连续铸造铜单晶棒材的工艺参数与性能

在自制水平单晶连铸设备上研究铜单晶的连铸技术。结果表明，当铸型温度Ｔｃ２＝１１００～１１２０℃、固液界面前沿温度梯度ＧＬ＝５～６℃／ｍｍ、连铸速度Ｒ＝２０～３０ｍｍ／ｍｉｎ时，可获得镜面状的单晶铸棒。连铸时固液界面位于铸型内部，并向熔体呈凸出形状。铸棒内的杂晶是由于铸型温度低于铜的熔点（１０８３℃）和连铸速度增加所致，当Ｒ大于３０ｍｍ／ｍｉｎ时形成单向凝固的柱状晶铸棒。单晶的生长方向为［１００］，结晶面为（２００）。铜单晶与多晶铸棒相比，抗拉强度降低了２０．８５％，屈服强度降低８６．５４％，延伸率增加了８０．２４％，断面收缩率增加了３．９４５倍；电阻率降低了１５．５７％。因此，连铸铜单晶具有优异的塑性和低电阻率。

铜单晶连铸过程中固液界面位置和形状的数值分析

为了准确地控制工艺参数 ,获得表面光洁、高质量的连铸铜单晶 ,采用数值分析方法研究铜单晶连铸时固液界面的位置和形状 .发现铸型温度 (TM)、连铸速度 (v)、冷却位置 (L)和熔体温度(TL)影响固液界面的位置和形状 ,并且铜单晶连铸时固液界面向熔体呈凸出形状 .当固液界面位于铸型内距出口端 2～ 3mm时 ,可获得表面光洁、晶体取向度小于 1 0°的连铸铜单晶 .为了获得高质量的单晶 ,固 -液界面面必须平滑 ,甚至是平界面 .计算结果与实验结果吻合很好 ,可用数值分析方法确定连铸铜单晶的工艺参数 ,为铜单晶连铸提供理论依据 .