材料制备方法，该方法包括以下步骤：

原料成分包括铁、硅、钛、铜、镁、锰、锌、铝，将所有原料按设定的重量百分比放入熔炼炉中制备铝液，将铝液放入精炼炉中进行精炼;

将精炼后的铝液依次进行铸轧、冷轧，所述冷轧包括第一次冷轧与第二次冷轧，得到铝箔半成品;其中，所述第一次冷轧后进行两次退火;

对铝箔半成品进行精轧，在精轧的过程中，采集铝箔半成品各预设位置处各时刻的平坦度;测量铝箔半成品各位置各时刻的应力和轧制力;

将铝箔半成品均匀划分为各网格单元，基于各网格单元中各时刻所有位置的应力的分布，将各时刻所有网格单元划分为多个应力区域;

分析各时刻各网格单元内所有位置应力的变化速率，结合各时刻各网格单元的预设权重，得到各时刻各网格单元的应力分布因子;

分别分析各时刻属于各应力区域的所有网格单元的应力与轧制力的相关关系，得到各时刻属于各应力区域的所有网格单元的应变权重，结合所述应力分布因子，对各时刻各网格单元内所有预设位置的平坦度均值进行修正，获取精轧过程中各时刻铝箔半成品的平坦度;

基于所述平坦度与目标平坦度的误差，利用控制算法对精轧过程中各时刻的轧制力进行调控;

精轧后得到铝箔材料。

[0005]在其中一种实施例中，所述原料成分的重量百分比为：

Si：0.10~0.13%，Fe：0.40~0.45%，Cu：0.01%，Mn：0.01%，Mg：0.005%，Zn：0.03%，Ti：0.01~0.03%，Al：99.35%。

[0006]在其中一种实施例中，所述精炼为采用活性气体和惰性气体混合的方式，活性气体为氯气，添加量为铝熔体的5%~10%，所述惰性气体为氩气，氩气的流量控制在10~20L/min。

[0007]在其中一种实施例中，所述精炼采用NaCl与KCl的混合溶剂，其中，NaCl与KCl的比例为40:60至60:40之间，混合溶剂的加入量为铝液的2%~5%，所述精炼的时间为30~60分钟，采用的精炼剂为Al。

[0008]在其中一种实施例中，所述铸轧的温度为685~695℃，铸轧速度为850~1050mm/min，铸轧区的长度为55~65mm，冷却水流量为100~150m³/h，进出口水温差为10~15℃，液面高度为550~650mm;

所述铸轧后的铝板厚度为3~8mm。

[0009]在其中一种实施例中，所述第一次冷轧后的铝板厚度为0.2~0.4mm，所述第二次冷轧后铝箔半成品的厚度为0.012~0.028mm，所述两次退火中第一次退火的温度为420~440℃，时间为5~8小时，第一次退火后晶粒直径小于等于0.12mm，第二次退火的温度为380~420℃，时间为5~8小时，第二次退火后晶粒直径小于等于0.09mm。

[0010]在其中一种实施例中，所述将各时刻所有网格单元划分为多个应力区域，包括：

计算各时刻铝箔半成品所有位置的应力的模值的均值与离散程度，将所述模值的均值与所述离散程度的和值作为第一阈值，将所述模值的均值与所述离散程度的差值作为第二阈值;

计算各时刻各网格单元内所有位置的应力的模值的均值，记为第一均值，将所述第一均值大于所述第一阈值的网格单元作为高应力区，将所述第一均值小于所述第二阈值的网格单元作为低应力区，将除高应力区与低应力区之外的网格单元作为中应力区。

[0011]在其中一种实施例中，所述应力分布因子的确定包括：

基于各网格单元内所有位置的应力，获取各网格单元的合成应力，计算各网格单元的合成应力的梯度，所述应力分布因子为所述梯度的模与所述预设权重的融合结果;

