塑性变形单晶铜线材织构的研究

将单晶连铸技术制备的直径Φ8 mm工业单晶铜线材,在C733-4/ZF型工业拉丝机上按同一方向冷拔至直径分别为Φ4 mm、Φ2 mm和Φ1 mm的铜线材,应用极图分析和织构定量计算的方法研究了变形量与织构的关系.结果表明:变形单晶铜线材中的形变织构主要为<100>丝织构,也有少量<110>丝织构;随着变形量的增加,<100>丝织构的体积百分数先减小后增加,而<110>丝织构先增加后减小.     

塑性变形对单晶铜线材导电性影响的研究

为了研究塑性变形对单晶铜线材导电性的影响，以及电阻率与塑性变形量之间的定量关系，将Φ8mm的工业单晶铜线材冷拔后，得到塑性变形量不同的试样，用四端引线法精确测量其电阻率、结果表明，单晶铜线材的电阻率随塑性变形量的增加而上升，其原因是由于单晶铜线材的微观组织畸变程度随塑性变形量的增加而加剧。     

Cu2O单晶中铜颗粒的作用

提出了晶体中存在着析出的铜颗粒，且铜与Ｃｕ２Ｏ间的接触面处形成Ｓｃｈｏｔｔｋｙ势垒的模型，在此基础上解释了Ｃｕ２Ｏ单晶样品的光学和电学特性之间的似乎矛盾的关系。     

单晶铜／多晶铜闪光对焊接头组织的演变

电阻焊在焊接单晶铜/多晶铜时,可使焊接热过程对单晶组织影响最小化。采用不同焊接电流,对单晶铜/多晶铜进行闪光对焊,对焊接接头的热影响区宽度和显微组织进行了分析。结果表明：闪光对焊对多晶铜组织的影响极为显著,随着离焊缝距离的增加,依次呈现出粗晶区、细晶区、超细晶区、超细晶与母材混合区。单晶铜一端仅在近缝处的极小范围内发生了再结晶行为。     

工业铜单晶线材浸蚀蚀坑的研究

对工业铜单晶线材用不同浸蚀剂,浸蚀时间,材料晶体取向等方面进行了浸蚀试验.结果表明,在氯化铁盐酸溶液中仅当配比为20 g(FeCl3)∶5 ml(HCl)∶100 ml(H2O)时会有蚀坑产生;蚀坑密度(EPD)随试样浸蚀时间和试样的变形量的增加而增大,当达到一定程度时会趋于饱和;铜单晶线材中(111)面EDP值高于(100)面;经过扫描电镜观察,判定该蚀坑为位错蚀坑.铜单晶线材中位错蚀坑密度与材料浸蚀时间,变形量以及晶体学取向有关.     

单晶铜弯曲裂纹萌生和扩展的分子动力学模拟

为了在微观尺度上研究单晶铜的弯曲裂纹萌生和扩展机理，建立了单晶铜弯曲变形的分子动力学模型，应用速度标定法控制温度，采用Morse势进行了单晶铜的弯曲变形分子动力学模拟。研究表明：应变能的不断积累使晶体内部产生空位，材料的裂纹萌生于空位，空位的合并形成纳米级裂纹，后续微观裂纹的扩展类似于宏观裂纹；裂纹缺陷促进了裂纹的萌生和扩展。     

Cu_2O单晶中铜颗粒的作用

提出了晶体中存在着析出的铜颗粒，且铜与Ｃｕ＿２Ｏ间的接触面处形成Ｓｃｈｏｔｔｋｙ势垒的模型．在此基础上解释了Ｃｕ＿２Ｏ单晶样品的光学和电学特性之间的似乎矛盾的关系。     

强流脉冲电子束诱发单晶铜表层的缺陷结构

为了研究高速变形对金属材料微观结构的影响,利用强流脉冲电子束技术对单晶铜进行了辐照,并通过透射电镜对强流脉冲电子束诱发的表面微结构进行了分析.实验结果表明,位于电子束中心区域的单晶铜表层微结构以位错胞为主;而距离电子束中心区域较远处区域表层微结构则由大量的空位簇缺陷组成,在该区域很少能够观察到位错的出现,也观察不到位错滑移的痕迹.根据各自区域的微结构特征,对相应的变形机制进行了探讨.强流脉冲电子束辐照导致的{111}面整体位移可能是大量空位簇缺陷形成的根本原因.     

