拉拔及退火工艺对薄层铜包钢线组织和性能影响的研究

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1、分类号：TG146.1学校代号：10150UDC：密级：公开学号：20131002博士学位论文拉拔及退火工艺对薄层铜包钢线组织和性能影响的研究StudyonEffectsofDrawingandAnnealingProcessonMicrostructureandPropertiesofThinLayersCopperCladdingSteelwires学生姓名：李鸿娟导师及职称：丁志敏教授学科门类：工学专业名称：材料科学与工程研究方向：复合材料制备及理论申请学位级别：博士论文答辩日期：2016年12月16日学位授予单位：大连交通大学大连交通大学学位论文独创性声

2、明的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作本人卢明所．呈交殳取得的贺究成果，尽我所知，除了文中枓别加以＃注和致谢及参考文飫的地方外，论文中不包含他人或集体已经发表忒潠写过的砑究成Ｉ＇也不包含为获成其他教育机构的学位戍证书而芰￥过的材料一同工作的同志对本砑究所保的任何贡献均已在＃与我泠文中作了明确的说明并表示谢意ｄ本人完全意识到本声明的法律效力，申请学位沧文与资料若有不实之处一，由本人承担切梠关责任，学位论文作者签Ｂ期：ｙｄ年ｕ月００大连交通大学学位论文版权使用授权书＾学位论文作者完全了柄有关絲知识产权及保

3、“使用学倥论文的规定．，印：研究生在校攻读学位期间论文工作的＾识产权单位课本人保证毕业离校后，发表或使用１文工作綠料名轉■傭力交通夫举￥＾傾有傭留并向家有关和舰狀妓倾料件及料子加士，允錢本人授权」可以将本学位论文的全部或部分内容编人学校有关数据库和收录到《中国博士学位论文全文数港库》《中国＇朽士举位他文全文数据库》进行信朗务３也可以果用＾＇玟台描等复制手段保存或汇编冰学位论文？（保密的学位论文在解密后硿遵守此规定）幸立论文作者签名：导师签名：飞年ｕ月球ｓ跳年ｎｅ摘要摘要薄层铜包钢线用以代替纯铜线，兼备了纯铜的优

4、良导电性和延展性及钢芯的高强度性能，且成本低廉而具有良好的经济、社会价值和应用前景，已经被广泛地应用于通讯、铁路和建筑等领域。本文以双铜带压接法生产的薄层铜包钢线为研究对象，采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜(SEM)、背散射电子衍射（EBSD）和透射电子显微镜（TEM）等试验设备及方法研究了拉拔及退火工艺对薄层铜包钢线及其界面的组织结构、界面元素分布、电性能和力学性能的影响规律，并分析讨论了引起这些变化规律的原因。研究结果表明，拉拔和退火工艺均对组织和性能有很大影响。随着拉拔量的增加，铜包钢线钢芯及其界面的晶粒由包覆态铜包钢线时的晶界明显的等轴状逐渐变成晶

5、界完全模糊不清并沿拉拔方向拉长的纤维状。铜包钢线经过退火处理后，无论拉拔量为多大时其钢芯及其界面的显微组织都会经历回复、再结晶和晶粒长大三个阶段。随着退火温度升高，钢芯及其界面的显微组织由拉拔态时的晶界模糊的纤维状晶粒逐渐变为晶界清晰的等轴状晶粒并逐渐长大；当退火温度增加到750℃时，晶粒长大明显。同时，保温时间的延长对再结晶和晶粒长大的发生有着促进作用。与退火温度相比，保温时间对晶粒尺寸的影响较小。铜包钢线铁素体晶粒长大的回归模拟结果也说明了随着拉拔量增加，变形储能增加，再结晶驱动力增加，所需激活能减少。此外，退火处理后，薄层铜包钢线中出现了靠近界面处的铜、钢

6、晶粒要比远离界面处的晶粒更细小的现象。随着拉拔量和退火温度及保温时间的增加，铜包钢线界面处的互扩散层厚度均增加，且退火温度对互扩散层厚度的影响更为显著。拉拔量越大，退火处理后的互扩散层厚度增加的越明显。拉拔量97.1%的铜包钢线经不同退火温度处理后，铜、铁原子分别向铁基体和铜基体中发生扩散时铁原子向铜基体中的扩散速度要快于铜原子向铁基体33中的扩散速度。其中扩散激活能分别为Q22.46×10J/mol和Q54.25×10CuFeFeCuJ/mol。无论是冷拔态还是退火态铜包钢线在其铜-钢界面处的铜、铁基体中均存在纳米尺寸的α-Fe和Cu析出相。与冷拔态铜

7、包钢线中纳米尺寸析出相相比，退火态铜包钢线中纳米尺度析出相的数量更多，尺寸更大。随着拉拔量的增加，铜包钢线中的铜和钢芯的晶粒取向差角由大角度转变为小角度；铜层织构由包覆态时的<110>方向的主要轧制织构转变为强度不大的<100>方向的纤维织构；钢芯的<110>方向的纤维织构强度缓慢增强。退火处理将会改变铜和钢的晶粒取向差及织构，随着退火温度的升高，铜层和钢芯的晶粒取向差由小角度转变为大角度；铜层的<111>方向的再结晶织构和钢芯的<110>方向的再结晶织构增强。I大连交通大学工学博士学位论文随着拉拔量的增加，薄层铜包钢线的电阻率增大；与冷拔态铜包钢线电阻率相比，

8、随着退火温度的升高，电阻