属于所述高应力区的所有网格单元的应变权重的确定包括：将属于高应力区的所有网格单元的轧制力的模组成第一序列，将属于高应力区的所有网格单元的合成应力的模组成第二序列，所述应变权重为所述第一序列与所述第二序列的相关性。

[0012]在其中一种实施例中，所述精轧过程中各时刻铝箔半成品的平坦度的确定包括：

计算各网格单元的应力分布因子与对应的应变权重的乘积的归一化结果，计算各网格单元内所有预设位置的平坦度的均值，记为第二均值，计算各网格单元的所述归一化结果与所述第二均值的相乘结果，所述各时刻铝板的平坦度为各时刻所有网格单元的所述相乘结果的均值;

所述精轧后得到铝箔材料的厚度为0.0042~0.006mm。

[0013]第二方面，本申请实施例还提供了一种高性能铝箔材料，采用上述任意一项所述制备方法制得。

[0014]本申请至少具有如下有益效果：

本申请通过将铝液放入精炼炉中采用活性气体和惰性气体混合的方式进行精炼;将精炼后的铝液采用铸轧机进行铸轧;将铸轧后得到的铝板进行冷轧，所述冷轧包括第一次冷轧与第二次冷轧，得到铝箔半成品;其中，所述第一次冷轧后进行两次退火;对铝箔半成品进行精轧，在精轧的过程中，采集铝箔半成品各预设位置处各时刻的平坦度;测量铝箔半成品各位置各时刻的应力和轧制力;将铝箔半成品均匀划分为各网格单元，基于各网格单元中各时刻所有位置的应力的分布，将各时刻所有网格单元划分为高应力区、中应力区和低应力区;通过对铝箔半成品进行区域的划分，提高了后续应力分析的准确度，以及对高应力区分配更高的关注度;分析各时刻各网格单元内所有位置应力的变化速率，结合各时刻各网格单元的预设权重，得到各时刻各网格单元的应力分布因子;应力分布因子反映了各网格单元内应力的整体分布情况，间接体现了此刻冷轧时轧制力的适配程度，提高了精轧过程中轧制力调控的可靠性;分析各时刻属于高应力区的所有网格单元的应力与轧制力的相关关系，得到各时刻属于高应力区的所有网格单元的应变权重，相应的，获取各时刻属于中应力区以及属于低应力区的所有网格单元的应变权重;应变权重反映了网格单元的应力与轧制力之间的相互影响关系，提高了轧制力调控的准确度;结合各时刻各网格单元的应力分布因子与应变权重，对各时刻各网格单元内所有预设位置的平坦度均值进行修正，获取精轧过程中各时刻铝箔半成品的平坦度;避免了铝箔半成品不同区域所受应力不同，对平坦度测量造成误差的问题，提高了铝箔半成品平坦度测量的准确度;基于精轧过程中各时刻铝箔半成品的平坦度与目标平坦度的误差，利用控制算法对精轧过程中各时刻的轧制力进行调控;提高了轧制力调控的合理度与准确度;精轧后得到铝箔材料，提高了铝箔材料的性能。

附图说明

[0015]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

[0016]图1为本申请一个实施例提供的一种高性能铝箔材料制备方法的步骤流程图;

图2为铝箔材料平坦度示意图。

具体实施方式

[0017]为了更进一步阐述本申请为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本申请提出的一种高性能铝箔材料及其制备方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一个或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

[0018]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

[0019]下面结合附图具体的说明本申请所提供的一种高性能铝箔材料及其制备方法的具体方案。

[0020]实施例1

请参阅图1，其示出了本申请实施例1提供的一种高性能铝箔材料制备方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：

S1，将铝液放入精炼炉中采用活性气体和惰性气体混合的方式进行精炼。

[0021]本实施例中制备铝箔材料的原料包括：Si：0.10~0.13%，Fe：0.40~0.45%，Cu：0.01%，Mn：0.01%，Mg：0.005%，Zn：0.03%，Ti：0.01~0.03%，Al：99.35%。将所有原料按其重量百分比放入熔炼炉中进行熔炼，得到铝液;所述铝液中可能含有不可避免的杂质。

