Al-Cu多層復合材料的微觀組織與力學性能研究.pdf

1、累積疊軋技術(shù)（ARB）已成功地制備出各種單組元納米晶/超細晶金屬板材，然而近年來，將ARB應(yīng)用于制備多層異種金屬復合板材的研究也逐漸地增多。在累積疊軋制備多層異種金屬復合材料過程中，其累積疊軋工藝往往還只是局限于以一相作為基體，另一硬相材料彌散分布于其中而形成的一種制備混合型復合材料工藝，這由于異種金屬材料的變形不協(xié)調(diào)，硬相層在軋制變形中而發(fā)生頸縮以及斷裂。針對這一情形，本文通過在每道次累積疊軋前進行300℃/0.5h中間退火，成功地制

2、備了組元金屬材料各層分布均勻且連續(xù)的Al/Cu多層復合板材，并隨后將其進行50％的室溫常規(guī)軋制。利用金相顯微鏡、SEM、EDS、XRD、TEM以及拉伸試驗機分別對累積疊軋Al/Cu多層復合板材以及常規(guī)冷軋態(tài)的Al/Cu多層復合板材進行宏觀和微觀組織分析以及力學性能測試。
　　對累積疊軋不同道次的Al/Cu多層復合板材研究表明：在累積疊軋不同道次Al/Cu復合板材樣品中，其組元金屬材料各層保持著較好的均勻性與連續(xù)性。經(jīng)過8道次累積疊

3、軋后，Al層厚度由500μm減少到約1.9μm，其變形量約為99.62%；Cu層厚度由1000μm減少到約4.17μm，變形量約為99.58%。在每道次累積疊軋前進行300℃/0.5h中間退火過程中，Al/Cu界面處Al、Cu原子發(fā)生了相互擴散，并在Al/Cu界面處形成了金屬間化合物。Al/Cu層狀復合板材的強度隨著累積疊軋道次的增加而逐漸增大，經(jīng)過8道次累積疊軋后，其屈服強度提高到354.7MPa，抗拉強度提高到373MPa；以之相對

4、應(yīng)的是其塑性的不斷降低，經(jīng)過8道次累積疊軋后，其軸向應(yīng)變僅有0.012mm/mm。
　　對冷軋態(tài)不同層數(shù)的Al/Cu多層復合板材研究表明：在常規(guī)軋制過程中，冷軋態(tài)3、6、12層Al/Cu多層復合板材的各層組元金屬材料分布均勻且連續(xù)，冷軋態(tài)24、48、96層Al/Cu多層復合板材各層出現(xiàn)輕微的波動，具體表現(xiàn)為Cu層的頸縮，而冷軋態(tài)192、384層Al/Cu多層復合板材各層波動較明顯，具體表現(xiàn)Al層的頸縮。隨著層數(shù)的不斷增加，Al/C

5、u界面處的金屬間化合物的數(shù)量不斷增多且發(fā)生明顯地長大。冷軋態(tài)96層Al/Cu多層復合板材TEM照片顯示：其Al、Cu層含有大量的位錯胞結(jié)構(gòu)，經(jīng)過XRD分析擬合顯示，隨著層數(shù)的不斷增加，其位錯密度不斷地增加，冷軋態(tài)384層Al/Cu多層復合板材的位錯密度已高達~2.0×1014m-2。在室溫拉伸下，冷軋態(tài)Al/Cu多層復合板材的強度隨著層數(shù)增加而逐漸增大，冷軋態(tài)384層Al/Cu多層復合板材，其抗拉強度提高到~403MPa，但總延伸率僅有