硬脆材料切割用線鋸鋼絲的開發(fā)及對其組織性能的研究.pdf

1、切割加工是硬脆材料加工的關鍵工序,切割成本占硬脆材料加工近一半的成本。金剛石游離線鋸是目前太陽能硅片切割的主要方式,切割用鋼絲作為最為關鍵的耗材備受重視。通過冷拉拔變形獲得高強度鋼絲已成為制備切割鋼絲的主要方式。隨著硅片加工厚度的不斷減小,對切割用鋼絲的線徑要求也越來越細,相應強度也越來越高。近年來,國內對高強度鋼絲的制備較為重視,在鋼絲盤條的生產(chǎn)也有所突破。但是,目前針對成品切割用鋼絲(線徑小于0.12mm)的研究還比較缺乏,國產(chǎn)鋼絲

2、存在不穩(wěn)定等問題。因此,為了適應市場需求,本文致力于開發(fā)生產(chǎn)質量穩(wěn)定、線徑小強度高的硅片切割用鋼絲。
　　 本文在總結了國內外高強度鋼絲生產(chǎn)研究狀況的基礎上,特別針對太陽能硅片切割用高強度鋼絲進行了深入調查研究。主要研究包括:拉拔前鋼絲組織結構分析,通過金相顯微鏡、掃描電鏡對拉拔過程中組織觀察分析,構建組織演化模型,研究鋼絲拉拔強化過程,探討強化機制,最終獲得最佳生產(chǎn)工藝。
　　 研究結果表明,選用82A鋼絲作為原料,其

3、索氏體含量高達99％以上,鋼絲從線徑為0.893mm最終拉拔成線徑為0.12mm,總減面率高達98.2％,強度從1000Mp提高到近4000 MPa。拉拔過程中,不同取向的索氏體片層組織通過扭轉、彎曲、斷裂等方式最終取向趨于拉拔方向,組織逐漸被拉長變形,細化,片層間距也相應減小,從最初的70-120nm變成10-50nm。對于原取向平行于拉拔軸向或已取向完成的片層結構來說,片層間距與鋼絲線徑存在線性關系dε:(d0/D0)×Dε=d0

4、exp(-ε/2)。隨著拉拔應變的提高,鋼絲的抗拉強度不斷增加。強化過程分四個階段,各階段強化效果存在差異,其中,當1.20<ε<2.32,拉伸強度與應變量滿足線性關系lnσ∞ε。通過對回火溫度,時效等研究,最終確定鋼絲生產(chǎn)工藝:在組織取向未完成時ε<0.92,采用道次減面率低于30％,最后兩道次減面率低于20％,鋼絲的綜合力學性能最佳。熱處理工藝采用200℃溫度下,30min回火處理,強度較熱處理前提高近5.4％,鋼絲最終強度接近38