[0022]然后将铝液放入精炼炉进行精炼，本实施例使用活性气体加惰性气体的混合精炼方式，以达到最佳净化效果。活性气体为氯气，氯气的添加量为铝熔体的5%，其与铝熔体反应生成的氯化铝气体能够有效带出氢气和部分细小夹杂物。氯气除与铝发生反应生成氯化铝外，还会与熔体中的氢发生反应生成HCl，这种反应迅速、去气快。因此氯气精炼兼有物理去气和化学去气的作用，精炼效果比较好。惰性气体为氩气，氩气的流量控制在10L/min，利用其惰性和良好的搅拌作用，促进铝液中的气体和夹杂物上浮去除。

[0023]在铝液精炼的过程中，采用的溶剂为NaCl-KCl系熔剂，本实施例中NaCl与KCl的比例为40:60，NaCl-KCl系熔剂的加入量为铝熔体的2%，采用的精炼剂为Al，精炼剂的添加量为2kg/t，精炼过程持续30分钟，期间需通过强力搅拌器确保精炼剂在铝液中均匀分散，充分发挥其净化作用。

[0024]S2，将精炼后的铝液采用铸轧机进行铸轧;将铸轧后得到的铝板进行冷轧，所述冷轧包括第一次冷轧与第二次冷轧，得到铝箔半成品;其中，所述第一次冷轧后进行两次退火。

[0025]将精炼后的铝液流入铸轧机前箱，本实施例中铸轧机前箱液面高度为550mm，前箱液面高度需精确控制在±2mm范围内，轧辊直径为800mm，铸轧区长度为55mm，铸轧温度为685℃，铸轧速度为850mm/min。

[0026]铸轧过程中的冷却强度通过控制轧辊内部冷却水的流量和进出口水温差来实现，冷却水流量在100m³/h，进出口水温差保持在10℃，确保轧辊表面温度均匀且稳定，使铝液在合适的冷却速率下凝固结晶，获得良好的组织和性能。

[0027]铝液铸轧后得到的铝板厚度为8mm。

[0028]然后，将铸轧后的铝板采用单机架轧机进行冷轧，所述冷轧分为两次，即第一次冷轧和第二次冷轧，道次加工率的分配是冷轧工艺的关键环节。首道次加工率依据板坯厚度和合金特性进行精确设定，在第一次冷轧时，本实施例中首道次加工率为22%，后续道次加工率逐步递减，递减幅度根据合金的加工硬化特性和产品最终厚度要求确定，本实施例中每道次递减2%，冷轧道次为8道次。

[0029]在第二次冷轧时，首道次加工率为21%，后续道次加工率逐步递减，本实施例中每道次递减2%，冷轧道次为6道次。

[0030]第一次冷轧后得到的铝板厚度为0.4mm，将第一次冷轧后得到的铝板记为第一铝板，对第一铝板进行两次退火，第一次退火的温度为420℃，时间为5小时，第一次退火后晶粒直径小于等于0.12mm，第二退火的温度为380℃，时间为5小时，第二次退火后晶粒直径小于等于0.09mm。

[0031]将第二次冷轧后的铝板记为铝箔半成品，铝箔半成品的厚度为0.028mm。

[0032]S3，对铝箔半成品进行精轧，在精轧的过程中，采集铝箔半成品各预设位置处各时刻的平坦度;测量铝箔半成品各位置各时刻的应力和轧制力。

[0033]将得到的铝箔半成品进行精轧，所述精轧也为冷轧，精轧道次为4道次，首道次加工率为20%，后续道次加工率逐步递减，本实施例中每道次递减2%，在精轧的过程中，在冷轧机的出口侧，沿铝箔半成品宽度方向安装SI-FLAT非接触式板型仪，由于铝箔半成品宽度方向的中心部分应力变化较缓，而边缘部分应力变化较大，因此本实施例以铝箔半成品宽度方向的中心位置为参考点，从参考点向两侧依次分布传感器，其中，前10个传感器的间距为60mm，接下来50个传感器的间距是30mm，最后50个传感器的间距是15mm，SI-FLAT非接触式板型仪共有110个传感器，各传感器分别采集对应位置的平坦度。

