灰鑄鐵因?yàn)榫哂袃?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(yù)見(jiàn)的未來(lái)仍是國(guó)內(nèi)外玻璃模具廠商使用的主要材料。內(nèi)腔為Ｄ型半導(dǎo)體封裝石墨模具、外緣為Ａ型片狀半導(dǎo)體封裝石墨模具的梯度半導(dǎo)體封裝石墨模具結(jié)構(gòu)鑄鐵，能滿足內(nèi)腔較高的強(qiáng)度要求和模具主體較好的導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(guò)促進(jìn)碳化物和珠光體形成，提高基體強(qiáng)度，然而，強(qiáng)度提高的同時(shí)會(huì)使塑性下降；

二是通過(guò)細(xì)化晶粒同時(shí)提高強(qiáng)度與塑性。熱疲勞裂紋擴(kuò)展導(dǎo)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(wàn)到１００多萬(wàn)次，屬于低周疲勞和高周疲勞的臨界范圍。對(duì)于決定玻璃模具材料耐熱疲勞性的因素究竟是強(qiáng)度還是塑性，尚待進(jìn)一步的研究。本文通過(guò)選取不同廠家生產(chǎn)的具有近似梯度半導(dǎo)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(yàn)材料與方法本文對(duì)市場(chǎng)上廣泛使用的梯度半導(dǎo)體封裝石墨模具鑄鐵玻璃模具材料進(jìn)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(lái)自２家國(guó)內(nèi)玻璃模具廠（甲、乙）和１家國(guó)外廠家（丙）。其中甲廠模具使用壽命約為 ６５ 萬(wàn)次，乙廠 ６０ 萬(wàn)次，丙 廠 １２５ 萬(wàn)次，國(guó)內(nèi)外模具壽命存在顯著差異。通過(guò)對(duì)其組織和性能的對(duì)比研究，旨在發(fā)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)模具與進(jìn)口模具存在差距的原因，為提高國(guó)產(chǎn)玻璃模具材料壽命提供依據(jù)和指導(dǎo)。 

對(duì)不同廠家生產(chǎn)的灰鑄鐵玻璃模具材料不同部位進(jìn)行取樣。根據(jù)國(guó)標(biāo)ＧＢ／Ｔ ７３１４—２００５，采 用ＣＳＳ－４４２００電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)通過(guò)壓縮試驗(yàn)確定材料的抗壓強(qiáng)度。顯微組織采用 ＯＬＹＭＰＵＳ ＰＭＥ光學(xué)顯微鏡和 ＦＥＩ Ｑｕａｎｔａ ２５０Ｆ場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察。顯微硬度測(cè)試采用 ４０２ＭＶＤ 自動(dòng)轉(zhuǎn)塔數(shù)顯顯微維氏硬度計(jì)，測(cè)試載荷為０．０５ｋｇ，加載時(shí)間為１０ｓ。 為進(jìn)一步分析模具的熱疲勞性能差異，還進(jìn)行了模擬玻璃模具使用工況的熱疲勞試驗(yàn)。試樣尺寸為５ｍｍ×１０ｍｍ×１５ｍｍ，一端設(shè)有缺口（缺口開(kāi)在 Ｄ 型半導(dǎo)體封裝石墨模具區(qū)），如圖１所示。在８００ ℃下，對(duì)試樣保溫５ｍｉｎ后放入水中激冷５ｓ，反復(fù)循環(huán)，記錄試樣表面出現(xiàn)宏觀裂紋時(shí)的熱疲勞次數(shù)。

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