单晶铜ECAP/Bc路径形变结构与力学性能

采用电子背散射衍射技术(EBSD)、XRD,研究了单晶铜在等通道转角挤压(ECAP)/Bc路径4道次变形过程中形变结构演变,并检测了变形材料的力学性能。结果表明：低道次变形不改变单晶铜的宏观取向;2道次变形后,材料微观组织中出现取向一致的剪切带,与ED轴成15°-20°角,晶粒内部出现了形变织构{111}<112>;经过4道次变形后,剪切带与ED轴夹角不变但倾斜方向与2道次相反,形变织构不发生改变,且未出现大角度晶界;抗拉强度由168MPa提高至395MPa,延伸率则从63%降至26.5%,硬度由60Hv提高到125Hv,之后趋于平缓;由于位错堆积,材料塑性变差,断口颈缩面积变大。ECAP可使单晶铜在未破碎的情况下得到强化。     

单晶铜在ECAP过程中的织构转变和强化行为

由于优秀的导电性能,单晶铜已经在各个领域得到了广泛的应用。然而,较低的强度性能严重阻碍了其进一步的发展和使用。所以,使用ECAP技术对单晶铜进行强化,同时研究采用三个不同路径挤压时对材料性能的影响。使用电子背散射衍射和 X 射线衍射来对 6 道次 ECAP 变形过程中单晶铜的织构进行检测。模具的内角为 120°,挤压路径为 A、Bc、C。结果表明： 5 道次挤压后,A 路径,Bc路径和 C 路径的强度和延伸率分别为 405MPa 、30%,395 MPa、26.7%,385 MPa 、27.9%。6 道次挤压后,A 路径的织构为{112}<110>以及较弱的{110}<112>织构;Bc 路径为{001}<110>织构;而 C 路径的织构已经产生了分散。当采用 C 路径进行几道次的挤压后,首先在其极图中出现了双织构并存的情况,随后 A 路径极图中同样出现了双织构。而在 Bc 路径极图中,并没有其他的织构出现。在挤压过程中材料的导电性只有少量的下降,且全部在 98%IACS 以上。可以看出,在合适的应变量下,ECAP 可以使单晶铜强度明显提高而且导电性损失很小。同时,采用不同的挤压路径可以显著影响材料的性能,例如采用A路径挤压出的材料有最高的强度,C路径挤压出的材料有最好的导电性能。