[0034]需要说明的是，铝箔半成品宽度方向的中心位置不安装传感器，传感器安装的个数以及传感器之间的间距实施者均可根据实际情况自行设定，只需保证靠近参考点位置的传感器间距较大，中间的次之，靠近边缘位置的传感器间距最小，所述前10个传感器即为参考点的左右两侧分别5个传感器，接下来50个传感器和最后50个传感器与前10个传感器相同的分布方式。

[0035]其次，在精轧的过程中，在铝箔半成品的上方沿其宽度方向等间隔的安装N个激光干涉仪，测量铝箔半成品上各激光干涉仪对应位置的应力，本实施例这种N=10，实施者可根据实际情况自行设定，本实施例在此不做限制。在冷轧机内安装力学传感器，实时采集冷轧过程中各时刻的轧制力，由于轧制过程为动态的，因此，各时刻的轧制力对应了铝箔半成品上的各位置。

[0036]本实施例中平坦度、应力、轧制力均为同步采集，采集频率为10Hz，实施者可根据实际情况自行设定。

[0037]S4，将铝箔半成品均匀划分为各网格单元，基于各网格单元中各时刻所有位置的应力的分布，将各时刻所有网格单元划分为高应力区、中应力区和低应力区。

[0038]在扎制过程中铝板会出现平坦度的变化，从而导致铝板不符合要求，而轧制力的分布不均是关键的因素，若轧辊磨损程度不同，在冷轧时对铝板的压力就会不一致，导致板材在宽度方向受力不均，进而引发平坦度变化。比如，轧辊中部磨损严重时，铝板中部受压大，易出现中凸现象。

[0039]因此，在冷轧过程中，轧制力与铝板平坦度密切相关。当轧制力发生变化时，会直接影响铝板内部的应力分布，进而改变铝板的变形情况，最终反映在铝板的平坦度上。由于较大的轧制力会使板材在冷轧过程中产生更大的塑性变形。如果轧制力不均匀，例如，轧辊磨损程度不一致或轧制工艺参数设置不当，会导致铝板在宽度方向上的变形不均匀。在这种情况下，铝板的某些区域可能会受到过度挤压，而其他区域则变形不足，从而产生应力集中，引发铝板缺陷，如边部波浪、中凸或中凹等，使得平坦度变差。

[0040]在实际生产中，可以根据铝板的平坦度的变化来调整轧制力。因为平坦度是铝板板形质量的直观反映，通过实时监测铝板的平坦度指标。当检测到平坦度超出预定的标准范围时，说明铝板的板形出现了问题，很可能是由于轧制力不合理导致的。此时，可以通过调整轧辊的压下量或轧制力的大小来改善铝板的变形情况，从而使平坦度恢复到合格范围内。例如，如果铝板出现中凸的板形缺陷，表明铝板中部受到的轧制力过大，可以适当减小轧辊的压下量或降低整体轧制力，使板材在宽度方向上的变形更加均匀，进而提高铝板的平坦度，从而达到板型控制的目的。

[0041]然而现有技术中大多忽略了不同位置的变形情况对板型的影响程度是不同的，造成平坦度的采集存在误差，进而影响冷轧过程中轧制力的控制。在冷轧过程中，铝箔的纵向纤维在宽度方向呈现不均匀的伸长率时，各纤维因伸长程度的差异而相互牵拉，由此催生的内应力，即残余应力。该残余应力在板带横向的分布呈现非均衡态，拉应力与压应力并存。当横向某区域所承受的压应力超过铝板自身的临界屈服应力阈值之时，铝板将产生变形;相反，若未达到阈值，虽然还没有产生变形，但内部仍然存在应力不均的现象。因此，通过冷轧过程中板材的应力变化计算权重，可以更好地反应铝板不同位置的应力变化情况。

