水平与垂直晶界铜双晶的压缩形貌观察与分析.pdfVIP

华南理工大学学报(自然科学版) JournalofSouthChina of V01．41NO．7 第4l卷第7期 UniversityTechnology Science 2013 2013年7月 (NaturalEdition) July 水平与垂直晶界铜双晶的压缩形貌观察与分析水 段先云 阮锋 张赛军 (华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510640) 摘要：为了研究晶界方向对铜双晶塑性变形的影响，采用扩散焊方法制备了双晶铜块， 通过压缩试验台对水平和垂直晶界方向下的铜双晶进行等形变压缩，对晶界附近变形形 貌进行显微观察与分析．结果显示：不同晶界方向对铜双晶的滑移变形有不同的影响；在 等压缩形变下，相比于水平晶界双晶体，垂直晶界双晶体滑移线的分布和扩展比水平晶界 双晶体的更不均匀，垂直晶界双晶体中晶界附近的应力集中程度更高；垂直晶界双晶体滑 移线扩展不连续且有波动性，且孔洞和裂纹数量多于水平晶界，孔洞和裂纹的产生和分布 位置更集中于滑移线上或临近滑移线的某一侧． 关键词：晶界；晶体塑性；铜双晶；孔洞；裂纹 中图分类号：TGll5．5 在微成形中，零件的尺寸由毫米级转化为晶粒 1试验材料与方法 大小甚至微米级．由于金属晶粒的各向异性和晶体 变形的复杂性，单向的外加载荷在不同取向的晶粒 1．1 试验材料 以及水平、垂直的晶界分布下，转变为复杂的力平衡 试验所用铜基材采用台湾NeoTech公司的纯 系统¨。2o，而晶界在抵抗变形、协调变形中起到了关 度为99．995％、外径为2．5mm的连铸单晶铜线． 键作用。．因此，研究晶界方向对材料塑性滑移变 试样的制备主要经过以下步骤：①取两段该铜线， 形的影响以及对孔洞、裂纹等破坏方式的影响对微 不考虑晶向，随机磨削成30mm×2mm×1mm的 成形有重要的意义． 长方体；②经过扩散焊随机焊接成30mm×2mm× 目前，国内外相关的研究主要集中在循环应力 2mm双晶体条(见图1(a))；③将整个双晶体条长 下不同晶界方向对铜晶体疲劳失效的影响方 度方向4个面磨平行，再经抛光机逐步抛光至 mm×2mm× 面H。8j，并对疲劳裂纹的产生和扩展做出了相应的 2000#；④经线切割分割成若干个2 解释∽。1引．在微成形，特别是微型冲压中，材料的关 2mm的双晶体方块(见图1(b))；⑤取两个双晶体 键变形区和破坏区受力并不是循环应力的交变载 方块，晶界方向分别为水平方向和垂直方向，相邻 荷，大部分是单纯的拉伸力和压缩力，因此有必要研 放置于特制固定扣中，注入热熔胶(水晶胶易损坏 究微成形受力条件下晶界方向对塑性变形的影响． 已经抛光的表面)，在磨床上(5℃低水温喷淋)磨 基于此，文中在铜双晶晶界分别处于水平晶界和垂 直晶界两种情况下，对晶体受到压缩变形后晶界附 两方块从热熔胶中取出，将要观察形貌的两个主 近的形貌进行了试验观察． 要平面抛光至4000#，然后经平绒布抛光，之后进 收稿日期：2012．12—19 。基金项目：国家自然科学基金青年基金资助项目；广东省精密装备与制造技术重点实验室开放课题 (PEMTl202) dxy@126．com 万方数据 华南理工大学学报(自然科学版) 第41卷 行电解抛光；⑦经电子背散射衍射系统测定双晶体