SiC对C194合金组织及性能的影响

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随着信息时代的到来,集成电路成为当代电子信息技术的核心,引线框架作为生产集成电路的主要元件,在集成电路相关产品的制造中占有非常重要的地位。C194是Cu-Fe-P系铜合金中极具代表性的材料之一,其用量占据了引线框架材料的65%以上。我国八十年代中期开始研究集成电路引线框架材料,目前新产品的开发以及产品更新换代速度还落后于发达国家,高精引线框架生产的关键技术也一直为几个发达国家所掌握,国内高精引线框架材料90%以上依赖进口,这严重限制了我国电子信息技术的发展。2011年国务院提出要重点发展战略性新兴产业,其中就包括了集成电路在内的信息技术产业。面对轻量化及微电子技术的发展要求,自主研发性能优良的引线框架材料、进一步进行C194合金性能的开发具有重要的意义。本研究在原有C194合金材料的基础上,通过在合金熔炼时添加SiC,研究SiC对铸态、热轧、固溶、冷轧和时效处理后C194合金的组织性能的影响,以期得到性能更优良的引线框架合金材料。研究主要针对材料的晶粒细化效果、硬度、强度、导电、导热、耐磨性能,同时比较了常态浇铸及外加电磁场下浇铸的合金性能。实验研究结果有:(1)在C194合金中加入SiC能有效促进结晶过程中晶核的产生,使晶体数量增加,晶粒尺寸减小。铸锭过程中,电磁搅拌有助于合金中SiC含量的增加。采用电磁搅拌成形的合金中SiC添加量约为未进行电磁搅拌成形的合金的2倍,且晶粒细化效果提高。(2)SiC能够有效降低合金的摩擦系数,SiC添加量为0.8%时,材料摩擦系数为1.48,比未添加SiC的C194合金摩擦系数降低了72.8%。添加SiC后C194合金材料的摩擦磨损机制由粘着磨损转变为磨粒磨损,有效地提高了合金耐磨性能。此外,结合电磁搅拌,添加少量SiC能够改善铸态合金的导热性能。(3)冷轧加工率为85%,添加0.6%SiC的合金带材经过375℃×2h时效后,综合性能良好。SiC能有效提高时效处理后的合金的强度,添加0.6%SiC的C194合金的抗拉强度为339.03MPa,比未添加SiC的C194合金的抗拉强度提高了7.7%。合金试样经透射电镜标定及XRD检测证实,-Fe,Fe3P及SiC为主要强化相。此外,层错诱发的孪晶也是合金强度提高的原因之一。通过拉伸实验及拉伸端口扫描分析得出,相对于冷轧态合金,时效处理后合金拉伸断口的韧窝数量增多,深度增加,冷轧带材延伸率在4.32-5.60%之间,时效后合金延伸率达到了7-12%,合金韧性提高。
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