《連續定向凝固銅的織構及其對變形和性能的影響》是依託北京科技大學，由張鴻擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：連續定向凝固銅的織構及其對變形和性能的影響
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：張鴻
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目綜合採用SEM、EBSD、TEM、XRD和DSC等多種先進的檢測分析技術，研究銅在連續定向凝固和加工變形過程的織構演變及其對變形和性能的影響。包括凝固過程影響取向的因素、亞結構、位錯產生原因，加工過程中取向、亞結構、位錯、儲存能等的演變，取向對變形和性能的影響，位錯密度與強度的關係，定向凝固組織材料變形機理，凝固組織對變形組織的影響，以及亞結構類型、位錯密度與性能的關係等一系列涉及定向凝固材料在凝固和變形過程中的基礎性、關鍵性的科學問題等。本研究在揭示連續定向凝固銅桿的織構、亞結構和位錯在變形過程中的演變及其對變形和性能的影響、在確定連續定向凝固銅桿的變形機理、凝固組織對變形組織的影響以及提供大塑性變形製備金屬納米材料的新思路方面，具有創新性。本項目對於定向凝固、塑性變形、各向異性、納米材料相關理論的豐富和發展都具有重要學術價值，對於高質量定向凝固材料的製備也具有重要的實踐指導意義。
結題摘要
本項目綜合運用微觀組織觀測、X射線衍射與力學性能測試分析等多種檢測分析技術，探討具有定向柱狀晶組織的銅桿材在變形過程中的各向異性組織與塑性變形、性能的內在聯繫等科學問題。為定向組織銅線材的成形加工與實際套用提供理論基礎，同時也可為其它類似材料的製備提供重要的參考和借鑑作用。研究表明，在不同形變數下，織構組分、塑性變形機理是不同的。不同的組織會引起性能的相應不同的變化。在變形初始階段，巨觀尺度上晶粒沒有發生明顯的分裂，晶界逐漸模糊。隨著變形的繼續，晶粒分裂加劇，逐漸被拉長成纖維晶。原始取向主要是<100>絲織構的桿材，變形中晶粒逐漸向著遠離<100>方向、靠近<111>方向的趨勢轉變。剪下應力是織構組分轉變的直接原因。在變形量較小時，晶體主要以<100>取向為主，變形方式以滑移為主。變形加工時，位錯幾乎沿同一方向不斷增值，在晶界處發生交割。位錯的增殖和交割使材料內部靠近晶界處產生大量的應力集中，形變首先在晶界處開始。當變形量較大、真應變達到1.41時，晶體取向演變為以<111>為主，晶粒中明顯出現形變孿晶，說明孿生變形也參與到變形中。塑性變形機理是位錯滑移和孿生變形共同起作用、且以孿生為主。當塑性變形達到很大程度、真應變達到8.84時，變形主要通過晶界滑動產生，滑移與孿生的作用減小。由於減少了橫向晶界，柱狀晶銅桿具有<100>取向時，塑性與導電性俱佳。形變數在一定範圍內時，隨著形變數的增加，線材抗拉強度逐漸升高，伸長率與導電率下降。但是由於原始的織構及在後續加工過程中的織構演變，線材可以保持較高的綜合性能。當形變數達到一定程度時，線材的抗拉強度不再繼續升高，而是有所下降。
