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单晶铜由于具有优异的塑性变形能力和良好的信号传输能力,在电子、通信、网络、音频、视频设备等领域中具有广阔的应用前景。在实际应用时单晶铜难免要进行多次塑性变形,可能会导致Bauschinger效应产生,对其后续工艺及其性能产生影响。目前学术界对于单晶铜中出现的Bauschinger效应及其产生机制还没有形成统一的观点,该效应对单晶铜的影响也未进行有效的研究。所以,研究单晶铜的Bauschinger效应既有理论学术意义,也有工程实用价值。
本文采用先压缩、卸载之后拉伸的方式对单晶铜的Bauschinger效应进行了研究,讨论预先应变量的大小对该效应的影响,并利用多晶铜进行对比。文中采用XRD、SEM和TEM等多种方法研究了微观组织结构对单晶铜Bauschinger效应的影响,揭示了单晶铜中Bauschinger效应的产生机制。
研究结果表明:不论是单晶铜还是多晶铜,在正反向加载时均会出现Bauschinger效应,与多晶铜相比,单晶铜的Bauschinger效应较小;Bauschinger效应大小与预应变量的大小有关,随着预应变量的增大,单晶铜的Bauschinger效应先增大后减小,在预应变量为0.156%左右出现极大值;预先加载可在单晶铜中形成平行排列的位错排,随着应变量增加,位错间距变小,弯曲程度加大,直至形成位错网络。不同的位错组态会影响单晶铜反向加载时形成的位错胞尺寸,预应变量越小,反向加载后所形成的位错胞尺寸越大,反之,位错胞的尺寸越小。单晶铜中的位错胞是按照这样的顺序形成:先形成平行排列的位错排,然后演化成不规则位错网络,进而位错塞积,最后形成胞状组织;单晶铜在正反向加载时,会出现瞬间软化和永久硬化两种机制,瞬间软化是因为位错排或位错网络的内应力释放,永久硬化是由于位错的快速增值。单晶铜中由于没有晶界,位错塞积少,从而体现出较弱的软化效果。