铜/铝（Cu/Al）层状复合材料具备成本低、重量轻、导电性好、耐腐蚀等优点,由其制备的复合材料微型构件在微机电系统等领域有着广泛的应用前景。微柔性轧制技术是一种顺应微型化制造趋势的新型成形技术,可以将金属带材加工成厚度呈周期性变化的结构,具有一定的特殊适应性,可通过进一步加工制备更加复杂的结构件。本文将轧制态Cu/Al复合带作为研究对象,首先对其进行300、400、500℃,保温15 min的退火处理,并使用扫描电子显微镜、能谱仪和电子背散射衍射等分析手段对不同状态的Cu/Al复合带界面微观组织进行观测。结果表明,通过铸轧制备的Cu/Al复合带界面已经存在少量的金属间化合物,铜基体中晶粒尺寸不均匀,在晶界处形成一定量的小角度晶界,铝基体中主要为晶粒细化后形成的小角度晶界。经300℃、15 min退火处理后,铝基体中界面处的部分晶粒已经完成再结晶并长大,且Cu和Al基体中都存在大量小角度晶界。当退火温度升高至400和500℃时,界面形成了厚度分别约为4和14μm的扩散层,铜、铝基体中的晶粒均完成再结晶并且长大,其中铜、铝基体中主要为大角度晶界,且铝晶粒内存在少量小角度晶界。其次,采用万能拉伸试验机对不同状态Cu/Al复合带进行单轴拉伸实验。根据拉伸实验结果发现,随着退火温度的升高,Cu/Al复合带的最大抗拉强度持续减小,而断裂延伸率呈现先增大后减小的趋势。其中轧制态Cu/Al复合带的最大抗拉强度为165 MPa,经400℃退火处理的Cu/Al复合带的断裂延伸率达到最大值,为41%。所以选用实验组别中塑性最好的400℃退火态Cu/Al复合带作为微柔性轧制实验的原材料。通过在有限元数值模拟仿真软件中建立Cu/Al复合带的微柔性轧制模型,分析了不同薄区压下率对整个轧制过程中轧制力、等效应力和等效应变的影响,为微柔性轧制实验工艺参数制定提供参考依据。模拟结果表明,随着压下率的增加,等效应力和等效应变均呈现增大的趋势。在轧制变形过程中应力主要集中在铜层,而等效应变主要集中在薄区的铝层,此处铝层的变形程度最大。同时发现在薄区压下率为50%时,在Cu/Al复合带的趋薄轧制和薄区轧制连接处出现了厚度波动,故分别进行了薄区压下率为20%、30%、40%和50%的微柔性轧制实验。最后,进行了Cu/Al复合带微柔性轧制实验,使用扫描电镜和电子背散射衍射研究了不同薄区压下率情况下Cu/Al复合界面处扩散层和基体微观组织对Cu/Al复合带微柔性轧制过程成形行为的影响规律。结果表明,趋薄轧制过程中Cu/Al复合带变形较为均匀,但在趋厚轧制过程出现翘曲现象。在厚区、过渡区和薄区界面处的金属间化合物层在轧制载荷作用下发生碎裂,且随着压下率的增加,碎裂程度增大,碎裂的块状化合物分布更为散落。并且Cu和Al基体内的晶粒均被拉长,呈现典型的轧制态组织。太原理工大学硕士学位论文随着压下量的增加,Cu和Al基体内均出现大量小角度晶界,且大部分晶粒为变形晶粒。