集束拉拔製備銅鈮微觀複合導線的強化機制研究

《集束拉拔製備銅鈮微觀複合導線的強化機制研究》是依託重慶大學，由楊曉芳擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：集束拉拔製備銅鈮微觀複合導線的強化機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：楊曉芳
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

銅鈮微觀複合導線兼顧了高強度和良好導電性，在芯絲達到納米級別時，其強度遠大於混合定律計算的理論值。因此，對銅鈮複合導線強化機制的研究對於進一步提高導線綜合性能，乃至加深人們對金屬變形與強韌化機制的認識都有重要意義。本項目擬選取集束拉拔技術製備的銅鈮微觀複合導線為研究對象，綜合利用SEM，EBSD，XRD，TEM，HRTEM，HAADF-STEM，拉伸試驗，納米壓痕等先進表征和測試手段，系統研究集束拉拔過程中的微觀組織結構演變及其對性能的影響，銅基體的組織結構對複合線材性能的影響，鈮芯絲與銅基體的相互作用、界面效應及其對整體線材力學行為的影響，綜合考慮多個強化影響因素，確定集束拉拔製備的銅鈮微觀複合導線的強化機制並建立相關理論模型，為進一步提高銅鈮微觀複合導線的綜合性能，從而滿足強磁場需求提供理論基礎。

結題摘要

本項目選用集束拉拔工藝製備的Cu-Nb複合材料，利用ECC，EBSD，TEM及XRD等多種表征手段系統地研究其微觀組織和力學性能，著重分析了拉拔過程尺度效應及界面效應對線材力學性能的影響，建立了強度與顯微組織尺寸的定量聯繫，揭示了界面和尺寸效應是線材拉拔形變過程的高強高導性能的關鍵因素，強調了界面的強化作用。 本論文主要研究結果如下： （1）在拉拔形變過程中，Nb相最終形成捲曲狀形貌，這種現象與Nb本身立方晶體（BCC）結構特徵及Cu-Nb異相界面的存在相關。 （2）拉拔線材內主要形成了平行於拉拔方向的<111>Cu//<110>Nb絲織構取向關係。 （3）界面密度是影響複合線材導電性及力學性能的關鍵因素。它通過Nb相形貌的改變影響線材性能：在拉拔應變數較小時，Nb相未發生捲曲，界面密度較低，此時顯微硬度值較小；而當拉拔應變數較高時，Nb相發生了捲曲並導致了界面密度的急劇增大，進而提高線材強度。 （4）Cu-Nb複合線材尺度及界面效應導致傳統的Hall-Petch關係式不能完全解釋複合線材的強化。本文提出了界面密度估算數學模型，引入綜合性顯微結構尺度參數（d+at和Sv）作為主要自變數，對傳統Hall-Petch公式進行分析闡述，建立起材料強度（硬度）與顯微結構間的定量聯繫。分析認為影響Cu-Nb複合線材強度的主要因素有界面強化，固溶強化及巨觀Cu-Nb複合材料的加工硬化。