1、高纯铝的轧制
轧制是由轧件与轧辊之间的摩擦力将轧件拉进不同旋转方向的轧辊之间使之产生塑性变形的过程。图1是轧制的示意图。对材料进行轧制处理,不仅可以在不产生切屑的情况下,改变材料的形状和大小,而且可以提高材料的强度,改善材料的性能。金属材料特别是钢铁行业 90%的塑性变形都是通过轧制变形的,所以轧制对材料的加工有着十分重要的地位。
图 1 轧制示意图
2、高纯铝变形后的热处理
轧制变形可以很好的提高材料的强度,可以在设备和器皿中得到应用。但轧制后的材料内部缺陷和残余应力的增加会是材料发生开裂,并且组织内部会出现明显的形变织构。所以对变形后的试样进行热处理,可以消除内部的缺陷和残余应力。特别对于高纯铝基础电子材料,对内部晶粒尺寸的大小和均匀性有严格的要求。经过轧制的高纯铝经过热处理后,能够发生再结晶,内部产生的无畸变晶核逐渐吞噬长大成等轴晶,晶粒得到细化,组织也变得更加均匀。对不同的轧制变形量的试样进行不同的热处理工艺处理,并能够使发生再结晶,就可以使材料的内部晶粒变得均匀细化 [32] ,以达到高纯铝靶材的要求。如果连续对材料进行变形,随着变形温度的升高,还会使材料发生动态再结晶过程。
3、高纯铝轧制及退火的发展现状
轧制及退火是对金属材料组织优化的常用方法,技术已经比较成熟。国内外对钢铁和合金的研究比较多,随着高纯铝电子材料的发展,对高纯铝轧制及退火的研究也逐渐开展起来。日本名古屋大学工程系的 Naoyuki Kanetake 等 [33] 运用有限元模拟技术,对纯铝进行冷轧织构的分析,并且随着轧制变形量到 80%时,组织内部出现不均匀滑移现象。而国内的东北大学对高纯铝进行了重点的研究,刘相华 [34] 研究了工业纯铝在室温和深冷轧制条件下的微尺寸效应,及对材料轧制到微米级的厚度进行研究,得到了在室温轧制下材料的强度随轧制终了厚度的减少出现了先增后减的微尺寸效应;而对深冷轧制后的材料强度随着轧制终了厚度的减小而逐渐降低,这因为材料在深冷的环境中随着轧制量的增加,位错密度一直增加所致。还有陈明华 [35] 研究了退火温度对高纯铝轧制变形组织的影响,得出了在对高纯铝进行 60 %的冷轧变形后,并未发生再结晶现象,然后对轧制试样进行退火处理,当退火温度达到 200 ℃,保温时间在 30 min 时,发生了再结晶现象,晶粒都变成为等轴晶,材料的强度和硬度下降明显,并且继续增加退火温度,出现了晶粒长大的现象,但硬度值变化不明显。还有中南大学材料科学与工程学院的蒋树农 [36] 对高纯铝进行连续变形的微观组织和力学性能分析,得出:对高纯铝的连续变形,发生了动态再结晶的现象。因为高纯铝经连续变形后,积累了很大的变形量,又加上温度升高明显,使能够发生动态再结晶过程。综上国内外对纯铝轧制及退火的研究,对高纯铝轧制变形后,再进行不同工艺的热处理,发生退火再结晶时可以得到均匀细化的等轴晶,使对高纯铝材料的处理提供了理论基础。
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