纳米切削单晶铜的准连续介质法模拟

采用准连续介质多尺度方法模拟了单晶铜的纳米切削过程。分别采用原子位置图和应力分布图对纳米切削过程中局部变形进行描述,得出了模型的切削力-切削距离的响应曲线。从微观角度分析了单晶铜纳米切削过程中材料变形、材料去除机理及内部损伤情况。根据模拟结果,对切削过程中位错形核、演化过程、湮灭消失、切屑及加工表面的形成过程进行了深入的分析。从位错演化的角度解释了切削力与应变能曲线的峰谷变化。提出了纳米切削过程中材料受到刀具的挤压作用而导致位错形核。得出了在纳米切削过程中塑性材料的去除是基于位错运动演化的结论。     

电子显微取向成像及其在单晶铜线材研究中的应用

本文从基本原理、设备构造、角度和空间分辩率、试样制备方法以及数据处理等方面,系统地介绍了一种新的材料研究方法——电子显微取向成像.同时,结合在研课题的一些研究进展,针对变形前后单晶铜线材的组织演化,探讨了电子显微取向成像技术在微观组织、织构和晶体转动以及位错界面分析等中的应用,以展现电子显微取向成像的功能和应用.     

单晶铜线材在制备过程中的晶粒演化

采用了热型连续铸造方法,选用相同的工艺参数制备出不同直径的铜线材,用光学显微镜分析了线材晶粒形成及生长过程.结果表明:在一定的牵引速度下,纯铜线材晶粒生长的特征是从引晶开始阶段的等轴多晶体渐渐演化为柱状多晶体,最终形成单晶体;随着线材直径的增大,起始晶粒个数在增加;生长成单晶的时间也在增加,经X射线衍射和透射电镜分析能够确定,单晶铜线材晶体择优生长方向为<100>.     

单晶铜线材品粒演化过程的元胞自动机法模拟

对单晶连铸生产单晶铜线材的生产过程中晶粒演化过程进行模拟.可跟踪显示晶体转变过程,定量预测晶粒形貌和晶粒度,得到工艺参数之间的合理匹配,进而通过改变工艺参数,获得理想的显微组织.通过分析单晶连铸的生产工艺过程建立数学物理模型,使用CA法模拟出了单晶铜组织演变过程和各个工艺因素对演变结果的影响.并将模拟结果与实验结果进行了比较分析.模拟结果显示:各个晶粒在生长时由于不同晶面上的择优生长,最后形成取向为<100>的单晶组织;连铸速度对固液界面的形状、位置和晶粒淘汰过程的影响较大,其他条件对演变影响不显著.     

单晶铜线材的表面氧化研究

为了解决单晶铜线材在存储过程中的氧化问题,本文通过氧化增重实验,对不同组织、不同纯度铜线材的表面氧化行为进行了研究.结果表明:温度的高低对铜线材的氧化速率起决定性作用,不同铜线材对温度的敏感程度不同.单晶铜的氧化速率低于多晶铜,纯度越高的单晶铜抗氧化性能越好.单晶铜的氧化速率与其晶粒取向有关,生长方向为<100>的单晶铜更容易氧化.铜线材的氧化速率是由Cu2O的生长速度控制的,主要因素是铜离子向外扩散的速率.低纯单晶铜和多晶铜的氧化膜均容易脱落,不能对基体起到应有的保护作用.     

不同初始取向铜单品制备技术的研究

为了获得制备确定初始取向铜单晶的最优工艺参数,采用不同的抽拉速度、坩埚材料以及单晶体生长通道参数值制备出铜单晶体试棒．并应用TEM,XRD衍射分析对其进行取向标定．结果表明：采用高纯石墨坩埚,单晶体生长通道直径为2mm,在（1450±5）℃下保温2h,运动距离在30mm以下时抽拉速度为2μm／s,运动距离超过30mm时抽拉速度为8μm／s,所制备出的铜单晶体表面光洁均匀,且试棒的初始取向的偏差与设计值在。以内．     

基于CAFE法的单晶铜杆热型连铸过程晶体生长模拟

基于元胞自动机(CA)和有限元(FE)耦合法对单晶铜杆热型连铸过程中晶粒生长及演化过程进行了模拟,获得了稳定状态下铸棒内温度分布及液固相界面的位置和形态,模拟了连铸初期沿热流方向细小等轴晶快速合并形成柱状晶的过程,采用截面形态和极图法分析了定向凝固条件下各个生长时刻的晶粒形貌和晶粒生长取向以及晶粒竞争生长过程中的快速淘汰和慢速淘汰阶段,为热型连铸工艺优化提供了依据。