[0042]基于上述分析，本实施例首先将铝箔半成品均匀划分为M个网格单元，计算各时刻铝箔半成品所有位置的应力的模值的均值与离散程度，将所述模值的均值与所述离散程度的和值作为第一阈值，将所述模值的均值与所述离散程度的差值作为第二阈值;

然后，计算各时刻各网格单元内所有位置的应力的模值的均值，记为第一均值，将所述第一均值大于所述第一阈值的网格单元作为高应力区，将所述第一均值小于所述第二阈值的网格单元作为低应力区，将除高应力区与低应力区之外的网格单元作为中应力区。

[0043]需要说明的是，本实施例中M=20，实施者可根据实际情况自行设定，所述离散程度的计算方式为标准差，实施者可自行选择现有其他可行的离散程度计算方式，例如，方差、变异系数等。

[0044]S5，分析各时刻各网格单元内所有位置应力的变化速率，结合各时刻各网格单元的预设权重，得到各时刻各网格单元的应力分布因子。

[0045]在进行铝板的板型控制时，应力大的区域往往是质量问题的高发区域。例如，在铝箔生产中，应力集中区域容易产生裂纹、褶皱等缺陷。将这些应力大的区域赋予较大权重，可以使质量控制更加聚焦在这些关键区域。分别为不同的应力区域设置基础权重，本实施例中，属于高应力区的网格单元的基础权重为0.5，属于中应力区的网格单元的基础权重为0.3，属于低应力区的基础权重为0.2。

[0046]其次，计算各时刻各网格单元的应力分布因子，具体为：基于各网格单元内所有位置的应力，获取各网格单元的合成应力，计算各网格单元的合成应力的梯度，所述应力分布因子为所述梯度的模与所述预设权重的融合结果;

应当理解的是，融合表示将多个变量进行结合，具体可采用相加、相乘、加乘混合的方式。

[0047]本实施例中，针对各时刻，将各网格单元内测量得到的所有应力，通过力的合成，得到各网格单元的合成应力，计算各网格单元的合成应力的梯度，所述应力分布因子为所述梯度的模与其对应的基础权重的乘积。其中，力的合成及梯度的计算为现有公知技术。

[0048]S6，分析各时刻属于高应力区的所有网格单元的应力与轧制力的相关关系，得到各时刻属于高应力区的所有网格单元的应变权重，相应的，获取各时刻属于中应力区以及属于低应力区的所有网格单元的应变权重。

[0049]在冷轧过程中，轧制力和应力之间存在着密切的相互影响关系。轧制力是导致板材产生应力的重要外部因素。当轧制力作用于板材时，板材会发生塑性变形，根据材料的力学性能和变形规律，这种变形会在板材内部引发应力。例如，在冷轧初期，随着轧制力的逐渐增加，板材内部的应力也会相应地上升。较大的轧制力会使板材的纤维组织发生拉伸、压缩和弯曲等变形，从而产生复杂的应力状态，包括纵向应力、横向应力和剪切应力等。

[0050]应力的分布和大小又会反过来影响冷轧过程。如果板材内部应力分布不均匀，如存在局部应力集中的情况，会改变板材在冷轧过程中的变形行为。应力集中区域的材料可能会更早地达到屈服极限，发生过度变形，这可能导致板材出现板形缺陷，如边部波浪、中凸或中凹等。这些板形缺陷会进一步影响轧制力的分布，使得轧制力在板材宽度方向上不再均匀，加剧了应力的不均匀性。

[0051]在实际生产中，这种相互影响要求精确控制轧制力，以获得合理的应力分布，保证板材的质量。同时，通过监测应力的变化情况，也可以及时调整轧制力，维持稳定的冷轧过程，实现对板材板形和性能的有效控制。

[0052]因此，针对各时刻，本实施例将属于高应力区的所有网格单元的轧制力的模组成第一序列，将属于高应力区的所有网格单元的合成应力的模组成第二序列，计算第一序列与第二序列的相关性，作为各时刻属于高应力区的所有网格单元的应变权重。

