论文部分内容阅读
本文采用集束拉拔制备技术设计、制备了两种银基金属复合材料:Ag-Sn复合材料、Ag-Zn复合材料;及一种铜基金属复合材料:Cu-Nb微观复合材料。通过在室温和77 K拉伸实验等手段测试了复合材料的典型应力应变曲线、抗拉强度等力学性能,通过金相、扫描电镜、X射线衍射等表征手段分析了材料微观组织结构和相组成,并系统研究了热处理条件对Cu-Nb微观复合材料的热稳定性的影响。 研究结果表明,Ag-Sn复合材料在旋锻、拉拔过程中,变形均匀,芯丝排列规则,与加工起始阶段的芯棒排列模式基本一致。但是随着复合次数的增多,内部单根芯丝的截面形状发生较大变化,芯丝边缘有刺状突起,这主要是由于不同晶体的协调变形导致。Ag-Sn多芯复合线的抗拉强度随着材料加工真应变的增大而逐渐增大,当尺寸为Φ1.0 mm时,抗拉强度值可达280 MPa。复合材料的电阻率随材料加工真应变η增加而略有提升。 Ag-Zn复合材料扩散行为的研究结果证实Ag-Zn复合材料中的扩散是两种金属元素的互扩散,高原子序数金属Ag更容易扩散进入低原子序数金属Zn中。XRD和EDS结果显示,两种金属元素扩散形成的界面相主要是体心立方结构的ξ-AgZn和密排六方结构的ε-AgZn3。 Cu-Nb微观复合材料是一种典型的高强高导微观复合材料,本文研究了Cu-Nb复合材料的力学性能和电学性能。在5 mm2截面面积的Cu-Nb材料上获得的室温抗拉强度达915 MPa,电导率达73% IACS,Cu-Nb材料电阻率随材料直径的变化主要是由于材料界面状态变化引起。同时,本文系统研究了Cu-Nb材料在不同温度下退火的热稳定性。经过700℃中间退火的样品,在后续拉拔加工至较小的直径时,仍可以获得较高的抗拉强度。经过500℃以下短时间热处理的样品,其力学性能略有下降,但塑性明显增强。300℃的短时间热处理在不明显降低材料强度的同时,可大幅提高材料塑性。此外,对于300-600℃热处理时材料的电阻率逐渐降低,但在700℃处理时,电阻率明显升高。通过对Cu-Nb复合材料的再结晶行为进行研究发现,再结晶退火处理后,Cu-Nb材料中外沿Cu层的晶粒明显长大,但内部芯丝间的Cu晶粒尺寸已达到微米甚至纳米级,晶粒长大不明显。再结晶退火过程中Cu-Nb材料电阻率的变化是由于再结晶电阻率(△ρrec)和位错、晶界等缺陷引起的电阻率变化(△ρdefect)引起的。再结晶退火可以增加Cu-Nb材料的塑性,但是部分降低了材料的抗拉强度。