連續(xù)定向凝固方式制備柱狀晶銅棒

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1、摘要連續(xù)定向凝固方式可以制備具有連續(xù)柱狀晶組織的銅桿。采用這種方式制備的銅桿具有優(yōu)良的塑性加工性能，將其進行后續(xù)冷塑性加工，可以得到廣泛的應用。本課題通過采用真空熔煉和氬氣保護下的連續(xù)定向凝固方式，通過不同牽引速率，制得不同金相組織的純銅桿，經(jīng)過晶相組織觀察表明，在該設備條件下，牽引速率（凝固速率）為0.3~0.5mms時制備出直徑Φ15.7mm具有連續(xù)柱狀晶組織的純銅桿。對桿坯進行多道次冷拉拔試驗，表明連續(xù)柱狀晶組織在拉拔過程中發(fā)生晶體取向變化。并作X射線衍射試驗，分析鑄態(tài)連續(xù)柱狀晶和塑性變形條件下晶體取向及變化，表明本次定向凝固實驗所得鑄態(tài)連續(xù)柱狀晶銅主要晶體取向為[1

2、11]方向，次主要取向為[200]。連續(xù)柱狀晶組織在塑性變形過程中隨著變形量的增大，出現(xiàn)大量孿晶，柱狀晶晶粒拉伸為細小纖維晶，并且在拉拔變形過程中，晶體取向不斷發(fā)生變化；不同拉拔態(tài)下銅桿經(jīng)過拉伸試驗發(fā)現(xiàn)，鑄態(tài)連續(xù)柱狀晶拉伸試樣表面及斷口出現(xiàn)大量滑移帶，說明連續(xù)柱狀晶組織銅桿塑性變形時是以孿生和滑移方式進行。達到一定冷加工狀態(tài)的連續(xù)柱狀晶純銅，進行再次塑性變形時，由于產(chǎn)生加工硬化，彈性變形幾乎為0，這種加工硬化現(xiàn)象隨著塑性變形量的進一步加，其增加效果逐漸減弱。關鍵詞：連續(xù)定向凝固，柱狀晶，銅桿，塑性變形MicrostructureandPropertiesofContinuo

3、usUnidirectionalSolidificationCopperWiresAbstract（摘要等修改完之后再翻譯）TheKeyWords：UnidirectionalSolidification，Columnarcrystal，CopperRod，PlasticDeformation目錄摘要-1-Abstract-2-引言-5-1.研究背景-7-1．1連續(xù)定向凝固技術原理及發(fā)展-7-1.1.1連續(xù)定向凝固技術原理-7-1.1.2傳統(tǒng)定向凝固技術-9-1.1.3定向凝固技術現(xiàn)狀-10-1.2定向凝固材料及其特性-12-1.3冷強加工技術-13-1.4定向凝固純銅的冷

4、強加工-13-1.5晶體的塑性變形-15-1.5.1單晶體的塑性變形方式-15-1.5.2多晶體變形的協(xié)調(diào)方式-17-1.5.3多晶體塑性變形的微觀特點-19-1.6純銅多晶體變形的研究-20-2.課題研究內(nèi)容與方法-24-2.1研究內(nèi)容-24-2.2研究方案-24-2.3技術路線-25-2.4連續(xù)定向凝固實驗裝置-25-2.4.1實驗設備-26-2.4.1工作原理-32-2.4.2實驗注意事項-32-2.5金相組織觀察-33-2.5.1金相觀察實驗設備-33-2.5.2試樣制備與觀察-34-2.6冷拉拔試驗-34-2.7XRD方法觀測晶體取向-34-2.7.1XRD實驗設

5、備-35-2.7.2XRD試樣制備-35-2.8塑性變形后銅桿的力學性能測試-35-3.連續(xù)定向凝固柱狀晶銅桿的制備及組織分析-37-3.1連續(xù)柱狀晶銅桿的制備-37-3.2不同制備條件下的試樣組織-40-3.3小結-47-4連續(xù)柱狀晶純銅冷拉拔試驗-48-4.1實驗過程-48-4.2不同冷拉拔態(tài)下組織觀察-50-4.3小結-55-5鑄態(tài)及拉拔態(tài)下試樣的X射線衍射實驗-56-5.1實驗結果及分析-56-5.2小結-60-6連續(xù)柱狀晶純銅不同冷拉拔態(tài)下拉伸試驗-61-6.1實驗過程-61-6.2實驗結果及分析-63-6.3小結-68-結論-69-參考文獻-70-引言近年來，隨

6、著經(jīng)濟水平的提升，以及科技以前所未有的速度發(fā)展，半導體技術、集成電路技術的快速發(fā)展和電子元器件的質(zhì)量不斷提升，使得對網(wǎng)絡、通信、音視頻設備和高清晰度電子產(chǎn)品的品質(zhì)要求越來越高，必然要求零部件向小型化、精密型方向發(fā)展。因此，作為信息傳輸神經(jīng)的細線、薄箔、標板及電纜等材料的質(zhì)量就顯得日益突出。具有定向凝固組織或柱狀晶（單晶）組織的高純優(yōu)質(zhì)銅桿，因為消除了橫向晶界，沒有偏析、夾雜和氣孔等缺陷，在生產(chǎn)超微細銅絲、網(wǎng)絡傳輸通訊數(shù)據(jù)線纜以及高保真音視頻線纜等方面獲得了廣泛的應用。傳統(tǒng)制備和成形技術存在復雜、高能耗、低效率、高成本和材料性能的提高受到限制等一系列問題。所以具有定向凝固組織

7、的純銅生產(chǎn)工藝若能得以改造或改進，則將極大地提高其應用能力?，F(xiàn)代材料科學主要研究各種材料,特別是新型材料的化學成分、組織結構和各種性能之間的關系[[]胡志良,嚴文,范新會.純銅在凝固中微觀組織演化的模擬[J].西安工業(yè)學院學報，2003（4）]。提高材料性能的途徑之一是改變材料內(nèi)部組織狀態(tài)。為此，謝建新等人提出了將連續(xù)定向凝固與冷強加工工藝相結合的新工藝。采用該方法制備單晶高保真導線。由于消除了橫向晶界，即可降低電阻率，減小信號傳遞損失，提高保真能力，又容易獲得足夠的強度和優(yōu)良的柔韌性、抗彎折性，提高高保真導線的綜