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切割加工是硬脆材料加工的关键工序,切割成本占硬脆材料加工近一半的成本。金刚石游离线锯是目前太阳能硅片切割的主要方式,切割用钢丝作为最为关键的耗材备受重视。通过冷拉拔变形获得高强度钢丝已成为制备切割钢丝的主要方式。随着硅片加工厚度的不断减小,对切割用钢丝的线径要求也越来越细,相应强度也越来越高。近年来,国内对高强度钢丝的制备较为重视,在钢丝盘条的生产也有所突破。但是,目前针对成品切割用钢丝(线径小于0.12mm)的研究还比较缺乏,国产钢丝存在不稳定等问题。因此,为了适应市场需求,本文致力于开发生产质量稳定、线径小强度高的硅片切割用钢丝。本文在总结了国内外高强度钢丝生产研究状况的基础上,特别针对太阳能硅片切割用高强度钢丝进行了深入调查研究。主要研究包括:拉拔前钢丝组织结构分析,通过金相显微镜、扫描电镜对拉拔过程中组织观察分析,构建组织演化模型,研究钢丝拉拔强化过程,探讨强化机制,最终获得最佳生产工艺。研究结果表明,选用82A钢丝作为原料,其索氏体含量高达99%以上,钢丝从线径为0.893mm最终拉拔成线径为0.12mm,总减面率高达98.2%,强度从1000Mp提高到近4000 MPa。拉拔过程中,不同取向的索氏体片层组织通过扭转、弯曲、断裂等方式最终取向趋于拉拔方向,组织逐渐被拉长变形,细化,片层间距也相应减小,从最初的70—120nm变成10—50nm。对于原取向平行于拉拔轴向或已取向完成的片层结构来说,片层间距与钢丝线径存在线性关系dε= (d0 / D0)3 Dε=d0 exp(-ε/2)。随着拉拔应变的提高,钢丝的抗拉强度不断增加。强化过程分四个阶段,各阶段强化效果存在差异,其中,当1.20﹤ε﹤2.32,拉伸强度与应变量满足线性关系ln? ? ?。通过对回火温度,时效等研究,最终确定钢丝生产工艺:在组织取向未完成时ε<0.92,采用道次减面率低于30%,最后两道次减面率低于20%,钢丝的综合力学性能最佳。热处理工艺采用200℃温度下,30min回火处理,强度较热处理前提高近5.4%,钢丝最终强度接近3800Mpa。