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1、铜箔抗拉强度及延伸率的尺寸效应研究周健,郭斌,单德彬(哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨150001)摘要:为了研究尺寸参数对金属箔材的抗拉强度和延伸率的影响规律,采用不同厚度和晶粒尺寸的铜箔进行室温单向拉伸试验.试验结果表明:铜箔的抗拉强度和延伸率同时受厚度和晶粒尺寸的影响,这种尺寸效应的描述必须引入无量纲的厚度晶粒尺寸比(T/D)作为比较参数.抗拉强度在不同厚度晶粒尺寸比区间内的变化规律不同;而延伸率在厚度晶粒尺寸比相同时都随厚度的减小而降低.拉伸断口的扫描电镜分析显示箔材的延伸率随着厚度的
2、减小出现的突降和断裂机制的变化有关.关键词:铜箔;抗拉强度;延伸率;尺寸效应;厚度晶粒尺寸比;断口分析中图分类号:TG306文献标志码:A文章编号:1005-0299(2010)04-0445-05ResearchofsizeeffectsontensilestrengthandelongationofcopperfoilZHOUJian,GUOBin,SHANDe2bin(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,HarbinInstituteofTechnolo
3、gy,Harbin150001,China)Abstract:Tensiletestsofcopperfoilwithvariousthicknessandgrainsizeswereperformedatroomtempera2turetoinvestigatethesizeeffectsontensilestrengthandelongation.Theresultsshowthatthetensilestrengthandelongationareaffectedbythethicknessan
4、dgrainsizetogether,andthentheratioofthicknesstoaveragegraindiameter(T/Dratio)mustbeintroducedtorepresentthesizeeffectsrightly.TherelationshipsbetweenthetensilestrengthandT/DratioaredifferentindistinctT/Dratiointervals.Theelongationdecreaseswiththedecrea
5、singthicknesswhiletheT/Dratioisconstant.ThetensilefracturesurfacewasobservedbySEM.Theanalysesindicatethatthesharpdeclineofelongationwiththedecreasingthicknessisattributedtothetransfor2mationoffracturemechanism.Keywords:copperfoil;tensilestrength;elongat
6、ion;ter;fracturesurfaceanalysissizeeffect;ratioofthicknesstoaveragegraindiame2通常,箔材是指厚度介于0101～012mm的金属薄板.随着科学技术的发展,电子材料、微机电产品、建筑和装饰材料对铜箔的需求日益增加.根据生产工艺的不同,铜箔分为压延铜箔和电解铜箔两大类.相对于电解铜箔,压延铜箔由于其具有强度高、韧性好、延伸率以及致密度高等优点,主要应用于微电子产品、变压器、锂电池和高频高速传送、精细线路的印刷电路板等[1-4].抗
7、拉强度是塑性断裂的抗力指标,延伸率是反映材料塑性的参数,都是铜箔生产和应用的重要指标.国内外的多项研究表明[5-7]:随着板材厚度的减小,在不同的厚度区间内,材料的机械性能、变形行为和破坏行为都有别于厚度较大的板收稿日期:2009-09-23.基金项目:国家高技术研究发展计划资助项目(2006AA04Z316,2006AA04Z331);国家自然科学重点基金资助项目(50835002);黑龙江省杰出青年科学基金资助项目(JC-05-11).作者简介:周健(1981-),男,博士生;郭斌(1963-),
8、男,教授,博士生导师;单德彬(1967-),男,教授,博士生导师.联系人:郭斌,E2mail:Bguo@hit.edu.cn.Yu等[8-9]对材,表现出明显的尺寸效应.Lee和011～8μm厚的铝和铜薄膜进行了拉伸试验,试验结果显示:随着厚度的减小,屈服强度逐渐增·446·材料科学与工艺第18卷大,表现为“越小越强”,但延伸率却快速减小,而且在厚度不变时,晶粒尺寸越小延伸率越小.然而,在012～3mm厚的黄铜和铝薄板的拉伸试验中,Gau发现[10],当
