异步累积叠轧技术制备超细晶铜材退火过程组织及取向研究

对铜材进行异步累积叠轧并退火处理,制备出了均匀稳定的超细晶铜材。采用背散射电子衍射位向成像显微分析(EBSD+OIM)及透射电镜对变形铜材退火过程的组织及取向进行了观察和分析。结果表明:铜材经过六道次异步叠轧,包含许多缺陷和亚结构;在220℃×35～55min退火,可以获得200～500nm的超细晶;各种取向晶粒并存,择优取向不明显;延伸率得到提高。

异步累积叠轧制备超细晶纯铜微观组织演化规律及细化机制

对纯铜进行一至三道次大塑性异步累积叠轧变形,观察显微组织及晶界的演变过程,并探讨了纯铜异步累积叠轧的晶粒细化机制。结果表明：纯铜异步累积叠轧形成S带;S带中形成连续的纵横交割位错墙,将S带分割、细化,获得具有亚晶结构的超细晶纯铜,亚晶尺寸为0.5～1μm。异步累积叠轧晶粒细化过程中,形成断断续续的分散状态的小角度亚晶界,在剪切力作用下逐渐合并成为超细晶粒中连续的小角度亚晶界。

异步累积叠轧纯铜再结晶温度、时间对孪晶的影响

采用异步叠轧法辅以热处理制备超细孪晶铜材,研究了不同再结晶退火温度和时间,对退火组织和其中退火孪晶的影响。结果表明:当退火温度在185℃时,随着退火时间的延长,发生再结晶的区域增多,退火孪晶也相应增多,但是再结晶不完全;当退火温度在190℃时,在20～25min退火时间内形成了均匀细小的退火孪晶,退火孪晶大小在2μm左右;当退火温度达到220℃时,退火孪晶的尺寸明显长大,且数量有所减少,达不到所需的超细孪晶铜的要求。

大变形异步累积叠轧纯铜再结晶退火后的超细孪晶

对纯铜带材进行异步累积叠轧大塑性变形,并辅以再结晶退火处理,制备出了均匀的超细孪晶铜材。利用透射电镜对变形铜材再结晶退火中形成的超细孪晶进行了观察。结果表明,大变形异步累积叠轧铜材在190℃下退火,变形铜材内发生孪晶形核,退火达到30 min时,铜材内形成均匀的超细孪晶,大小为2～3μm;再结晶退火初期,电导率快速上升,随退火时间延长,电导率缓慢升高,最高达59 MS/m。

大变形退火超细晶铜中的晶界特征分布

采用背散射电子衍射(EBSD和透射电镜(TEM)研究了纯铜大变形异步累积叠轧与再结晶过程中的低重合位置点阵(ΣCSL)晶界演化过程。研究表明:纯铜在600℃长时间均匀化退火时,形成大量较长的平直共格Σ3晶界,并作为大角度晶界阻碍晶粒的异常长大;在随后的大变形异步累积叠轧中,随着晶粒转动,形变组织的形成,低ΣCSL晶界的逐渐减少;再结晶退火中形成大量超细孪晶,同时形成大量Σ3特殊晶界,并与高ΣCSL晶界反应,形成大量低ΣCSL晶界,Σ1小角度晶界迅速增多,阻断一般大角度晶界网络,表明Σ3晶界的反应是大变形+退火纯铜晶界特征分布(GBCD)的优化机制。

高强超细孪晶纯铜的单向静拉伸断裂行为

对纯铜进行室温异步累积叠轧并辅以再结晶退火处理,制得了超细孪晶纯铜,采用拉伸试验机和扫描电镜等研究了异步累积叠轧和再结晶退火后纯铜的单向静拉伸性能及断裂行为。结果表明:纯铜经异步累积叠轧6道次后,抗拉强度达到543MPa,伸长率为5.67%;再经240℃×40min再结晶退火后,超细孪晶纯铜的抗拉强度和伸长率分别为546MPa和7.31%;异步累积叠轧层间的结合机制为裂口结合机制;纯铜异步累积叠轧6道次后的断裂方式为连孔断裂,再结晶退火后的超细孪晶纯铜断口具有韧窝和解理台阶的复杂形貌。