高强度高导电铜基复合材料的研究进展

概述了铜基复合材料的机械合金化法、快速凝固法、自生复合材料法、严重塑性变形法4种制备方法及各自的优缺点,探讨了制备方法、热处理方法、不同的强化机制等相关因素对铜合金材料性能的影响,总结了固溶强化、加工硬化、细晶强化、纤维强化机制对铜合金导电性和强度的作用,并分析了铜基复合材料的发展趋势。

退火对TU2铜管显微组织的影响

微电子行业用TU2铜管是弯曲成形的,为改善其成形性能,需进行退火处理。对拉拔成形的TU2铜管进行了260~460℃保温10~120 min的退火处理。此后,采用电子背散射衍射技术研究了TU2铜管的织构演变。结果表明:在260~340℃退火60 min后,随着退火温度的提高,TU2铜管中的<001>、<111>织构数量减少,<112>织构强度增大;在300℃退火10~60 min的铜管中<111>和<001>织构数量减少,<112>织构数量增多,但退火时间超过60 min,铜管组织无明显变化。

退火处理对盘拉无氧铜管组织及力学性能的影响

利用OM、TEM、SEM及拉伸试验机研究了退火温度及时间对盘拉无氧铜(TU2)管亚结构演变和力学性能的影响。结果表明,在260、300℃退火60min,组织由退火前的高能、高密度位错依次向薄壁位错胞、亚晶界和大角度晶界演变,最终生成低密度位错组织;在300℃时几乎完成所有的再结晶,300℃下延长退火时间(10min增至60 min)以及温度增加会降低材料的抗拉强度、屈服强度及硬度,提高伸长率。在300~460℃范围内,温度升高,力学性能变化不大。退火60min时再结晶基本完成,拉伸断口由退火前的准解理面、撕裂棱和韧窝转为等轴韧窝,此时的抗拉强度、屈服强度及显微硬度相比退火前分别下降了39%、68.5%和53.1%,伸长率由1.2%升至50%。超过60min时,晶粒尺寸稍有增大,但对力学性能影响不大。

无氧铜管形变过程中组织和织构演变对硬度的影响

采用电子背散射衍射(EBSD)和显微硬度测试技术,对高纯无氧铜管在变形过程中的显微组织、织构及硬度演变进行了研究。结果表明,在变形量较小时,晶粒细化并沿管材轴向拉长成条带状结构,平均晶粒尺寸减小,小角度晶界含量迅速增多,显微硬度显著增大,形变后形成了<111>主要织构和<001>次要织构,两种织构均平行于管材轴向。在变形量较大(77%以上)时,随着变形量增大,平均晶粒尺寸未显著减小,小角度晶界比例略有下降,硬度略有上升;形变硬化和形变热共同作用导致<001>和<111>织构含量均不断增多,此现象与常规线材拔拉规律相反。初始变形发生退孪晶,后续形变促使孪晶重新形成。

纯铜直管组织与织构对表面缺陷成形影响

采用光学显微技术及电子背散射衍射(EBSD)技术分别对弯曲发生缺陷和不发生缺陷前的纯铜直管的显微组织进行观察和表征。结果表明:管材组织呈纤维状结构并与管材轴向平行,材料内形成强烈的织构,晶粒取向均以<111>和<100>为主,而孪晶界主要出现在<111>织构中。认为导致直管褶皱、裂纹产生的可能原因是大量的<111>织构会形成更多的孪晶。