第10期 袁宝龙等：大直径单晶铜棒材的连续定向凝固制备 。1301。 24电学性能分析 [3 Bldska J Karamanov S NavratilJ et al Copper ntercahtion no 取单晶铜棒和柱状晶铜棒试样各三个，采用四 Bi Te single crystals Solid Snte pns 2004 171(3)251 探针法，使用美国kele2182纳伏表测试连续定 4 MiumH SakaiT MiaukiriH et al Cyclic de fma tion behav or of oopper single crysta lswith dispersed SiO partic es SciTechnol 向凝固组织的电学性能。结果取平均值如表3所示 dvMate20001(2):125 与普通铸造铜棒材的导电率95%ACS相比，铜柱 L习 Yang J LiY CaiZ et a]Evolution of persistentslip bands and 状晶导电率达到102.1%ACS单晶铜导电率达到 smu lation of its stess fiel n a fatgued oopper sing le crystal Ma 了105.2%ACS这是因为连续定向凝固组织减少 er SciEng A2003345(1：片164 甚至消除了作为电阻产生源的晶界，同时实验所用 I6 DingY T CaoW H HuY et al Orgination ofwire breakage n ult fne sigle crystal copper wie drawng and its techn ical m. 铜的高纯度也促进了导电率的提高，因而实验制备 Provem ent Spec Cast NonferousAllo's 2008 28(4)261 的连续定向凝固大直径单晶铜棒材和柱状晶铜棒材 丁雨田，曹文辉胡勇，等.单晶铜超微细丝的断线分析及制 显著地提高了导电率 备工艺.特种铸造及有色合金.200828(4：261) 表3连续定向凝固纯铜棒材与普通铸造纯铜导电率的比较 I7 Li JG Chu SJ Lu ZY et a]Direc tinally solil ified superfine Table 3 Comparison of conductivity berween continuous unidiectional colmn strucue and its gowth condition JMater Eng 1991 soldlification pure copper bars and oomo casting pure oopper (1:42 材料 导电率%ACS 李建国，储双杰，刘忠元。等定向凝固超细柱品组织及其形 成条件.材料工程1991(1).42) 单品铜 105.2 Chen J YanW Chen SK et a]Substructire med in cH 柱状晶铜 1021 drawn processing for sigle crysal oopper wires Rae MetMater 普通铸造铜 95.0 Dg200736(11+1896 陈建，严文，陈绍楷，等.单品铜线材在冷拔过程中形成的亚 结构.稀有金属材料与工程，20036(11)片1896) 3结论 I9 WangX LiB ZhangZ Y etal Sudy an the property ofHSYV. 5e4x 2X 0.5 cable Prepamtin with copper single crysta.l (1利用自制下引式真空熔炼、氩气保护连续 Foundry Technol 2005 26(9):785 定向凝固设备，在熔体温度1130~1200℃，结晶器 任鑫，李炳，张战英，等.单晶铜制备HSV5e4X2X05数 出口温度700~850℃，冷却水量600~1200Lh, 字通讯电缆的性能研究.铸造技术200526(9)：785) 冷却距离50m吧拉坯速度为3~40mm前'的范 10]LiW YanW Chen J et a]Sudyof the defomatin exure n 围内，制备了中16mm咀表面光亮的大直径连续柱 drawvn copper single crsal wies Ordnance Mater Sci Eng 状晶和单晶组织的纯铜棒材.制备中16mm单晶铜 200830(1片146 李巍。严文，陈建等。拉拔单晶铜线材形变织构的研究。兵 棒具体工艺参数为：熔体温度1150~1180℃结晶 器材料科学与工程，200830(1：146) 器出口温度750℃冷却水量900L5,冷却距离 11]Li X F ROngM L Ma S J etal Preparation of pure capper 50四拉坯速度为9mmT. Plates with continuaus cokmrar crystls J Mater Eng 2007 (2连续定向凝固纯铜柱状晶棒材抗拉强度为 (9:30 152.39MP9延伸率为66.7%，导电率为102.1% 仪刘雪峰，荣鸣雷，马胜军，等.连续柱状品组织纯铜板材的制 ACS连续定向凝固纯铜单晶棒材拉强度为 备.材料工程，2007(9)：30) 12]ZhaoG NiE WeisZ etal Revew ofOhm cantnuous cast 128.52MP延伸率为76.7%，导电率为105.2% ing and its applicatin for single crystal of copper Res Stud ACS连续定向凝固纯铜柱状晶和单晶棒材都具有 Foundry E9uP2006(4方46 优良的力学和电学性能. 赵干，倪锋，魏世忠，等.热型连铸技术在单品铜生产中的 应用状况.铸造设备研究.。2006(4，：46) 参考文献 L13) Sevryugima Y Jackson EA ScottLT et al Gas Phase assm. 1]Kiener D Gosingerw DelmG et al A furher stp pwardsan bly and X-may crysul structure of copper l)3 5-bit trifluorom. understand ing of size dependent costal plstic ity n siu tensin ethy)benzonte nework with corannukne Inorg Chi Ac experments of minaturized single crystal copper samples Act 2008361(11)片：3103 Maer200856(3为580 [4]ChenJ YaW Fan X 9R stucure n dravn ndustral singe 【】Xu ZM LiZG GengG X et a)Techno kgic parameter and p印 csml copper wires TransNonferoousMet Soc Chia 2009 19 erties of oopper single crystalby oont inuous casting JSynth Cost (1片108 199827(3:281 15]FneM E BhatS P A model of fatigue crack nuckeation n sn (许振明，李振国，耿关样，等.