累積疊軋法制備的超細(xì)晶純Cu、純Al及Cu-Al多層復(fù)合板組織與性能的研究.pdf

1、Cu/Al超細(xì)晶多層復(fù)合板材結(jié)合了超細(xì)晶銅材優(yōu)異的延展性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性以及鋁材抗蝕、質(zhì)輕價(jià)廉的優(yōu)點(diǎn)，不僅提高了產(chǎn)品性能，而且節(jié)約了資源和能源，在儀表電器、航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。本文采用累積疊軋工藝制備超細(xì)晶純Cu、純Al及Cu/Al多層復(fù)合板材，研究不同厚度比的純銅板和純鋁板組合對(duì)Cu/Al多層復(fù)合板微觀組織和力學(xué)性能的影響，由此選擇出最佳的厚度比。采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、能譜儀、背散射衍射技術(shù)和透射電鏡觀察分析不同累積疊軋

2、道次后純Cu、純Al及Cu/Al多層復(fù)合板的宏觀形貌、微觀組織和結(jié)合界面組織結(jié)構(gòu);采用硬度測(cè)試和單軸拉伸測(cè)試研究累積疊軋后純Cu、純Al及Cu/Al的力學(xué)性能。對(duì)純Cu、純Al不同累積疊軋疊軋道次后的試樣進(jìn)行不同溫度和不同時(shí)間退火熱處理，研究其微觀組織和力學(xué)性能。
　　本研究表明，在室溫條件下，采用累積疊軋技術(shù)成功制備出不同厚度比的超細(xì)晶Cu/Al復(fù)合板材，各個(gè)厚度比下界面結(jié)合過(guò)程、組織與力學(xué)性能的演變規(guī)律基本類似，但厚度比hCu

3、/hAl為2∶1時(shí)，界面結(jié)合質(zhì)量和力學(xué)性能均最好。累積疊軋工藝不僅實(shí)現(xiàn)了不同材料間的冶金結(jié)合，而且實(shí)現(xiàn)了材料的超細(xì)晶化。累積疊軋1道次后，界面實(shí)現(xiàn)了初步的機(jī)械結(jié)合，晶粒發(fā)生了明顯的細(xì)化，但不均勻;隨著累積疊軋道次的增加，界面結(jié)合質(zhì)量逐漸提高，組織細(xì)化程度不明顯，但晶粒分布逐漸均勻。累積疊軋6道次后，大部分界面已實(shí)現(xiàn)了冶金結(jié)合，銅層晶粒片層厚度由～50μm細(xì)化到～0.2μm，鋁層也細(xì)化到0.5μm左右。晶粒細(xì)化主要以位錯(cuò)滑移交割為主，并伴

4、隨一定孿生的作用。純銅板累積疊軋后心部為典型的軋制織構(gòu)，主要組分是{110}〈112〉。板材經(jīng)累積疊軋后硬度和強(qiáng)度得以提高，塑性降低。累積疊軋1道次后，純銅的屈服強(qiáng)度增加262MPa，比退火態(tài)的提高了近3倍;而純鋁則增加了70MPa，約為退火態(tài)母材的2倍。隨著道次的增加，強(qiáng)度略有增加直至飽和，斷裂延伸率基本不變或略有降低，單一的Cu/Cu和Al/Al多層板分別在5％和10％左右，且6道次后的綜合力學(xué)性能均最好;而Cu/Al復(fù)合板3道次后

5、的綜合性能最佳。板材累積疊軋后的強(qiáng)化機(jī)制主要以加工硬化和細(xì)晶強(qiáng)化為主，同時(shí)表面打磨時(shí)硬化夾雜層和界面的引入以及無(wú)潤(rùn)滑軋制造成的摩擦也是材料強(qiáng)度提高的原因。斷口結(jié)合機(jī)制為混合型的剪切韌性斷裂。累積疊軋板材經(jīng)熱處理后，組織的回復(fù)再結(jié)晶及長(zhǎng)大主要從界面處向基體擴(kuò)展，而且累積疊軋獲得的片層晶的熱穩(wěn)定性較好。初步確定純銅、純鋁板不同累積疊軋道次下較合適的退火工藝參數(shù)。其中，純銅累積疊軋1，3，6道次后的退火工藝分別為:350℃/30min、300