【摘要】：利用四輥異步冷軋機軋制工業(yè)純銅極薄帶,對軋制出厚度為25~300μm的軋件進行拉伸實驗,發(fā)現(xiàn)在其力學(xué)性能方面出現(xiàn)了尺寸效應(yīng)現(xiàn)象:隨著厚度的減小,材料抗拉強度先增大,達到某一厚度臨界值后轉(zhuǎn)而減小,即存在一個厚度閾值,在此閾值之前出現(xiàn)加工硬化,之后轉(zhuǎn)為加工軟化.針對這一現(xiàn)象,對軋件進行機械性能檢測和EBSD等觀察或分析,認為極薄帶出現(xiàn)尺寸效應(yīng)的原因是:隨著軋件厚度的減薄,胞壁沿厚度方向尺寸大幅度減小,位錯向胞壁遷移距離減小,異號位錯在胞壁處湮滅,導(dǎo)致抗拉強度降低.
【圖文】：

踉鋫怛嘭鄳鋬鋪穸扔?.8mm軋制到1mm，共分5個道次，每道次減薄約1mm;第二階段為異步軋制，利用異步軋機極強的軋薄能力，將1mm的軋件繼續(xù)軋制到25μm，每道次壓下約30%．選取厚度約為300，200，100，50和25μm規(guī)格的軋件，制作拉伸試樣．在SANS(CMT5105)萬能拉伸試驗機采用HB5280—96所示的拉伸實驗方法進行拉伸實驗，拉伸速度為0.5mm/min，測量不同厚度的銅帶的抗拉強度;同時，取不同厚度規(guī)格的軋件根據(jù)GB/T4340.1—2009作維氏硬度測試．2實驗結(jié)果與討論將5種厚度規(guī)格的軋態(tài)拉伸試樣進行拉伸測試，拉伸曲線如圖1a所示．由圖中數(shù)據(jù)可以看出，隨著軋件厚度的減薄，線性段斜率越來越大，總延伸量越來越小．軋件厚度由300μm減薄到100μm時，其抗拉強度由279MPa增大到460MPa．圖1工程應(yīng)力－應(yīng)變曲線及抗拉強度－厚度曲線Fig.1Engineeringstrain-stressandtensilestrength-thicknesscurves(a)—工程應(yīng)力－應(yīng)變曲線;(b)—抗拉強度－厚度曲線．1240東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第38卷

若軋件厚度繼續(xù)減薄，抗拉強度開始減小，，當軋件厚度由100μm減至50μm時，抗拉強度由460MPa降低至380MPa，而厚度減至25μm時，抗拉強度減小至290MPa．軋件由厚到薄的抗拉強度曲線如圖1b所示，呈現(xiàn)先增后減的變化趨勢，由增到減的厚度臨界值處于50～100μm之間．圖2所示的維氏硬度曲線所呈現(xiàn)的硬度變化規(guī)律與抗拉強度的變化規(guī)律相似．當厚度為300μm時，軋件維氏硬度為118MPa，硬度在厚度大于100μm是呈現(xiàn)隨厚度減小而增大的規(guī)律;到厚度為100μm時，軋件維氏硬度為133MPa．而當厚度小于100μm時，硬度隨厚度變化規(guī)律與之前相反，變?yōu)殡S厚度減小而減小，到厚度為25μm時，軋件維氏硬度僅有83MPa．圖2不同厚度試樣的硬度曲線Fig.2Hardnesscurveoffoilswithdifferentthickness純銅厚度由300μm減薄至25μm，抗拉強度隨著厚度由大到小，存在先增后減的規(guī)律;硬度實驗結(jié)果表明這5個厚度規(guī)格的軋件硬度同樣出現(xiàn)先增后減的變化規(guī)律，而變化規(guī)律發(fā)生轉(zhuǎn)變的厚度也為100μm．由拉伸實驗和硬度測試實驗數(shù)據(jù)可知，異步軋制純銅極薄帶出現(xiàn)了強度和硬度由大到小的“軟化”現(xiàn)象，出現(xiàn)軟化的臨界厚度均在50～100μm．圖3為不同厚度試樣ND－ＲD面在SEM電鏡下的EBSD照片．圖3a為試樣厚度200μm時的EBSD照片，由圖中可以看出，晶粒沿軋制方向顯著伸長，條帶狀晶粒沿ND方向尺寸約為300nm，厚度不均勻分布，相鄰晶粒間取向差較大．部分條帶狀晶粒內(nèi)部開始產(chǎn)生取向差，角度較小．由圖3b可以看出，當厚度為100μm時，條帶狀晶粒沿ND方向尺寸進一步減小，相鄰晶粒取向差逐漸增大，內(nèi)部產(chǎn)生取向差的晶粒比例顯著增多，且內(nèi)部取向差進一步增大．圖3c為厚度50μm時的EBSD照片，由圖中可以看出，條帶狀晶粒已經(jīng)基本消失，取而代之的是細小的等軸晶，
【作者單位】： 東北大學(xué)研究院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項目(51374069)
【分類號】：TG335.5

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本文編號：2552692