锆微合金化对超细晶/纳米晶铜组织和性能的影响

发布时间：2024-02-17 09:02

　　微观缺陷是金属材料机械、物理性能的重要调控媒介。通过剧烈塑性变形引入高密度的微观缺陷(如界面、位错、空位等),金属结构材料的机械强度能够得到极大提高。依据上述策略,超细晶/纳米晶金属材料拥有数倍于传统材料的高强度、高硬度。但与此同时,大量研究工作表明,高密度的微观缺陷也引入了极高的存储能,使得纳米晶/超细晶金属材料热稳定性变差,在服役过程中强度极易恶化,从而限制了实际工业应用。因此,如何设计并制备兼具高强度和高热稳定性的超细晶/纳米晶金属材料具有重大的科学与工程意义。作为一种国防、电力和交通工业中应用广泛的金属材料,Cu及Cu合金具有十分广阔的研究及应用前景。本文基于微观缺陷调控和Zr元素微合金化,结合多道次剧烈塑性变形、低温轧制与时效工艺,制备得到了一种兼具高强度、高热稳定和高导电性的CuZr合金。并使用EBSD和TEM表征合金在制备过程中微观组织的演化,通过等时和等温时效工艺探究Zr及其偏析行为对上述Cu-Zr合金组织热稳定性的影响及机械物理性能的变化规律。其中研究的主要结论如下:(1)通过ECAP和ECAP+Cryo-Rolling工艺在0.07wt.%Zr的块体Cu合金中获得平...

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【部分图文】：

图1.1纳米尺度下的晶粒尺度和强度的关系：(a)不同材料纳米尺度的1/2与强度关系[22]；(b)纯铜[21]

硕士学位论文锆微合金化对超细晶/纳米晶铜组织和性能的影响3增加了对位错在塑性变形中的阻碍，造成位错在晶界后方滑移面上塞积，宏观上形成强化[17-19]。但是材料的强度并不会随晶粒尺寸的减小无限增加，每种材料都存在一个强度饱和值，当晶粒小于此饱和值对应的临界尺寸，1/2与的正相关性....

图1.2Cu-Zr合金的相关参数图标:(a)Cu-Zr合金的二元相图；(b)多种合金元素含量对Cu基体电阻率的影响曲线[41]

4]。1.2.4微合金化铜成分设计Cr和Zr都是常见的铜合金强化元素，一般用于集成电路、电阻焊电极等领域使用的高强高导铜合金[35-36]。其优良特性归功于Cr和Zr原子在析出过程中的交互作用[37]：Zr在细化Cr析出相的同时使其形状更偏向于球形；同时Zr能提升Cu-Cr合金的....

图1.3四种ECAP的变形路径示意图[52]

硕士学位论文锆微合金化对超细晶/纳米晶铜组织和性能的影响7图1.3四种ECAP的变形路径示意图[52]1.4变形组织的演化机理从本质上说塑性变形中材料微观结构的演化是内部缺陷产生和湮灭的结果。滑移(slip)和孪生(twinning)是变形中常见的微观演化机制，但两者的存与否是竞....

图1.44N镍室温ECAP变形TEM组织(a)1道次;(b)12道次和(c)位错胞演化机制主导的组织细化示意图[57]

硕士学位论文锆微合金化对超细晶/纳米晶铜组织和性能的影响7图1.3四种ECAP的变形路径示意图[52]1.4变形组织的演化机理从本质上说塑性变形中材料微观结构的演化是内部缺陷产生和湮灭的结果。滑移(slip)和孪生(twinning)是变形中常见的微观演化机制，但两者的存与否是竞....

本文编号：3901113