薄壁纯铜管表面粗糙化机理及影响因素研究

发布时间：2021-04-20 15:49

　　薄壁纯铜热管由于其高效的散热能力被广泛应用在一些高热流密度的电子器件中。在实际应用时,热管需要被弯曲成各种形状来连接热端与冷端,而弯曲部位表面通常会产生类似橘皮状的粗糙化现象。这种表面缺陷对热管的散热能力以及耐蚀性都会产生不利作用,同时也影响产品美观。薄壁纯铜热管的特点为:（1）具有薄壁小径的特点（外径≤6mm,壁厚≤0.3mm）;（2）经过高温烧结工艺（920℃-980℃）,材料内部晶粒严重长大,微观组织状态已经不同于常规的退火处理情况;（3）由于具有较低的层错能,纯铜在进行热处理时会大量产生退火孪晶,而其在烧结过程中的演变以及对铜管弯曲变形的影响还缺乏认识和研究。故本文针对薄壁纯铜管表面粗糙化机理及其与铜管退火后组织、织构和力学性能之间内在调控关系展开系统、深入的研究,并提出铜管表面粗糙化问题的改善方法,为薄壁纯铜管组织和织构演变关系提供理论依据,并为铜管实际生产工艺参数的选取提供借鉴。首先,选取弯曲过程中容易产生橘皮和不容易产生橘皮的热管样品进行对比分析,对弯曲变形前后热管表面宏观形貌和管壁微观组织进行观察和表征,揭示热管表面橘皮缺陷形成机理,同时建立了热管弯曲过程晶体塑性有限元... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：127 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 金属塑性变形过程表面粗糙化研究现状
        1.2.1 表面粗糙化缺陷的形成、分类及危害
        1.2.2 表面粗糙化的研究现状
        1.2.3 表面形貌的三维评价
    1.3 纯铜再结晶组织及织构演变研究
        1.3.1 再结晶概述
        1.3.2 晶粒长大
        1.3.3 再结晶织构
        1.3.4 退火孪晶
    1.4 晶体塑性有限元的研究及应用现状
    1.5 薄壁精密铜管生产工艺及应用
        1.5.1 薄壁精密铜管生产工艺现状
        1.5.2 薄壁纯铜热管应用现状
    1.6 本文研究的背景及主要研究内容
第2章 薄壁纯铜烧结热管表面粗糙化机理研究
    2.1 试验材料及方法
        2.1.1 试验材料制备
        2.1.2 绕弯测试试验
        2.1.3 三维形貌、组织及织构观测
    2.2 弯管表面“橘皮”部位宏观形貌分析
        2.2.1 “橘皮”表面形貌
        2.2.2 “橘皮”表面三维轮廓及粗糙度
    2.3 弯管表面“橘皮”部位微观组织及织构分析
        2.3.1 弯曲前后管壁微观组织变化
        2.3.2 弯曲部位管壁晶体取向分析
    2.4 硬取向晶体组分定义
    2.5 弯曲表面“橘皮”形成机理分析
        2.5.1 多尺度模型建立及参数确定
        2.5.2 硬取向组分对表面形貌的影响
        2.5.3 弯管表面“橘皮”形成微观机理
    2.6 本章小结
第3章 薄壁纯铜热管烧结过程组织演变及硬取向组分形成机理
    3.1 薄壁铜管烧结过程原位金相观察
        3.1.1 实验材料及设备
        3.1.2 实验方法
        3.1.3 薄壁铜管烧结过程金相组织转变
    3.2 铜管烧结过程微观组织及织构演变
        3.2.1 实验材料及方法
        3.2.2 铜管烧结过程的再结晶和晶粒长大
        3.2.3 铜管烧结过程退火孪晶演变
        3.2.4 铜管烧结过程的织构演变
    3.3 烧结铜管内硬取向组分形成机理
        3.3.1 再结晶织构、退火孪晶与硬取向组分之间关系
        3.3.2 微量磷对硬取向组分的钉扎作用
    3.4 本章小结
第4章 薄壁铜管微观参数及力学性能与弯曲部位粗糙化程度之间关系
    4.1 引言
    4.2 管壁晶粒尺寸及织构组分对弯管表面粗糙化的影响
        4.2.1 试验方法及设备
        4.2.2 不同热处理温度对铜管弯曲表面粗糙化的影响
        4.2.3 晶粒尺寸与表面粗糙化程度的定量关系
        4.2.4 再结晶织构组分与表面粗糙化程度的定量关系
    4.3 铜管力学性能与表面粗糙度化程度之间的关系
        4.3.1 不同热处理温度对铜管拉伸性能的影响
        4.3.2 铜管力学性能与铜管表面粗糙化程度之间关系
    4.4 基于微观参数的薄壁铜管表面粗糙化缺陷优化方法
    4.5 本章小结
第5章 稀土纯净化在薄壁热管表面粗糙化问题中的应用
    5.1 引言
    5.2 不同磷含量对弯管表面粗糙化程度的影响
        5.2.1 不同磷含量热管弯曲前后表面形貌对比
        5.2.2 不同磷含量热管弯曲表面三维轮廓及粗糙度表征
    5.3 不同磷含量对烧结热管组织及织构组分的影响
        5.3.1 微量磷对薄壁热管烧结后组织的影响
        5.3.2 微量磷对热管织构及硬取向组分含量的影响
    5.4 铜管中微量杂质元素磷的表征与净化
        5.4.1 稀土元素在纯铜中的作用
        5.4.2 稀土La的添加及检测
        5.4.3 稀土La对铜液中微量杂质磷的净化作用
    5.5 薄壁热管表面粗糙化问题的解决及产业化应用
    5.6 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢
作者简历及在读期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3149967