[0053]本实施例中所述相关性的计算均采用皮尔逊相关系数，实施者可自行选择其他相似性计算方法，如余弦相似性等。

[0054]针对各时刻，本实施例将属于中应力区的所有网格单元的轧制力的模组成第三序列，将属于中应力区的所有网格单元的合成应力的模组成第四序列，计算第三序列与第四序列的相关性，作为各时刻属于中应力区的所有网格单元的应变权重;

针对各时刻，本实施例将属于低应力区的所有网格单元的轧制力的模组成第五序列，将属于低应力区的所有网格单元的合成应力的模组成第六序列，计算第五序列与第六序列的相关性，作为各时刻属于低应力区的所有网格单元的应变权重。

[0055]S7，结合各时刻各网格单元的应力分布因子与应变权重，对各时刻各网格单元内所有预设位置的平坦度均值进行修正，获取精轧过程中各时刻铝箔半成品的平坦度。

[0056]本实施例根据各时刻各网格单元的应力分布因子与应变权重，对各时刻各网格单元内所有预设位置的平坦度均值进行修正，具体为：计算各网格单元的应力分布因子与对应的应变权重的乘积的归一化结果，计算各网格单元内所有预设位置的平坦度的均值，记为第二均值，计算各网格单元的所述归一化结果与所述第二均值的相乘结果，精轧过程中各时刻铝箔半成品的平坦度为各时刻所有网格单元的所述相乘结果的均值。

[0057]需要说明的是，所述归一化结果本实施例采用Sigmoid函数进行获取，实施者可自行选择现有其他可行的归一化方法，本实施例在此不做限制。

[0058]S8，基于精轧过程中各时刻铝箔半成品的平坦度与目标平坦度的误差，利用控制算法对精轧过程中各时刻的轧制力进行调控。

[0059]本实施例根据目标平坦度和各时刻铝箔半成品的平坦度之间的误差，使用PID(Proportional Integral Derivative)控制算法控制精轧过程中各时刻轧制力的大小，轧制力的控制范围为30-45MPa，其中，本实施例中PID控制算法的比例系数设置为0.1，积分系数设置为0.3，微分系数设置为0.05，实施者可根据实际情况自行设定，PID控制算法为现有公知技术，具体内容不再赘述。本实施例中目标平坦度为2IU，其中，1IU=10μm/m。

[0060]精轧结束后得到本实施例1的铝箔材料，厚度为0.006mm。铝箔材料平坦度示意图如图2所示。

[0061]实施例2

请参阅图1，其示出了本申请实施例2提供的一种高性能铝箔材料制备方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：

S1，将铝液放入精炼炉中采用活性气体和惰性气体混合的方式进行精炼。

[0062]本实施例中制备铝箔材料的原料包括：Si：0.10~0.13%，Fe：0.40~0.45%，Cu：0.01%，Mn：0.01%，Mg：0.005%，Zn：0.03%，Ti：0.01~0.03%，Al：99.35%。将所有原料按其重量百分比放入熔炼炉中进行熔炼，得到铝液;所述铝液中可能含有不可避免的杂质。

[0063]然后将铝液放入精炼炉进行精炼，本实施例使用活性气体加惰性气体的混合精炼方式，以达到最佳净化效果。活性气体为氯气，氯气的添加量为铝熔体的8%，其与铝熔体反应生成的氯化铝气体能够有效带出氢气和部分细小夹杂物。氯气除与铝发生反应生成氯化铝外，还会与熔体中的氢发生反应生成HCl，这种反应迅速、去气快。因此氯气精炼兼有物理去气和化学去气的作用，精炼效果比较好。惰性气体为氩气，氩气的流量控制在15L/min，利用其惰性和良好的搅拌作用，促进铝液中的气体和夹杂物上浮去除。

