硬脆材料切割用線鋸鋼絲的開發(fā)及對其組織性能的研究.pdf

1、切割加工是硬脆材料加工的關(guān)鍵工序,切割成本占硬脆材料加工近一半的成本。金剛石游離線鋸是目前太陽能硅片切割的主要方式,切割用鋼絲作為最為關(guān)鍵的耗材備受重視。通過冷拉拔變形獲得高強(qiáng)度鋼絲已成為制備切割鋼絲的主要方式。隨著硅片加工厚度的不斷減小,對切割用鋼絲的線徑要求也越來越細(xì),相應(yīng)強(qiáng)度也越來越高。近年來,國內(nèi)對高強(qiáng)度鋼絲的制備較為重視,在鋼絲盤條的生產(chǎn)也有所突破。但是,目前針對成品切割用鋼絲(線徑小于0.12mm)的研究還比較缺乏,國產(chǎn)鋼絲

2、存在不穩(wěn)定等問題。因此,為了適應(yīng)市場需求,本文致力于開發(fā)生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定、線徑小強(qiáng)度高的硅片切割用鋼絲。
　　 本文在總結(jié)了國內(nèi)外高強(qiáng)度鋼絲生產(chǎn)研究狀況的基礎(chǔ)上,特別針對太陽能硅片切割用高強(qiáng)度鋼絲進(jìn)行了深入調(diào)查研究。主要研究包括:拉拔前鋼絲組織結(jié)構(gòu)分析,通過金相顯微鏡、掃描電鏡對拉拔過程中組織觀察分析,構(gòu)建組織演化模型,研究鋼絲拉拔強(qiáng)化過程,探討強(qiáng)化機(jī)制,最終獲得最佳生產(chǎn)工藝。
　　 研究結(jié)果表明,選用82A鋼絲作為原料,其

3、索氏體含量高達(dá)99％以上,鋼絲從線徑為0.893mm最終拉拔成線徑為0.12mm,總減面率高達(dá)98.2％,強(qiáng)度從1000Mp提高到近4000 MPa。拉拔過程中,不同取向的索氏體片層組織通過扭轉(zhuǎn)、彎曲、斷裂等方式最終取向趨于拉拔方向,組織逐漸被拉長變形,細(xì)化,片層間距也相應(yīng)減小,從最初的70-120nm變成10-50nm。對于原取向平行于拉拔軸向或已取向完成的片層結(jié)構(gòu)來說,片層間距與鋼絲線徑存在線性關(guān)系dε:(d0/D0)×Dε=d0

4、exp(-ε/2)。隨著拉拔應(yīng)變的提高,鋼絲的抗拉強(qiáng)度不斷增加。強(qiáng)化過程分四個階段,各階段強(qiáng)化效果存在差異,其中,當(dāng)1.20<ε<2.32,拉伸強(qiáng)度與應(yīng)變量滿足線性關(guān)系lnσ∞ε。通過對回火溫度,時效等研究,最終確定鋼絲生產(chǎn)工藝:在組織取向未完成時ε<0.92,采用道次減面率低于30％,最后兩道次減面率低于20％,鋼絲的綜合力學(xué)性能最佳。熱處理工藝采用200℃溫度下,30min回火處理,強(qiáng)度較熱處理前提高近5.4％,鋼絲最終強(qiáng)度接近38