单晶连铸小直径铜线材的静拉伸力学性能研究

采用单晶连铸技术生产的单晶铜线材不仅具有优美的外观和内部质量，也具有非常优异的塑性加工性能．单晶铜线材在实际应用时，一般需要进行数次冷拔变形，因此，研究其力学性能，对单晶线材获得广泛应用具有实际意义．采用自制的单晶连铸设备，制备出直径为2．6mm的单晶铜线材和多晶铜线材．对两种线材的力学性能进行测试分析，并与普通铜线材进行对比．结果表明：采用单晶连铸技术生产的铜线材的抗拉强度和屈服强度均比普通铜线材低的多，而延伸率却有大幅度提升．同种技术生产的单晶和多晶两种线材相比，单晶铜线材的塑性更为优异．对拉伸断口进行扫描发现：单晶连铸多晶铜线材和普通铜线材的断裂为典型的微孔聚集型断裂，而单晶铜线材的断裂属于滑移延伸断裂．     

区熔连铸法制备单晶铜的铸型温度场分布

利用区域熔化-热型连铸法制备单晶铜线材这项新技术中,能否通过控制不同的加热功率和牵引速度来控制铸型温度场的合理分布是成功生产单晶线材的关键.本实验在加热功率为7 kw,8 kw和9 kw,牵引速度为40 r/min,60 r/min,80 r/min和100 r/min,对金属钼丝牵引的铸型温度和型口温度进行了测量,并对每组线材的组织演化过程及单晶的生长方向进行观察、分析和标定. 结果显示,铸型温度主要受加热功率控制,而型口温度主要受牵引速度的影响;当加热功率与牵引速度在一定范围内匹配时,铸型温度场分布合理,可在一个较大的工艺控制范围内生产出无限长小直径单晶铜线材.     

单晶铜线材的表面氧化研究

为了解决单晶铜线材在存储过程中的氧化问题,本文通过氧化增重实验,对不同组织、不同纯度铜线材的表面氧化行为进行了研究.结果表明:温度的高低对铜线材的氧化速率起决定性作用,不同铜线材对温度的敏感程度不同.单晶铜的氧化速率低于多晶铜,纯度越高的单晶铜抗氧化性能越好.单晶铜的氧化速率与其晶粒取向有关,生长方向为<100>的单晶铜更容易氧化.铜线材的氧化速率是由Cu2O的生长速度控制的,主要因素是铜离子向外扩散的速率.低纯单晶铜和多晶铜的氧化膜均容易脱落,不能对基体起到应有的保护作用.     

基于CAFE法的单晶铜杆热型连铸过程晶体生长模拟

基于元胞自动机(CA)和有限元(FE)耦合法对单晶铜杆热型连铸过程中晶粒生长及演化过程进行了模拟,获得了稳定状态下铸棒内温度分布及液固相界面的位置和形态,模拟了连铸初期沿热流方向细小等轴晶快速合并形成柱状晶的过程,采用截面形态和极图法分析了定向凝固条件下各个生长时刻的晶粒形貌和晶粒生长取向以及晶粒竞争生长过程中的快速淘汰和慢速淘汰阶段,为热型连铸工艺优化提供了依据。     

影响热型连铸制备纯铝线材的工艺因素研究

在自制的水平式热型连铸设备上进行了工艺实验，结果发现，铸型温度、连铸速度、冷却距离对液固界面的位置有着显著影响，要想得到成功的热型铸铸锭，铸型温度、连铸速度和冷却距离必须相互配合。     

单晶铝线材在变形与加热过程中的组织性能变化

单晶铝线材在服役过程中组织性能的变化,必然使信号传输质量受到影响。本文试图通过单晶铝线材进行不同量的变形和不同温度的加热,来进行服役过程的模拟研究,并且借助于光学显微镜,扫描电镜和透射电镜观察以及性能测试来分析其组织性能特征的变化。研究结果表明：在纯度很高的铝单晶原始组织中,枝晶间仍存有少量的第二相颗粒。在光学显微镜观察范围内,没有看到晶界,但在高倍的透射电镜形貌分析中,确实存在砂量的原始晶界,这些晶界上分布着少量明显的共晶相。单晶铝线材在变形和加热后会产生大量的位错胞、高密度位错和明显的回复再结晶现象。变形和加热后引起的组织变化已比较明显地影响单晶线材的电阻和信号失真度,影响程度相对量分别平均达到34．54％和8．90％。这些变化显然与形变加热引起的组织变化有关。     

电子显微取向成像及其在单晶铜线材研究中的应用

本文从基本原理、设备构造、角度和空间分辩率、试样制备方法以及数据处理等方面,系统地介绍了一种新的材料研究方法——电子显微取向成像.同时,结合在研课题的一些研究进展,针对变形前后单晶铜线材的组织演化,探讨了电子显微取向成像技术在微观组织、织构和晶体转动以及位错界面分析等中的应用,以展现电子显微取向成像的功能和应用.     

