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铍铜(Cu-Be)合金具有强度高、硬度大、耐磨性好、抗疲劳性能优异等特点,广泛在航空航天,汽车轨道,军工等领域运用。高铍含量的铍铜(Cu-Be)合金时效后抗拉强度可达1400MPa以上,而伸长率不到5%,呈现显著的强度与塑性/韧性倒置关系,严重影响了合金服役的安全可靠性,因此,探索出一种提高Cu-Be合金强韧性的方法具有重要意义。本文以工业Cu-Be(C17200)和Cu-Zn(C26000)为原料,采用真空热压复合技术制备Cu-Be/Cu-Zn层状金属基复合材料,研究了热压工艺对层状金属基复合材料界面显微组织和材料力学性能的影响;对Cu-Be/Cu-Zn层状金属基复合材料进行冷轧,探索了不同冷轧压下率下金属层及界面过渡层的厚度、显微硬度演变,讨论了界面过渡层对Cu-Be/Cu-Zn层状金属基复合材料冷轧变形行为的影响机理;制备了Cu-Be/Cu-Zn层厚比不同(1:1、2:1、5:1)的Cu-Be/Cu-Zn层状金属基复合材料,探索了层厚比对复合材料强韧性及背应力强化的影响。主要得出以下结论:(1)真空热压复合的工艺参数为780℃-30MPa-30min时制备的Cu-Be/Cu-Zn层状金属基复合材料的界面结合致密,没有裂纹、孔洞等缺陷;不同热压时间制备的Cu-Be/Cu-Zn层状金属基复合材料在弯曲性能测试中均没有出现层间开裂的现象,其中热压30min的层状金属基复合材料的抗弯强度最大,达到678MPa,弯曲应变为13.8%;热压时间30min制备的Cu-Be/Cu-Zn层状金属基复合材料的抗拉强度和拉伸应变分别是420MPa和60.6%,均高于热压10min和50min制备的CuBe/Cu-Zn层状金属基复合材料的性能。(2)对热压态的Cu-Be/Cu-Zn层状金属基复合材料进行不同冷轧压下率冷轧,当冷轧变形量为35%时,变形主要集中在Cu-Zn层,当冷轧压下率增加至80%时,仅Cu-Zn层中部分晶粒出现局部颈缩现象,Cu-Be层中晶粒沿RD方向发生明显伸长,但无颈缩现象;当冷轧压下率不超过50%时,Cu-Be/Cu-Zn层状金属基复合材料发生不均匀的宏观变形,Cu-Zn层在板材厚度方向的变形量明显大于Cu-Be层和界面过渡层,当冷轧压下率为35%时,界面过渡层的厚度仅减小8.3%,不均匀的塑性变形导致Cu-Be/Cu-Zn界面由平直状态变为波浪状态;当冷轧压下率超过65%时,层状金属基复合材料内部发生均匀、协调的变形,各层厚度基本按照总冷轧压下率变化;不同冷轧压下率下,显微硬度最高的均为过渡层,其次是Cu-Be层,而Cu-Zn层的显微硬度最低。其原因在于层状金属基复合材料冷轧变形过程中,界面过渡层主要起到的作用是协调变形,处于显著剪切应力状态,会产生额外的背应力强化。(3)时效状态下,不同层厚比(1:1、2:1、5:1)的Cu-Be/Cu-Zn层状金属基复合材料中Cu-Be层的显微硬度均显著高于Cu-Zn层,其中层厚比为5:1的层状金属基复合材料Cu-Be层显微硬度较Cu-Zn层高出200%以上;不同层厚比的层状金属基复合材料强度均高于Cu-Zn合金,而塑性均好于Cu-Be合金,且随着层厚比的增加复合材料抗拉强度和伸长率同时上升;随着层厚比的增加,层状金属基复合材料中的Cu-Be层单向拉伸断裂的类型由脆性沿晶断裂转变为准解理断裂,CuBe层的塑性逐渐提高,而不同层厚比下Cu-Zn层的断裂方式均为微孔聚集型韧性断裂;随着层厚比的增加,层状复合材料的背应力逐渐上升,材料的应变硬化能力逐渐提高;通过引入构型复合化的设计,塑性变形过程中Cu-Be/Cu-Zn层状金属基复合材料的位错动态回复速率较Cu-Be合金大幅降低,材料的应变硬化能力显著提高,这是Cu-Be/Cu-Zn层状金属基复合材料具有高强韧性的主要原因。