Y220轧机进行W-25%Cu轧制研究

摘要

高温强度和抗电弧烧蚀性能优异的钨与高导电导热性铜的良好结合使钨铜复合材料具有一系列优异性能，广泛应用于电触头材料，电子封装和热沉材料。钨与铜的互不相溶性决定了钨铜复合材料制备的特殊性。
　　分析传统的制备方法及国内外钨铜材料研究现状，发现钨铜合金在经过溶渗法制备后密度、力学性能及电学性能还不能满足工业需求，需要进行后续的机械加工来实现材料的进一步致密。而进行钨铜合金性能优化的加工方法多样，但很少采用轧机机组来加工钨铜合金，国内缺乏相关技术资料。
　　本文的研究是按照充分利用XX公司资源、节约投入原则进行的，利用闲置的Y220轧机机组进行钨铜合金(W-25％Cu)轧制的工艺探索。
　　工艺探索过程按照先单道、后连轧的步骤进行。首先，通过以F1轧制效果探索，我们确定了轧制温度为900℃，经过试验验证，轧制尺寸定为φ14mm。在这样的加工条件下，经过F1道轧制得到的W-25％Cu合金材料表面质量良好，没有凹坑和裂纹。其次，利用Y220轧机对进行了F1-F4单道摸索，成功得到了质量良好的W-25％Cu合金，使利用Y220轧机轧制钨铜合金成为可能。最后，为建立连轧关系，进行了“连轧常数”核算，并通过对“秒流量”平衡及修正，利用Y220轧机可以顺利的进行四连轧，并且轧制的W-25％Cu合金组织细密，无表面缺陷存在，效果良好。
　　本文研究发现:1）经过轧制，W-25％Cu合金的相对密度从原来的97.5％提高至99.14％，材料更加致密，且四连轧结果比单道轧制致密化更明显;同时四连轧使材料表面更加光滑且横截面更接近圆形;2）通过单道轧制对材料四个道次轧制后的微观组织进行了观察，发现在轧制过程中，W-25％Cu合金组织变化分为三个阶段。第一个阶段为铜相纵向形变，钨相并无变化;第二个阶段钨颗粒发生形变呈椭球状;第三个阶段大尺寸钨颗粒发生变化，组织更加均匀化。
　　本文还对轧制后的W-25％Cu合金性能进行了相关的研究测试，经过测试得到如下结果:1）由材料的硬度结果可以观察到经过轧制，材料的硬度有了明显的增加，经过四道轧制，钨铜合金的硬度HRB达到了201;2）经过轧制材料的抗拉强度得到了明显增加，从原材料抗拉强度430MPa提高到540MPa以上，四连轧效果比单道轧制效果更为明显;3）材料的断裂方式为钨相脆性断裂，铜相呈韧性断裂，整个钨铜合金表现为脆性断裂;4）经过轧制材料的热导率和电学性能得到了明显的提高，其导热系数达到356.324W.(m.K)-1，电导率达到37.02μS/m。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 钨铜合金概述及应用

1．1．1 钨铜合金的性质

1．1．2 钨铜合金的用途

1．1．3 钨铜合金制备方法

1．2 钨铜合金致密化问题

1．3 钨铜合金的变形加工

1．4 课题背景和意义

1．5 课题研究概述

2 基本工艺及试验方案

2．1 试验流程

2．2 试验原料制备流程

2．3 微观组织观察

2．3．1 金相观察

2．3．2 扫描观察

2．4 力学性能测试

2．4．1 硬度测试

2．4．2 拉伸试验

2．5 电导率测试

2．6 热导率测试

2．7 化学成分测试

2．8 密度测试

3 Y220轧机轧制钨铜合金的摸索过程情况

3．1 Y220轧机介绍

3．2 原料尺寸的确定

3．3 加热温度的确定

3．4 单道摸索

3．5 连轧常数测算

3．6 三连轧与四连轧效果比较

3．7 秒流量平衡过程

3．8 总结

4 钨铜合金的组织分析

4．1 GB8320-2003对钨铜材料组织和性能的要求

4．2 宏观观察

4．3 金相组织观察

4．3．1 原始材料的金相组织观察

4．3．2 轧制后钨铜合金金相组织观察

4．4 钨铜合金材料的SEM观察

4．4．1 原始材料SEM观察

4．4．2 轧制后钨铜合金材料SEM图片

4．5 结论

5 钨铜合金的性能分析

5．1 化学成分及密度测试

5．1．2 化学成分测试

5．1．2 轧制过程对材料硬度的影响

5．2 轧制过程对硬度的影响

5．3 钨铜合金拉伸试验测试

5．3．1 轧制过程对材料拉伸性能的影响

5．3．2 拉伸断口形貌分析

5．4 轧制对材料电导率的影响

5．5 轧制对材料热导率的影响

5．6 结论

6 结论

参考文献

致谢