[0064]在铝液精炼的过程中，采用的溶剂为NaCl-KCl系熔剂，本实施例中NaCl与KCl的比例为40:40，NaCl-KCl系熔剂的加入量为铝熔体的4%，采用的精炼剂为Al，精炼剂的添加量为2kg/t，精炼过程持续45分钟，期间需通过强力搅拌器确保精炼剂在铝液中均匀分散，充分发挥其净化作用。

[0065]S2，将精炼后的铝液采用铸轧机进行铸轧;将铸轧后得到的铝板进行冷轧，所述冷轧包括第一次冷轧与第二次冷轧，得到铝箔半成品;其中，所述第一次冷轧后进行两次退火。

[0066]将精炼后的铝液流入铸轧机前箱，本实施例中铸轧机前箱液面高度为600mm，前箱液面高度需精确控制在±2mm范围内，轧辊直径为800mm，铸轧区长度为60mm，铸轧温度为690℃，铸轧速度为950mm/min。

[0067]铸轧过程中的冷却强度通过控制轧辊内部冷却水的流量和进出口水温差来实现，冷却水流量在130m³/h，进出口水温差保持在13℃，确保轧辊表面温度均匀且稳定，使铝液在合适的冷却速率下凝固结晶，获得良好的组织和性能。

[0068]铝液铸轧后得到的铝板厚度为5mm。

[0069]然后，将铸轧后的铝板采用单机架轧机进行冷轧，所述冷轧分为两次，即第一次冷轧和第二次冷轧，道次加工率的分配是冷轧工艺的关键环节。首道次加工率依据板坯厚度和合金特性进行精确设定，在第一次冷轧时，本实施例中首道次加工率为22%，后续道次加工率逐步递减，递减幅度根据合金的加工硬化特性和产品最终厚度要求确定，本实施例中每道次递减2%，冷轧道次为8道次。

[0070]在第二次冷轧时，首道次加工率为21%，后续道次加工率逐步递减，本实施例中每道次递减2%，冷轧道次为6道次。

[0071]第一次冷轧后得到的铝板厚度为0.3mm，将第一次冷轧后得到的铝板记为第一铝板，对第一铝板进行两次退火，第一次退火的温度为430℃，时间为6.5小时，第一次退火后晶粒直径小于等于0.12mm，第二退火的温度为400℃，时间为6.5小时，第二次退火后晶粒直径小于等于0.09mm。

[0072]将第二次冷轧后的铝板记为铝箔半成品，铝箔半成品的厚度为0.020mm。

[0073]剩余步骤采用与本申请实施例1完全相同的步骤，最终得到本申请实施例2的铝箔材料的厚度为0.0050mm。

[0074]实施例3

请参阅图1，其示出了本申请实施例3提供的一种高性能铝箔材料制备方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：

S1，将铝液放入精炼炉中采用活性气体和惰性气体混合的方式进行精炼。

[0075]本实施例中制备铝箔材料的原料包括：Si：0.10~0.13%，Fe：0.40~0.45%，Cu：0.01%，Mn：0.01%，Mg：0.005%，Zn：0.03%，Ti：0.01~0.03%，Al：99.35%。将所有原料按其重量百分比放入熔炼炉中进行熔炼，得到铝液;所述铝液中可能含有不可避免的杂质。

[0076]然后将铝液放入精炼炉进行精炼，本实施例使用活性气体加惰性气体的混合精炼方式，以达到最佳净化效果。活性气体为氯气，氯气的添加量为铝熔体的10%，其与铝熔体反应生成的氯化铝气体能够有效带出氢气和部分细小夹杂物。氯气除与铝发生反应生成氯化铝外，还会与熔体中的氢发生反应生成HCl，这种反应迅速、去气快。因此氯气精炼兼有物理去气和化学去气的作用，精炼效果比较好。惰性气体为氩气，氩气的流量控制在20L/min，利用其惰性和良好的搅拌作用，促进铝液中的气体和夹杂物上浮去除。

