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超细晶(ultra-fine grain, UFG)块体材料其晶粒尺寸100nm<d<500nm和纳米晶(nanocrystalline, NC)块体材料其晶粒尺寸d<100nm,因其界面体积含量较高而有着特殊的物理、化学性能。用大塑性变形(severe plastic deformation, SPD)工艺制备UFG/NC材料的强度相对其粗晶材料有了大幅度的提高,有希望成为理想的结构材料,然而这些材料的塑性却低得令人失望,因此如何提高这些材料的塑性成为了材料领域的研究热点之一。应变硬化现象是由晶体缺陷(如位错)的积累所致,应变硬化和材料中的微观结构演变有关。应变硬化理论的主要目标是解释应力-应变曲线,理解材料在应变过程中微观结构演变,然而其演变过程尚未清楚。因此有必要对应变硬化行为进一步的研究。本实验通过在纯铜中加入锌元素来降低纯铜的层错能,纯铜的层错能约为80mJ/m2,随着锌含量的增加合金层错能逐渐降低,锌质量含量为10%、20%、30%铜锌合金的层错能分别为36、18、14 mJ/m2。熔炼所得到三种组分的合金均为单相、置换式固溶合金。在液氮温度下,通过反复的冷轧,最终得到NC/UFG块体材料,最后样品经过金像观察,拉伸测试得到力学性能数据,X射线衍射分析来测试微观应变、晶粒尺寸、位错和孪晶密度。分析层错能对其加工硬化率、力学性能和微观结构的影响。通过铜和铜锌合金的压缩试验后经过数据处理,得到加工硬化率曲线,在低层错能Cu-30wt.% Zn样品的加工硬化率曲线呈现出四个阶段,研究加工硬化率的台阶和所对应的微观结构的演变。通过冷轧样品的拉伸试验,Cu、Cu-10wt.%Zn和Cu-20 wt.%Zn样品的屈服强度分别为410MPa、602MPa、674MPa,其延伸率分别为2.11%、2.63%、3.48%。可以明显的看出随着层错能的减少,样品的强度和塑性同时增加。样品通过X射线衍射峰形分析得其晶粒尺寸分别为112nm、51nm、46nm,微观应变分别为0.09%、0.12%、0.19%,位错密度分别为0.11×1015m-2、0.32×1015m-2、0.55×1015m-2,孪晶密度分别为0.05%、0.25%、0.74%。可以看出样品的晶粒尺寸随着层错能的降低而减小,样品微观应变、位错密度、孪晶密度都随着层错能的减小而增大。从加工硬化率曲线可以看出降低层错能导致加工硬化率提高,从而使Cu-20 wt.%Zn样品有较好的塑性。Cu-20 wt.%Zn有着较高的强度是由固溶强化、细晶强化、位错强化、孪晶强化引起的。这个研究结果表明降低层错能能同时提高UFG铜合金样品的强度和塑性。样品的压缩试验加工硬化率曲线表明加工硬化率随着层错能的降低而提高。低层错能的Cu-30wt.％Zn样品的压缩加工硬化率曲线,体现了四个阶段。