灰鑄鐵因為具有優(yōu)良的鑄造性能和良好的加工性，熱而不粘且成本低廉，在目前以及可預見的未來仍是國內(nèi)外玻璃模具廠商使用的主要材料。內(nèi)腔為Ｄ型半導體封裝石墨模具、外緣為Ａ型片狀半導體封裝石墨模具的梯度半導體封裝石墨模具結(jié)構(gòu)鑄鐵，能滿足內(nèi)腔較高的強度要求和模具主體較好的導熱性而被廣泛使用。已有的研究表明，合金化可以改變鑄鐵半導體封裝石墨模具形態(tài)和基體組織，提高灰鑄鐵材料的耐熱性，從而提高玻璃模具使用壽命。在獲得梯度半導體封裝石墨模具結(jié)構(gòu)鑄鐵后，繼續(xù)合金化改善材料性能有２種效果：

一是通過促進碳化物和珠光體形成，提高基體強度，然而，強度提高的同時會使塑性下降；

二是通過細化晶粒同時提高強度與塑性。熱疲勞裂紋擴展導致的宏觀龜裂現(xiàn)象為玻璃模具主要失效形式之一，玻璃模具使用壽命為幾十萬到１００多萬次，屬于低周疲勞和高周疲勞的臨界范圍。對于決定玻璃模具材料耐熱疲勞性的因素究竟是強度還是塑性，尚待進一步的研究。本文通過選取不同廠家生產(chǎn)的具有近似梯度半導體封裝石墨模具結(jié)構(gòu)的模具材料，分析了其組織與性能，探討了影響玻璃模具壽命的主要因素。

1試驗材料與方法本文對市場上廣泛使用的梯度半導體封裝石墨模具鑄鐵玻璃模具材料進行了研究，此類模具多用于生產(chǎn)瓶罐類玻璃制品。研究的３種模具分別來自２家國內(nèi)玻璃模具廠（甲、乙）和１家國外廠家（丙）。其中甲廠模具使用壽命約為 ６５ 萬次，乙廠 ６０ 萬次，丙 廠 １２５ 萬次，國內(nèi)外模具壽命存在顯著差異。通過對其組織和性能的對比研究，旨在發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)模具與進口模具存在差距的原因，為提高國產(chǎn)玻璃模具材料壽命提供依據(jù)和指導。 

對不同廠家生產(chǎn)的灰鑄鐵玻璃模具材料不同部位進行取樣。根據(jù)國標ＧＢ／Ｔ ７３１４—２００５，采 用ＣＳＳ－４４２００電子萬能材料試驗機通過壓縮試驗確定材料的抗壓強度。顯微組織采用 ＯＬＹＭＰＵＳ ＰＭＥ光學顯微鏡和 ＦＥＩ Ｑｕａｎｔａ ２５０Ｆ場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察。顯微硬度測試采用 ４０２ＭＶＤ 自動轉(zhuǎn)塔數(shù)顯顯微維氏硬度計，測試載荷為０．０５ｋｇ，加載時間為１０ｓ。 為進一步分析模具的熱疲勞性能差異，還進行了模擬玻璃模具使用工況的熱疲勞試驗。試樣尺寸為５ｍｍ×１０ｍｍ×１５ｍｍ，一端設(shè)有缺口（缺口開在 Ｄ 型半導體封裝石墨模具區(qū)），如圖１所示。在８００ ℃下，對試樣保溫５ｍｉｎ后放入水中激冷５ｓ，反復循環(huán)，記錄試樣表面出現(xiàn)宏觀裂紋時的熱疲勞次數(shù)。

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