[0077]在铝液精炼的过程中，采用的溶剂为NaCl-KCl系熔剂，本实施例中NaCl与KCl的比例为60:40，NaCl-KCl系熔剂的加入量为铝熔体的5%，采用的精炼剂为Al，精炼剂的添加量为2kg/t，精炼过程持续60分钟，期间需通过强力搅拌器确保精炼剂在铝液中均匀分散，充分发挥其净化作用。

[0078]S2，将精炼后的铝液采用铸轧机进行铸轧;将铸轧后得到的铝板进行冷轧，所述冷轧包括第一次冷轧与第二次冷轧，得到铝箔半成品;其中，所述第一次冷轧后进行两次退火。

[0079]将精炼后的铝液流入铸轧机前箱，本实施例中铸轧机前箱液面高度为650mm，前箱液面高度需精确控制在±2mm范围内，轧辊直径为800mm，铸轧区长度为65mm，铸轧温度为695℃，铸轧速度为1050mm/min。

[0080]铸轧过程中的冷却强度通过控制轧辊内部冷却水的流量和进出口水温差来实现，冷却水流量在150m³/h，进出口水温差保持在15℃，确保轧辊表面温度均匀且稳定，使铝液在合适的冷却速率下凝固结晶，获得良好的组织和性能。

[0081]铝液铸轧后得到的铝板厚度为3mm。

[0082]然后，将铸轧后的铝板采用单机架轧机进行冷轧，所述冷轧分为两次，即第一次冷轧和第二次冷轧，道次加工率的分配是冷轧工艺的关键环节。首道次加工率依据板坯厚度和合金特性进行精确设定，在第一次冷轧时，本实施例中首道次加工率为22%，后续道次加工率逐步递减，递减幅度根据合金的加工硬化特性和产品最终厚度要求确定，本实施例中每道次递减2%，冷轧道次为8道次。

[0083]在第二次冷轧时，首道次加工率为21%，后续道次加工率逐步递减，本实施例中每道次递减2%，冷轧道次为6道次。

[0084]第一次冷轧后得到的铝板厚度为0.2mm，将第一次冷轧后得到的铝板记为第一铝板，对第一铝板进行两次退火，第一次退火的温度为440℃，时间为8小时，第一次退火后晶粒直径小于等于0.12mm，第二退火的温度为420℃，时间为8小时，第二次退火后晶粒直径小于等于0.09mm。

[0085]将第二次冷轧后的铝板记为铝箔半成品，铝箔半成品的厚度为0.012mm。

[0086]剩余步骤采用与本申请实施例1完全相同的步骤，最终得到本申请实施例3的铝箔材料的厚度为0.0042mm。

[0087]对比例1

在本申请实施例1中将轧制力设定为40MPa，并不对精轧过程中的轧制力进行调整，其余按照与本申请实施例1完全相同的步骤与参数，得到对比例1制备的铝箔材料。

[0088]对比例2

在本申请实施例2中将轧制力设定为40MPa，并不对精轧过程中的轧制力进行调整，其余按照与本申请实施例2完全相同的步骤与参数，得到对比例2制备的铝箔材料。

[0089]对比例3

在本申请实施例3中将轧制力设定为40MPa，并不对精轧过程中的轧制力进行调整，其余按照与本申请实施例3完全相同的步骤与参数，得到对比例3制备的铝箔材料。

[0090]通过激光位移传感器测量本申请各实施例及各对比例的铝箔材料的平坦度，具体结果如表1所示。

[0091]表1 实施例及对比例平坦度对比结果

实施例与对比例平均平坦度(IU)实施例11.8实施例21.5实施例31.2对比例13.1对比例22.6对比例33.7

通过表1可以看出，通过对精轧过程中轧制力的调整，获得了平坦度更低的铝箔材料，提升了铝箔材料的性能。

[0092]基于与上述方法相同的发明构思，本申请实施例还提供了一种高性能铝箔材料，采用上述一种高性能铝箔材料制备方法中任意一项所述制备方法制得。

[0093]需要说明的是：上述本申请实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

[0094]本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

[0095]以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

说明书附图(2)