尺寸条件下CuNbCu复合线材微观结构演变机制

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1、第３７卷第４期低温物理学报Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．４２０１５年８月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＯＷＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥＰＨＹＳＩＣＳＡｕｇ２０１５尺寸条件下Ｃｕ－Ｎｂ－Ｃｕ复合线材微观结构的演变机制＊王鹏飞梁明徐晓燕焦高峰卢亚锋李成山西北有色金属研究院，西安７１００１６收稿日期：２０１５－０１－２３；修回日期：２０１５－０３－１２【摘要】本文采用集束拉拔技术成功制备出了Ｎｂ管增强Ｃｕ－Ｎｂ的多芯复合线材，分别对不同尺寸（Φ２．５ｍｍ、Φ２．２ｍｍ、Φ２．０ｍｍ，Φ１．７ｍｍ）线材的微观形貌进行了表征

2、，并测试了不同尺寸线材的纳米压痕实验曲线．探究了尺寸效应下，Ｃｕ－Ｎｂ－Ｃｕ复合线材微观形貌的变化规律，及引入Ｎｂ管后，材料的界面、芯丝、及不同铜层的硬度演变规律．最后通过对Φ１．７ｍｍ线材进行高分辨场ＴＥＭ测试，结果显示，线材经过大塑型变形后，完整的Ｎｂ管已经发生了破裂，呈条带状分布．关键词：尺寸效应，微观结构，纳米压痕，演变机制ＰＡＣＣ：７４７０，７４３０ｃDOI:10.13380/j.cnki.chin.j.lowtemp.phys.2015.04.002ＥＶＯＬＶＥＤＭＥＣＨＡＮＩＳＭＳＯＦＭＩ

3、ＣＲＯＳＴＲＵＣＴＵＲＥＦＯＲ＊Ｃｕ－Ｎｂ－ＣｕＣＯＭＰＯＳＩＴＥＷＩＲＥＵＮＤＥＲＳＩＺＥＥＦＦＥＣＴＷＡＮＧＰｅｎｇｆｅｉＬＩＡＮＧＭｉｎｇＸＵＸｉａｏｙａｎＪＩＡＯＧａｏｆｅｎｇＬＵＹａｆｅｎｇＬＩＣｈｅｎｇｓｈａｎ’ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈ，ＳｈａｎｎｘｉＸｉａｎ７１００１６Ｒｅｃｅｉｖｅｄｄａｔｅ：２０１５－０１－２３；ｒｅｖｉｓｅｄｍａｎｕｓｃｒｉｐｔｒｅｃｅｉｖｅｄｄａｔｅ：２０１５－０３－１２【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｃｕ－Ｎｂ－

4、Ｃｕｍｉｃｒｏ－ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｈｉｇｈｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｗｅｒｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂｙｂｕｎｄｌｉｎｇａｎｄｄｒａｗｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｗｉｒｅｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｉｚｅｓ（Φ２．５ｍｍ，Φ２．２ｍｍ，Φ２．０ｍｍ，Φ１．７ｍｍ）ｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ，ｔｈｅｎｔｈｅｎａｎｏｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｃｕｒｖｅｏｆｗｉｒｅｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｉｚ

5、ｅｓｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄ．Ｕｎｄｅｒｓｉｚｅｅｆｆｅｃｔ，ｔｈｅｌａｗｏｆｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｃｈａｎｇｅｓｏｆＣｕ－Ｎｂ－Ｃｕｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗｉｒｅａｎｄｈａｒｄｎｅｓｓｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｍａｔｅｒｉａｌｉｎｔｅｒｆａｃｅ、ｔｈｅｃｏｒｅｗｉｒｅ、ｖａｒｉｏｕｓｃｏｐｐｅｒｌａｙｅｒｗｅｒｅｅｘｐｌｏｒｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｗｉｒｅｆｏｒΦ１．７ｍｍｗａｓｔｅｓｅｄｂｙＴＥＭ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＮｂｔｕｂｅｈａｓｏｃｃｕｒｒｅｄａｎｄｓｃａｔｔｅｒｅｄａｓＢａｎｄｓ

6、ａｆｔｅｒｔｈｅｌａｒｇｅｐｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳｉｚｅＥｆｆｅｃｔ，Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，Ｎａｎｏｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ，ＥｖｏｌｕｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍＰＡＣＣ：７４７０，７４３０ｃ＊国家重点自然科学基金资助项目（批准号：５１０３１００２）资助的课题．＊ＰｒｏｊｅｃｔｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（ＧｒａｎｔＮｏ．５１０３１００２）．ｗｐｆ＿ｃｈｅｎｘｉ＠１６３．ｃｏｍ２５８低温

7、物理学报第３７卷结构示意图．具体加工工艺：将纯Ｃｕ棒、无氧Ｃｕ１引言管、纯Ｎｂ管，分别进行酸洗、组装、电子束封焊、挤压、持续冷拉拔加工、截断等一系列工艺过程，最终铜基复合材料是集优异的物理性能和力学性能获得截面为六边形的Ｃｕ－Ｎｂ－Ｃｕ多芯复合线材．由为一体的有色金属复合材料，其突出的优点是有着于大加工量的塑性变形，使得线材累计总加工率过超高的强度和良好的电导率，被广泛的用于高脉冲大，易出现硬化现象，需要进行相应的退火处理，才磁场导体材料、转换开关、电接触器、引线框架、电车能进行线材的后续拉拔加工．因此

8、对Φ６．０ｍｍ复合［１］及电力火车导线等器件．目前国内外已经研究和棒材在一定退火制度退火处理后，继续开展冷拉拔开发的铜基复合材料有：Ｃｕ－Ｎｂ、Ｃｕ－Ａｇ、Ｃｕ－Ｃｒ、Ｃｕ－加工，分别加工到线径尺寸为Φ２．５ｍｍ、Φ２．２ｍｍ、［２～５］Ｃｒ－Ｚｒ等．理论和大量的试验及研究表明，只有Φ２．０ｍｍ，Φ１．７ｍｍ，随后对线材样品进行ＳＥＭ和Ｃｕ－Ｎｂ和Ｃｕ－Ａｇ合金是抗拉强度和导电率匹配较ＴＥＭ微观结构表征及不同线径尺寸的纳米压痕实好的２种合金