晶粒细化是提高材料性能的有效手段,异步轧制作为大塑性变形技术的一种,具有强烈的细化晶粒的能力,是一种优于常规叠轧法,能大大提高产品精度的轧制方法,具有很好的应用前景。 本文对超细晶、大塑性变形技术、异步轧制进行了介绍,并对异步叠轧方法制备超细晶铜材做了较为细致的研究。利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、原子力电镜、室温拉伸实验和显微硬度实验等分析测试手段,研究了纯铜在轧制过程中的组织变化及对力学性能的影响;退火制度对制得超细晶铜及其组织和性能变化的重要作用;在获得超细晶铜材的基础上,对其组织和性能进行研究并初步探讨超细晶铜材的使用性能。 研究表明: 1.经过六道次异步叠轧后,材料的屈服强度和抗拉强度增加,其中屈服强度从101.5MPa增加到349.6MPa,抗拉强度从231.3MPa增加到455.7MPa,显微硬度从63.0HV增加到110.7HV,但延伸率下降严重; 2.经过六道次异步叠轧,220℃×35min再结晶退火后,获得组织均匀且晶粒尺寸在100～200nm的超细晶铜,其屈服强度是318.8MPa,抗拉强度是420.8MPa,显微硬度是123.0HV,延伸率为7.20%,延展性良好; 3.本实验获得的超细晶铜的晶粒尺寸与材料强度依然符合Hall-Petch关系,而组织缺陷可能是影响其塑性的重要因素; 4.超细晶铜的室温拉伸断口形貌表现为以塑性断裂为主兼有脆性断裂的混合断裂特征; 5.不同变形量的轧制态超细晶铜,随着变形量的增加,晶粒尺寸变化不大,但屈服强度和显微硬度增大,延伸率降低。