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梯度结构铜铝合金的室温加工硬化行为

1021 编辑：管理员来源：刘欢,李幸福,杨易,李聪,付正容,柏云花,张正洪,朱心昆

2024-04-09 08:43:03

根据Hall-Petch公式可推测具有均质结构金属材料的力学性能[1, 2] 纳米材料[3, 4]的强度和硬度都非常高，但是很难生成极其细化的晶胞以存储更多的位错，因此往往很早就失稳进入了颈缩阶段粗晶材料的均匀延伸性好，加工硬化能力强，但是其强度较低近年来，朱运田、卢柯等[5~10]提出了异质结构材料的概念，即在金属材料中引入一个异质区域以同时得到纳米材料的高强度和粗晶材料的高延展性，从而实现金属材料强度-塑性的良好匹配异质结构材料，分为异质层状结构材料、梯度结构材料、核壳结构材料、双相结构材料以及多模态结构材料[9] 在异质结构材料的塑性变形过程中，异质区的变形是不均匀的在软质区产生背应力[11]，在硬质区产生前应力[12]，其共同作用产生异质变形诱导强化，增强应变硬化，有助于提高异质结构材料的全局屈服强度并保持延展性异质变形诱导应力和应变硬化的微观机理研究尚处于前沿阶段，梯度结构层中界面影响区的形成和演变尚不十分清楚科研人员以数字图像相关法开展塑性变形过程的力学研究[13, 14]，为梯度结构材料的力学行为的解释和变形机理的阐述提供了直观的表征支持本文研究Cu-4.5%(质量分数)Al合金梯度结构材料的加工硬化行为，探究室温下准静态拉伸优异的屈服强度-均匀延伸性组合的微观机理，通过表征表面机械研磨处理(Surface mechanical attrition treatment，SMAT)后合金板的梯度层由表层到芯部形成的微观组织的差异并结合异质变形诱导强化等理论，系统说明高强度、高塑性潜在的微观塑性变形的力学行为，以较低的加工成本换取极佳的强塑性匹配，探索梯度结构材料的工业化生产和应用方式 1 实验方法实验用铜铝合金为纯铜中固溶了4.5%的Al元素将热锻和冷锻成厚度为4 mm的铜铝合金板放置在温度为923 K的管式真空炉中退火2 h，制备出均质结构的粗晶铜铝合金板再将其在液氮下表面机械研磨[7] 2 min，制备出具有双面梯度结构的铜铝合金板使用型号为SHIMADZU Universal Tester的力学试验机进行单轴拉伸测试，应变速率为5×10-4 s-1 拉伸试样标距部分的尺寸为15 mm×5 mm×4 mm(图1a)，用240#到2000#砂纸将打磨电火花线切割残留痕迹的截面数字图像相关法(Digital image correl

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