水平連鑄單晶銅超微細(xì)絲制備與組織性能演變研究.pdf

1、介于目前對導(dǎo)體材料的小型化、精密化的要求,研究綜合性能優(yōu)異的導(dǎo)線材料的需求日益迫切。OCC技術(shù)制備的單晶銅線材,消除了橫向晶界,拉絲時不易出現(xiàn)斷裂;且大大降低晶界對傳輸信號的損耗,能滿足制備高保真、高導(dǎo)電超微細(xì)導(dǎo)線的要求。
　　本文通過對水平連鑄定向凝固單晶銅及其冷加工過程進(jìn)行研究,將連續(xù)定向凝固制備銅桿與普通鑄造銅桿進(jìn)行組織性能比較研究,分析單晶銅鑄造組織性能特性;根據(jù)北科大謝建新教授提出的將定向凝固與強冷加工技術(shù)結(jié)合的方法,在

2、室溫下對水平連鑄定向凝固單晶銅材料進(jìn)行大變形量塑性加工,制備線徑在0.05mm以下的超微細(xì)銅導(dǎo)線,對單晶銅制備超微細(xì)絲過程中產(chǎn)生的斷線進(jìn)行研究,分析斷線原因,提出解決意見以指導(dǎo)實際生產(chǎn);并研究冷加工過程中單晶銅顯微組織、結(jié)構(gòu)與性能的演化規(guī)律及其相互之間的影響關(guān)系;對加工態(tài)單晶銅進(jìn)行回復(fù)與再結(jié)晶研究,確定其靜態(tài)再結(jié)晶溫度范圍,考察退火溫度、時間對其顯微組織和性能(抗拉強度、延伸率、電導(dǎo)率等)的影響。
　　研究發(fā)現(xiàn),水平連鑄定向凝固單

3、晶銅其凝固組織具有明顯的<100>取向,其在性能方面也表現(xiàn)出很大的優(yōu)異性,抗拉強度相對普通上引純銅有所降低,但延伸率大大增加,表現(xiàn)出優(yōu)異的塑性加工性能,且由于橫向晶界的大大減少其導(dǎo)電性能也大大改善。
　　通過對超微細(xì)絲拉制過程斷線研究總結(jié),從材料自身角度出發(fā),應(yīng)嚴(yán)格控制單晶銅桿的制備工藝,盡量減少雜質(zhì)、缺陷的存在,制備優(yōu)質(zhì)的單晶銅材;另外,在拉絲過程中合理安排道次延伸率,拉絲速度等,改善潤滑,保證工模具表面質(zhì)量均可有效控制超微細(xì)絲

4、的斷線問題。課題研究發(fā)現(xiàn)水平連鑄定向凝固單晶銅在無任何熱處理工藝的情況下可以實現(xiàn)延伸系數(shù)40.96萬倍的拉伸,加工過程中柱狀晶組織被細(xì)化,且方向趨于一致,最終得到細(xì)小纖維晶組織;水平連鑄定向凝固單晶銅在冷加工過程中初始加工硬化速率較快,當(dāng)延伸系數(shù)達(dá)到4時開始加工硬化速率明顯減少趨于穩(wěn)定;同時,冷加工使組織內(nèi)部缺陷增加,導(dǎo)電性能降低,當(dāng)總延伸系數(shù)不高于1024時,單晶銅的電阻率隨著變形量的不斷加大而升高,但總體降低幅度不是很大,銅線材在加