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Cu-Ni-Si合金由于具有较高的强度、导电性、导热性及良好的加工性能,已成为制备引线框架的一种重要材料。目前引线框架用Cu-Ni-Si合金带材的传统制备加工工艺存在合金铸坯表面裂纹和划痕等缺陷较多、组织不均匀、晶粒取向杂乱,加工硬化率大,中间退火次数多,时效析出不充分、析出相尺寸较单一、弥散分布不够且容易长大,工艺流程长和综合性能低等一系列问题。针对上述问题,本论文主要致力于引线框架用高性能Cu-Ni-Si合金带材短流程制备工艺与组织性能研究。本论文以典型的引线框架用Cu-Ni-Si合金——C70250铜合金为研究对象,采用两相区连铸技术制备了具有平行于拉坯方向的柱状晶组织的C70250铜合金带坯,并对其进行冷轧和时效处理,借助TTRIII多功能X射线衍射仪、OLYMPUS-BX53M光学显微镜(OM)、ZEISS AURIGA扫描电子显微镜(SEM)、JEM-2010型透射电子显微镜(TEM)和JEOL-2100型高分辨电子显微镜(HRTEM)对样品的组织结构进行了表征,采用MTS810电子万能试验机和AT515直流电阻测试仪对样品的力学性能和导电性能进行了评价。研究了 C70250铜合金连铸带坯表面缺陷形成机理,提出了相应控制措施;探明了凝固晶粒形貌、取向及析出相对C70250铜合金连铸带坯力学性能和导电性能的影响及机理;揭示了冷轧压下率对柱状晶组织C70250铜合金微观组织、力学性能和导电性能的影响及机理;研究了单次大变形量冷轧时效与两次大变形量冷轧时效工艺对柱状晶组织C70250铜合金带材晶粒结构、位错及析出相的影响规律,并阐明了其对性能的作用机理,为引线框架用高性能Cu-Ni-Si合金带材的短流程制备奠定了理论基础。取得的主要创新性成果如下:揭示了 C70250铜合金连铸带坯表面划痕和裂纹形成的机理,开发了高质量带坯两相区连铸制备新工艺。采用两相区连铸技术制备了具有平行于拉坯方向的柱状晶组织的C70250铜合金带坯,分析了带坯划痕及裂纹的形成原因,提出了消除方法,解决了冷型连铸长期存在的难题。C70250铜合金带坯凝固时固液界面位置过高导致铸坯和铸型之间摩擦距离较长,是形成划痕的主要原因;易裂区宽度过大和固液界面前沿温度梯度不均匀是导致裂纹形成的主要原因。通过同步降低固液界面位置,缩短易裂区宽度并提高固液界面前沿温度梯度均匀性消除了连铸带坯表面划痕和裂纹缺陷。当连铸速度不变并升高铸型温度时,可逐渐降低固液界面位置,缩短易裂区宽度,并提高固液界面前沿温度梯度均匀性;当铸型温度保持在固相线和液相线之间恒定不变时,提高连铸速度可进一步降低固液界面位置,缩短易裂区宽度,并提高固液界面前沿温度梯度均匀性。揭示了两相区连铸C70250铜合金带坯具有高的抗拉强度、断后伸长率和导电率的机理。在连铸速度为15 mm/min和铸型温度为1070℃的条件下,采用两相区连铸技术制备了具有细小弥散Ni2Si相、低能小角度晶界和强[001]取向柱状晶组织C70250铜合金带坯,其抗拉强度、断后伸长率和导电率分别达到328 MPa、40.4%和24.3%IACS,明显高于传统冷型连铸制备的C70250铜合金性能。柱状晶组织C70250铜合金带坯在室温拉伸变形过程中因Ni2Si相的强烈钉扎作用,位错难以发生滑移,带坯的抗拉强度显著提高;具有低能小角度晶界和强[001]取向柱状晶的各晶粒之间和晶粒内部变形较均匀,不易形成高应变集中,带坯的断后伸长率较高;析出的Ni2Si相和平行于拉坯方向的柱状晶组织降低了 Ni、Si原子和横向晶界对电子的散射作用,提高了带坯的导电率。开发了柱状晶组织C70250铜合金带坯直接进行大变形量冷轧的工艺,阐明了冷轧带材抗拉强度和导电率同步升高的机理。将柱状晶组织C70250铜合金带坯省略均匀化和固溶处理工序直接进行冷轧,当累积变形量达97.5%时,冷轧带材的抗拉强度和导电率分别提高了 327 MPa和0.6%IACS。柱状晶组织C70250铜合金带坯在冷轧过程中,一方面剪切变形程度逐渐增大,并形成多条由高密度位错组成的平行切变带,严重阻碍了位错的滑移,导致抗拉强度大幅度增加;另一方面,大量平行分布的切变带均匀切割基体,最终形成了纤维条带状显微组织,极大地降低了横向晶界对导电率的影响,导致导电率反常升高。开发了 C70250铜合金带坯“两相区连铸-两次大变形量冷轧+时效”短流程制备新工艺,研制出引线框架用高性能C70250铜合金带材,揭示了合金带材具有高抗拉强度和高导电率的机理。采用两相区连铸技术制备的C70250铜合金带坯可直接进行两次大变形量冷轧时效处理,当合金经97.5%压下率一次冷轧+400℃/30 min一次时效+60%压下率二次冷轧+400℃/45 min二次时效后,合金的抗拉强度和导电率分别达到879 MPa和48.9%IACS,具有优异的综合性能,解决了传统引线框架用Cu-Ni-Si合金带材高抗拉强度和高导电率不可兼具的难题。两相区连铸C70250铜合金带坯经一次冷轧时效形成的Ni2Si相有效地钉扎了二次冷轧过程中的位错,重新产生了高密度的缠结位错带,促进了二次时效过程中Ni、Si原子的进一步析出,导致再次析出平均尺寸为5.1 nm的新Ni2Si相,并使原一次时效形成的Ni2Si相平均尺寸长大到14.2 nm,析出相转变率达50.6%,最终产生了具有高密度多尺度混合均匀细小弥散分布Ni2Si相的纤维条带状组织,通过位错强化和Orowan强化显著提高了合金的抗拉强度,且延缓了再结晶的发生,显著降低了溶质原子和横向晶界对电子的散射,使合金带材保持了较高的导电率。