【摘要】：N6純鎳因其具有良好的抗高溫蠕變性能、耐蝕性、機械加工性能,并具有一些特殊的物理性被廣泛的應(yīng)用于半導(dǎo)體集成電路、微電子工業(yè)及航天工業(yè)等眾多領(lǐng)域,是現(xiàn)代工業(yè)不可或缺的重要材料。目前,國內(nèi)熔煉純鎳主要還是以非真空感應(yīng)熔煉為主,純鎳在熔煉過程中易發(fā)生的吸氣問題和易氧化合金元素的控制問題一直難以得到解決。近年來,采用電解鎳在真空自耗電弧爐進行熔煉,此法較好地解決了電解鎳材質(zhì)疏松,內(nèi)部存在氣體雜質(zhì)等不足,但實踐表明,并不能保證徹底消除夾雜和偏析,獲得滿意的鑄錠潔凈度和均勻性。且鑄錠經(jīng)過重熔等工序,使工藝變得更加復(fù)雜,生產(chǎn)周期較長,成材率較低,造成加工成本過高,大大降低了鎳板、線材的市場競爭力。加之,國內(nèi)還沒有成熟的寬幅鎳卷軋制工藝及專業(yè)的設(shè)備,以致生產(chǎn)的鎳板、帶的重量基本在500kg以下,遠遠無法滿足自動化流水線生產(chǎn)的鎳帶再加工企業(yè)的生產(chǎn)需求,直接影響了鎳板、帶加工業(yè)的發(fā)展。本文采用云南鈦業(yè)公司引進的大型電子束冷床熔煉爐進行大規(guī)格純鎳鑄錠熔煉,此次熔煉大規(guī)格鎳扁錠屬于技術(shù)創(chuàng)新,國內(nèi)未見報道。課題的難點在于熔煉時如何協(xié)調(diào)各工藝參數(shù),穩(wěn)定熔煉工藝,控制熔煉宏觀缺陷,元素偏析,為后續(xù)熱軋鎳卷打下基礎(chǔ)。并利用Gleeble-3500熱模擬實驗機,進行了圓柱體高溫?zé)釅嚎s試驗(變形溫度為950一1100℃、應(yīng)變速率為0.001-10s-、應(yīng)變量為60%)結(jié)合熱壓縮實驗數(shù)據(jù)繪制N6在不同變形參數(shù)下的熱加工圖,借助光學(xué)金相顯微鏡對不同變形條件下微觀組織演變規(guī)律進行系統(tǒng)的研究和分析,為工業(yè)生產(chǎn)提供合理熱軋工藝參數(shù)。最后對冷軋后的N6鎳板熱處理工藝進行研究,消除冷軋過程中產(chǎn)生的加工硬化帶來的力學(xué)性能影響,使其達到國家標準要求。主要研究結(jié)果如下：(a)電子束冷床爐熔煉純鎳扁錠時,熔體表面溫度不均勻和局部過熱現(xiàn)象是導(dǎo)致鎳錠出現(xiàn)偏析的主要原因。熔煉區(qū)、溢流區(qū)與結(jié)晶區(qū)電子槍功率越均勻,即熔體表面平均溫差越小,鎳錠中C、S、Fe含量越低且偏析程度越小。適當(dāng)減小拉錠速度可以使結(jié)晶器上方的電子槍在熔體表面掃描時間延長,掃描更充分,使熔體表面溫度更均勻,從而減小偏析程度.熔煉中加入適量Mn、Al、Ti等有助于脫氣的合金元素,能提高熔煉過程中脫氣除雜過程同時也可以提高材料強度。本實驗中當(dāng)添加0.02%的Ti,0.01%的Mn,0.015%的Al,熔煉區(qū)、溢流區(qū)、結(jié)晶區(qū)電子槍電流同為6A,拉錠速率為5mm/min時獲得的鎳錠質(zhì)量最佳。(b)通過研究純鎳熱壓縮流變行為,研究并繪制純鎳熱加工圖可知,應(yīng)變量對N6牌號純鎳的合理加工區(qū)域的選擇影響不大,在低溫低應(yīng)變速率(變形溫度950℃C,應(yīng)變速率0.02S-1-0.3 S-1),高溫低應(yīng)變速率(變形溫度1100℃,應(yīng)變速率0.001S-1-0.006 S-1)為最佳加工區(qū)域。但由于在變形溫度較低時,較高溫來說不利于動態(tài)再結(jié)晶的產(chǎn)生,故N6牌號純鎳的最佳加工參數(shù)為高溫低應(yīng)變速率(變形溫度1100℃C,應(yīng)變速率0.001 S-1-0.006 S-1)。為工業(yè)生產(chǎn)提供合理的熱軋工藝參數(shù)。(c)通過不同溫度退火實驗得出隨退火溫度的升高,材料的洛氏硬度呈下降的趨勢,而抗拉強度和屈服強度在500℃之前則是成先下降后升高的波動變化趨勢,之后隨溫度的升高繼續(xù)下降,出現(xiàn)波動變化的原因在于再結(jié)晶的過程的開始和晶界周圍析出相的作用所導(dǎo)致。伸長率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,在500℃出現(xiàn)的最高伸長率和大量均勻分布的再結(jié)晶顆粒有關(guān),500℃×1h的冷軋后熱處理退火后,加工硬化現(xiàn)象消除,材料綜合力學(xué)性能達到最好。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TF815;TG339
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本文編號：2688005