宽幅大卷重镍卷开发及工艺基础研究

发布时间：2020-05-30 10:35

【摘要】：N6纯镍因其具有良好的抗高温蠕变性能、耐蚀性、机械加工性能,并具有一些特殊的物理性被广泛的应用于半导体集成电路、微电子工业及航天工业等众多领域,是现代工业不可或缺的重要材料。目前,国内熔炼纯镍主要还是以非真空感应熔炼为主,纯镍在熔炼过程中易发生的吸气问题和易氧化合金元素的控制问题一直难以得到解决。近年来,采用电解镍在真空自耗电弧炉进行熔炼,此法较好地解决了电解镍材质疏松,内部存在气体杂质等不足,但实践表明,并不能保证彻底消除夹杂和偏析,获得满意的铸锭洁净度和均匀性。且铸锭经过重熔等工序,使工艺变得更加复杂,生产周期较长,成材率较低,造成加工成本过高,大大降低了镍板、线材的市场竞争力。加之,国内还没有成熟的宽幅镍卷轧制工艺及专业的设备,以致生产的镍板、带的重量基本在500kg以下,远远无法满足自动化流水线生产的镍带再加工企业的生产需求,直接影响了镍板、带加工业的发展。本文采用云南钛业公司引进的大型电子束冷床熔炼炉进行大规格纯镍铸锭熔炼,此次熔炼大规格镍扁锭属于技术创新,国内未见报道。课题的难点在于熔炼时如何协调各工艺参数,稳定熔炼工艺,控制熔炼宏观缺陷,元素偏析,为后续热轧镍卷打下基础。并利用Gleeble-3500热模拟实验机,进行了圆柱体高温热压缩试验(变形温度为950一1100℃、应变速率为0.001-10s-、应变量为60%)结合热压缩实验数据绘制N6在不同变形参数下的热加工图,借助光学金相显微镜对不同变形条件下微观组织演变规律进行系统的研究和分析,为工业生产提供合理热轧工艺参数。最后对冷轧后的N6镍板热处理工艺进行研究,消除冷轧过程中产生的加工硬化带来的力学性能影响,使其达到国家标准要求。主要研究结果如下：(a)电子束冷床炉熔炼纯镍扁锭时,熔体表面温度不均匀和局部过热现象是导致镍锭出现偏析的主要原因。熔炼区、溢流区与结晶区电子枪功率越均匀,即熔体表面平均温差越小,镍锭中C、S、Fe含量越低且偏析程度越小。适当减小拉锭速度可以使结晶器上方的电子枪在熔体表面扫描时间延长,扫描更充分,使熔体表面温度更均匀,从而减小偏析程度.熔炼中加入适量Mn、Al、Ti等有助于脱气的合金元素,能提高熔炼过程中脱气除杂过程同时也可以提高材料强度。本实验中当添加0.02%的Ti,0.01%的Mn,0.015%的Al,熔炼区、溢流区、结晶区电子枪电流同为6A,拉锭速率为5mm/min时获得的镍锭质量最佳。(b)通过研究纯镍热压缩流变行为,研究并绘制纯镍热加工图可知,应变量对N6牌号纯镍的合理加工区域的选择影响不大,在低温低应变速率(变形温度950℃C,应变速率0.02S-1-0.3 S-1),高温低应变速率(变形温度1100℃,应变速率0.001S-1-0.006 S-1)为最佳加工区域。但由于在变形温度较低时,较高温来说不利于动态再结晶的产生,故N6牌号纯镍的最佳加工参数为高温低应变速率(变形温度1100℃C,应变速率0.001 S-1-0.006 S-1)。为工业生产提供合理的热轧工艺参数。(c)通过不同温度退火实验得出随退火温度的升高,材料的洛氏硬度呈下降的趋势,而抗拉强度和屈服强度在500℃之前则是成先下降后升高的波动变化趋势,之后随温度的升高继续下降,出现波动变化的原因在于再结晶的过程的开始和晶界周围析出相的作用所导致。伸长率呈现先上升后下降的趋势,在500℃出现的最高伸长率和大量均匀分布的再结晶颗粒有关,500℃×1h的冷轧后热处理退火后,加工硬化现象消除,材料综合力学性能达到最好。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF815;TG339
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本文编号：2688005