基于有限差分法的单晶热型连铸凝固过程的数值模拟

采用有限差分法对金属单晶热型连铸凝固过程的温度场进行数值模拟,对不同工艺组合下的液固界面曲线进行分析和比较,确定了连铸速度、冷却水流量、冷却距离、铸型温度等主要工艺参数对液固界面位置和形状的影响,其中连铸速度对凝固界面形状的影响不大,但对其位置的影响较大;改变冷却水流量和冷却距离均可调节冷却强度,相比之下,冷却距离对液固界面的影响更大;铸型温度对固液界面位置的影响较大,应进行准确控制。实际操作中可采用较小的冷却距离,同时适当提高连铸速度,保持铸型温度略高于金属熔点。     

单晶铜线材品粒演化过程的元胞自动机法模拟

对单晶连铸生产单晶铜线材的生产过程中晶粒演化过程进行模拟.可跟踪显示晶体转变过程,定量预测晶粒形貌和晶粒度,得到工艺参数之间的合理匹配,进而通过改变工艺参数,获得理想的显微组织.通过分析单晶连铸的生产工艺过程建立数学物理模型,使用CA法模拟出了单晶铜组织演变过程和各个工艺因素对演变结果的影响.并将模拟结果与实验结果进行了比较分析.模拟结果显示:各个晶粒在生长时由于不同晶面上的择优生长,最后形成取向为<100>的单晶组织;连铸速度对固液界面的形状、位置和晶粒淘汰过程的影响较大,其他条件对演变影响不显著.     

微观组织预测技术在热成型过程中的应用

为了进一步推动微观组织预测技术领域的科学研究,推广该技术在热成型生产中的应用,对热成型过程中奥氏体晶粒变化过程的数学模型进行了系统归纳和研究,主要包括金相组织晶粒初始尺寸、动态再结晶、静态再结晶、晶粒长大以及温度补偿等效时间的数学模型.结果表明:运用有限元技术成功预测组织成分具有现实的科学价值.微观组织预测技术在生产中的成功运用,不仅可以提高产品质量,还可以大幅度降低生产成本.     

塑性变形单晶铜线材织构的研究

将单晶连铸技术制备的直径Φ8 mm工业单晶铜线材,在C733-4/ZF型工业拉丝机上按同一方向冷拔至直径分别为Φ4 mm、Φ2 mm和Φ1 mm的铜线材,应用极图分析和织构定量计算的方法研究了变形量与织构的关系.结果表明:变形单晶铜线材中的形变织构主要为<100>丝织构,也有少量<110>丝织构;随着变形量的增加,<100>丝织构的体积百分数先减小后增加,而<110>丝织构先增加后减小.     

工业铜单晶线材浸蚀蚀坑的研究

对工业铜单晶线材用不同浸蚀剂,浸蚀时间,材料晶体取向等方面进行了浸蚀试验.结果表明,在氯化铁盐酸溶液中仅当配比为20 g(FeCl3)∶5 ml(HCl)∶100 ml(H2O)时会有蚀坑产生;蚀坑密度(EPD)随试样浸蚀时间和试样的变形量的增加而增大,当达到一定程度时会趋于饱和;铜单晶线材中(111)面EDP值高于(100)面;经过扫描电镜观察,判定该蚀坑为位错蚀坑.铜单晶线材中位错蚀坑密度与材料浸蚀时间,变形量以及晶体学取向有关.     

Cu_2O单晶中铜颗粒的作用

提出了晶体中存在着析出的铜颗粒，且铜与Ｃｕ＿２Ｏ间的接触面处形成Ｓｃｈｏｔｔｋｙ势垒的模型．在此基础上解释了Ｃｕ＿２Ｏ单晶样品的光学和电学特性之间的似乎矛盾的关系。     

不同初始取向铜单品制备技术的研究

为了获得制备确定初始取向铜单晶的最优工艺参数,采用不同的抽拉速度、坩埚材料以及单晶体生长通道参数值制备出铜单晶体试棒．并应用TEM,XRD衍射分析对其进行取向标定．结果表明：采用高纯石墨坩埚,单晶体生长通道直径为2mm,在（1450±5）℃下保温2h,运动距离在30mm以下时抽拉速度为2μm／s,运动距离超过30mm时抽拉速度为8μm／s,所制备出的铜单晶体表面光洁均匀,且试棒的初始取向的偏差与设计值在。以内．     

铜包铝线市内通信电缆工艺研究

论述了铜包铝线的特性及其在市内通信电缆中的应用,介绍了铜包铝线市内通信电缆中对直径的设计、成缆工艺要求及电气性能的测试结果,对使用铜包铝线存在的问题进行了分析。     

碘化铅多晶合成与单晶体生长研究

碘化铅 (PbI2 )的平均原子序数较大 ,碘化铅晶体有较宽的禁带宽度 ,作为一种新型的室温核辐射探测器材料有广泛的前景。本文对碘化铅原料的合成与晶体生长工艺进行了初步研究 ,用垂直布里奇曼法生长出了直径达 2 0mm、长约 3 0mm的完整半透明的碘化铅单晶体     

一种镍基单晶合金的拉伸蠕变特征

研究了[001]取向镍基单晶高温合金的高温拉伸蠕变性能,通过SEM、TEM观察分析了相的形貌演化及合金的变形机理．结果表明：在980～10200C／200～280MPa条件下蠕变曲线均由初始、稳态及加速蠕变阶段组成;在拉伸蠕变期间γ’强化相由初始的立方体形态演化为与应力轴垂直的N-型筏形状;初始阶段位错在基体的八面体滑移系中运动,稳态阶段不同柏氏矢量的位错相遇,发生反应形成位错网;蠕变末期,应力集中致使大量位错在位错网破损处切入筏状γ’相是合金发生蠕变断裂的主要原因．