连续定向凝固技术的研究进展(3)

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年来，随着定向凝固连铸工艺的成熟，人们的研究逐步转向研制在电子行业具有广泛应用前途的Ｃｕ及

Ｃｕ合金单晶型材，并取得了一定成效，同时，更高熔

点的材料如Ｍｏ，Ｃｏ，不锈钢、耐磨合金、Ｎｉ基高温合金的定向凝固工艺研究也在展开。

目前国外应用连续定向凝固法已成功拉制出了具有各种圆形截面及异形截面形状

［２２］

，如圆棒、圆

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管、椭圆管、多边形棒、异形棒等的单晶型材；另外也可生产出有芯材料或同轴异质等复合材料［２３］。

２．２国内研究状况

近年来，国内研究连续定向凝固的工作者在以

６．铸型

图３

１．自耗电极１０．铸锭

Ｌ

２．熔渣

电渣感应连续定向凝固方法原理图

３．坩埚

４．金属熔体

５．固液界面９．喷水装置

８．加热铸型用石墨

往ＯＣＣ技术的基础上，对其设备进行了不断的完善和改进，开发了几种新的连续定向凝固方法。如上海大学毛协民等人采用的超高温度梯度连续定向凝固

［２４～２５］

７．高频感应线圈

的坯料，然后在低于再结晶温度下进行大变形量的塑性加工与热处理，最终得到具有连续纤维状晶粒组织（纤维直径为几个至十几个（ｍ级）的线状材料。这种组织的材料由于不存在垂直于长度方向的晶界（横向晶界），具有优良的物理与力学性能：电导率高，信号保真性能好，强度与伸长率大幅度提高，加工性能好。目前已成功研制出!２５μｍ超细Ａｌ－Ｓｉ丝和!１９．７μｍ超细无氧铜丝，制品如图５所示。

为了提高材料的纯净度，王自东等人又将真空熔炼和连续定向凝固相结合，成功研制出了!１６ｍｍ铜单晶和铝单晶以及!３９ｍｍ×１．８ｍｍ铜管，见图６。

；北京科技大学常国威等人开发的电渣感应连续

２７］定向凝固［２６～；西北工业大学凝固技术国家重点实验２９］室开展的单晶连铸技术方面的研究工作等［２８～；大连

理工大学、广东工业大学、甘肃工业大学以及我国台

３２］湾［３０～等地区也对这一技术展开了研究。

上海大学毛协民等人研究自生复合Ｃｕ－Ｃｒ合金电车线的制备技术时，考虑到普通ＯＣＣ法存在的液相温度梯度较低的缺陷，在工业生产无氧铜杆的上引法技术中引入了超高温度梯度技术，研制了上引式高温度梯度连续定向凝固装置。并在此基础上开展亚快速定向凝固连续铸造理论与技术研究，以及研制单晶铜线和自生复合铜电车线的连续制备技术。

北京科技大学常国威等人研制了一种不同于其它定向凝固连铸方法的技术———电渣感应连续定向凝固技术，其装置原理如图３所示。该方法引入电渣重熔技术以提高铸型的加热温度和熔体的净化能力，金属液最高加热温度可达１７００℃，并研究了ＱＡ１９－４合金及近共晶铸铁的定向凝固连铸工艺，同时，对黑色金属的连续铸造也进行了大量探索，已可以成形具有连续单向柱状晶组织的不锈钢和铸铁制品。北京科技大学谢建新、王自东在此基础上又提出了将连续定向凝固技术和低温强加工技术相结合，在材料的凝固成形与固态加工处理过程中积极发展、强化组织异向性，制备无成分偏析、高性能金属材料的新方法，其基本概念如图４所示，即采用连续定向凝固方法制备具有轴向连续柱状晶组织

图４

ＯＣＣ技术的进一步发展形成了单晶连铸技术，

该技术可以消除所有晶界，使金属材料的性能得到

单向纤维晶组织高性能金属材料制备的基本概念

（ａ）超细Ａｌ－Ｓｉ丝（２５μｍ）（ｂ）超细无氧铜丝（１９．７μｍ）

图５连续定向凝固和低温强加工技术相结合制备产品

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中国铸造装备与技术４／

２００８