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1、第13卷第5期中國有色金屬學(xué)報2003年10月Vol.13No.5TheChineseJournalofNonferrousMetalsOct.2003文章編號:10040609(2003)05107106①熱型連鑄單晶銅的性能111111222丁雨田,許廣濟(jì),郭法文,寇生中,蘭曄峰,丁宗富,劉廣林,封存利,楊新山(1.甘肅理工大學(xué)甘肅省有色金屬新材料省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗室,蘭州730050;2.焦作市森格高新材料有限責(zé)任公司,焦作454001)摘要:利用自制的熱型連鑄設(shè)備生產(chǎn)了單晶銅棒材,對其鑄態(tài)、冷加工態(tài)、退火態(tài)的力學(xué)性能與電學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)的測試與
2、研究。結(jié)果表明:和多晶銅相比,單晶銅在鑄態(tài)時具有良好的塑性和較低的電阻率,并具有優(yōu)異的室溫延展性,其延伸率可達(dá)6100%以上;冷拉拔加工后單晶銅表現(xiàn)出更大的加工硬化現(xiàn)象,但采用合理的退火工藝可使其加工硬化得到緩解。關(guān)鍵詞:熱型連鑄;單晶銅;延展性;電阻率中圖分類號:TG249文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A隨著電子工業(yè)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,超細(xì)、用,關(guān)于其加工工藝也少有報道,因此對單晶材料高保真?zhèn)鬏攲?dǎo)線的用量不斷增加,對導(dǎo)體金屬的性的性能和深加工工藝進(jìn)行系統(tǒng)的研究已經(jīng)迫在眉睫。能提出了越來越高的要求。普通多晶銅材已經(jīng)難于表1定向凝固和非定向凝固銅合金的拉絲性能滿足這種要求
3、,單晶銅材由于消除了橫向晶界,使Table1Wiredrawingpropertiesofunidirectionally其具有良好的保真性能,因而具有廣闊的應(yīng)用前andnon2unidirectionallysolidifiedcopperalloys[1,2]景。超微細(xì)銅線(直徑小于0.05mm)的市場需MassofbreakingMassofbreaking求也在逐年增大,但由于其加工難度大,對原材料CualloyUnidirectionallyofwireinofwireinornotwiredrawing/wirecurlling/(g·s-1
4、)(g·s-1)的要求比較高。目前國內(nèi)電纜行業(yè)擁有低氧銅桿的連鑄連軋生產(chǎn)線,也有浸涂成型和上引法的無氧銅99.99%CuYes1010900桿生產(chǎn)線,所產(chǎn)出的銅桿其內(nèi)部組織不均勻,細(xì)線Cu20.1%AgYes1530830拉制非常困難。在采用1800m/min以上的拉絲速Cu20.1%SnYes14001010度時,國外先進(jìn)技術(shù)拉制1kgd0.02mm的銅絲99.99%CuNo210150最多斷頭一次,而我國拉制規(guī)定長度的d0.04mmCu20.1%AgNo540320以下的銅線時較困難,尤其是很難拉制規(guī)定長度的Cu20.1%SnNo400400d0.0
5、2mm及以下的銅絲,有的雖已制造成漆包線產(chǎn)品,但在用戶引進(jìn)的高速繞線或自動嵌線設(shè)備上應(yīng)用時,也因材料韌性較差而容易斷線。Yoshiharu1實(shí)驗[3]等比較了定向凝固與非定向凝固銅桿在拉制d0.02mm的超微細(xì)線時的拉絲性能,見表1。由圖單晶銅鑄態(tài)試樣在自制的橫引式熱型連鑄設(shè)備[10]8可以看出,具有定向凝固組織的銅桿表現(xiàn)出優(yōu)越上制備,連鑄速度為20mm/min,所得鑄棒的的拉絲性能。熱型連鑄技術(shù)是一種工程化的定向凝直徑為6mm。以制備的單晶銅鑄棒為原材料,在[49]拉絲機(jī)上進(jìn)行冷拉拔,中間不進(jìn)行退火處理,最終固技術(shù),應(yīng)用此項技術(shù)可以生產(chǎn)長度不受限制的單
6、晶銅桿。單晶銅材以其良好的塑性,在超微細(xì)得到不同壓下率的單晶銅試樣。靜拉伸試驗在AG2線加工方面具有較大的優(yōu)勢,無疑可為超微細(xì)絲的10TA萬能試驗機(jī)上進(jìn)行,標(biāo)距100mm。退火試驗生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)銅桿。雖然單晶銅桿在生產(chǎn)上述材料在管式爐中進(jìn)行,為防止試樣氧化而通氬氣進(jìn)行保時具有明顯的優(yōu)勢,但目前單晶銅還很少得到應(yīng)護(hù)。試樣電阻在QJ36型四點(diǎn)式雙臂電橋上進(jìn)行測①基金項目:甘肅省自然科學(xué)基金資助項目(ZS9812A2220552C)收稿日期:20020915;修訂日期:20021202作者簡介:丁雨田(1962),男,教授,博士通訊聯(lián)系人:丁雨田,教授,博士;電
7、話:09312757285;Email:dingyt@gsut.edu.cn·1072·中國有色金屬學(xué)報2003年10月量,標(biāo)距為200mm。為便于分析比較,對國內(nèi)某廠采用上引法生產(chǎn)的普通多晶銅試樣在相同試驗條件下進(jìn)行了性能測試。2結(jié)果與分析2.1鑄態(tài)單晶銅的性能表2所列為本研究中單晶銅桿性能實(shí)測值、國際標(biāo)準(zhǔn)ISO4738—1982(E)、國標(biāo)GB3951—89、美國南線公司銅線桿實(shí)測值及國內(nèi)某廠生產(chǎn)的銅線桿實(shí)測值。從表中可以看出,單晶銅桿的各項性能均高于國標(biāo)、國際標(biāo)準(zhǔn),也優(yōu)于國內(nèi)外廠家生產(chǎn)的非定向凝固組織銅線桿。圖1所示為單晶銅與多晶銅靜拉伸斷口形貌。
8、由圖1(a)可見,單晶銅鑄棒的斷口具有明顯的塑性變形特征,其斷口呈扁尖狀。這種扁