连续铸造铜单品棒材的工艺参 gk crysnl ion and copper Mater SciEng A 2007 314(Spec 数与性能.人工晶体学报，199827(3,281) 5:64第 10期 袁宝龙等:大直径单晶铜棒材的连续定向凝固制备 2.4 电学性能分析 取单晶铜棒和柱状晶铜棒试样各三个 ,采用四 探针法 , 使用美国 keithley2182 纳伏表测试连续定 向凝固组织的电学性能, 结果取平均值如表 3所示. 与普通铸造铜棒材的导电率 95% IACS相比, 铜柱 状晶导电率达到 102.1% IACS, 单晶铜导电率达到 了 105.2% IACS.这是因为连续定向凝固组织减少 甚至消除了作为电阻产生源的晶界 , 同时实验所用 铜的高纯度也促进了导电率的提高 , 因而实验制备 的连续定向凝固大直径单晶铜棒材和柱状晶铜棒材 显著地提高了导电率. 表 3 连续定向凝固纯铜棒材与普通铸造纯铜导电率的比较 Table3 Comparisonofconductivitybetweencontinuousunidirectional solidificationpurecopperbarsandcommoncastingpurecopper 材料 导电率 /% IACS 单晶铜 105.2 柱状晶铜 102.1 普通铸造铜 95.0 3 结论 (1)利用自制下引式真空熔炼 、氩气保护连续 定向凝固设备 ,在熔体温度 1 130 ～ 1 200 ℃,结晶器 出口温度 700 ～ 850 ℃,冷却水量 600 ～ 1 200 L·h -1 , 冷却距离 50mm, 拉坯速度为 3 ～ 40 mm·min -1的范 围内 ,制备了 16 mm且表面光亮的大直径连续柱 状晶和单晶组织的纯铜棒材.制备 16 mm单晶铜 棒具体工艺参数为 :熔体温度 1 150 ～ 1 180 ℃, 结晶 器出口温度 750 ℃, 冷却水量 900 L·h -1 , 冷却距离 50 mm,拉坯速度为 9 mm·min -1 . (2)连续定向凝固纯铜柱状晶棒材抗拉强度为 152.39MPa, 延伸率为 66.7%, 导电率为 102.1% IACS;连 续 定向 凝 固纯 铜 单 晶棒 材 拉强 度 为 128.52MPa,延伸率为 76.7 %, 导电率为 105.2% IACS.连续定向凝固纯铜柱状晶和单晶棒材都具有 优良的力学和电学性能 . 参 考 文 献 [ 1] KienerD, GrosingerW, DehmG, etal.Afurthersteptowardsan understandingofsize-dependentcrystalplasticity:Insitutension experimentsofminiaturizedsingle-crystalcoppersamples.Acta Mater, 2008, 56(3):580 [ 2] XuZM, LiZG, GengGX, etal.Technologicparameterandprop￾ertiesofcoppersinglecrystalbycontinuouscasting.JSynthCryst, 1998, 27(3):281 (许振明, 李振国, 耿关祥, 等.连续铸造铜单晶棒材的工艺参 数与性能.人工晶体学报, 1998, 27(3):281) [ 3] BludskaJ, KaramazovS, NavratilJ, etal.Copperintercalationinto Bi2Te3 singlecrystals.SolidStateIonics, 2004, 171(3):251 [ 4] MiuraH, SakaiT, MizukiriH, etal.Cyclicdeformationbehavior ofcoppersinglecrystalswithdispersedSiO2 particles.SciTechnol AdvMater, 2000, 1(2):125 [ 5] YangJ, LiY, CaiZ, etal.Evolutionofpersistentslipbandsand simulationofitsstressfieldinafatiguedcoppersinglecrystal.Ma￾terSciEngA, 2003, 345(1):164 [ 6] DingYT, CaoWH, HuY, etal.Originationofwirebreakagein ultra-finesinglecrystalcopperwiredrawinganditstechnicalim￾provement.SpecCastNonferrousAlloys, 2008, 28(4):261 (丁雨田, 曹文辉, 胡勇, 等.单晶铜超微细丝的断线分析及制 备工艺.特种铸造及有色合金, 2008, 28(4):261) [ 7] LiJG, ChuSJ, LiuZY, etal.Directionallysolidifiedsuperfine columnstructureanditsgrowthcondition.JMaterEng, 1991 (1):42 (李建国, 储双杰, 刘忠元, 等.定向凝固超细柱晶组织及其形 成条件.材料工程, 1991(1):42) [ 8] ChenJ, YanW, ChenSK, etal.Substructureformedincold drawnprocessingforsinglecrystalcopperwires.RareMetMater Eng, 2007, 36(11):1896 (陈建, 严文, 陈绍楷, 等.单晶铜线材在冷拔过程中形成的亚 结构.稀有金属材料与工程, 2007, 36(11):1896) [ 9] WangX, LiB, ZhangZY, etal.StudyonthepropertyofHSYV- 5e4 ×2 ×0.5 cablepreparationwithcoppersinglecrystal. 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