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第3期 张含卓等：应变速率对电沉积纳米晶铜拉伸性能的影响 .271. 形量的增大，纳米晶铜的(200)晶面织构逐渐消 nanocrystalline materials.Prog Mater Sci,2006,51:427 失，原因在于材料内部的晶粒或晶粒团簇发生转 [2]Van Swygenhoven H.Weertman J R.Deformation in nanocrys- 动3].图6(b)则表明，试样断口处的位错密度是未 talline metals.Mater Today,2006,9:24 [3]Lu L.Schwaiger R.Shan Z W.et al.Nano-sized twins induce 变形区位错密度的11倍左右，位错密度的增大有 high rate sensitivity of flow stress in pure copper.Acta Mater, 助于提高纳米晶铜抵抗塑性变形的能力，而发生在 2004,53:2169 断口处可使纳米晶铜在失稳阶段有较大的应变量， [4]Lu L.Sui M L.Lu K.Superplastic extensibility of nanocrys 这与拉伸曲线的结果一致，实验也对=1.04× talline copper at room temperature.Science.2000,287:1463 10-5s时的变形后试样进行了检测，发现此时试 [5]Wang Y M,Ma E.Three strategies to achieve uniform tensile deformation in a nanostructured metal.Acta Mater.2004.52; 样断口处的位错密度仅为未变形区位错密度的4倍 1699 左右，而(111)晶面与(200)晶面的衍射强度比基本 [6]Cheng JS.Chen H B.Cui H.et al.Nanocrystalline Al-Zn-Mg 不变 Cu alloy prepared by eryomilling.J Univ Sci Technol Beijing. 2006,28(7):654 3结论 (程军胜，陈汉宾，崔华，等.低温球磨制备纳米晶A一Z一Mg ℃u合金.北京科技大学学报，2006,28(7)：654) 实验制备的纳米晶铜平均晶粒尺寸为56nm, [7]Wang N.Wang Z,Aust K T,et al.Room temperature creep be- 其晶粒尺寸分布较宽，有少量晶粒团簇和孪晶，室 havior of nanocrystalline nickel produced by an electrodeposition 温拉伸实验发现，纳米晶铜的屈服强度约为粗晶铜 technique.Mater Sci Eng.1997,A237:150 的3倍，而韧性与粗晶铜相近，随着应变速率的升 [8]Karimpoor AA.Erb U,Aust K T.et al.High strength 高，纳米晶铜的强度和韧性同时增大，而且韧性的速 nanocrystalline cobalt with high tensile ductility.Scripta Mater 2003,49:651 率敏感十分显著，升高应变速率，纳米晶铜的应变 [9]Lu L,Li SX,Lu K.An abnormal strain rate effect on tensile be- 硬化指数和硬化系数都增大，说明其应变硬化程度 havior in nanocrystalline copper.Scripta Mater,2001.45:1163 增加，使均匀塑性变形阶段的应变也随之增加·另 [10]Wu S D.Wang Z G.Jiang C B.et al.Shear bands in eyclically 一方面，失稳阶段的应变也随着应变速率的升高而 deformed ultrafine grained copper processed by ECAP.Mater 增大，表面形貌分析表明：低应变速率下，试样表面 Sei Eng,2004,A387/389:560 有剪切带和微裂纹生成，说明纳米晶铜由于局部应 [11]Qin X Y.Zhu X G.Gao S,et al.Compression behaviour of bulk nanocrystalline Ni-Fe.J Phys Condens Matter.2002.14: 力集中而导致断裂；而在高应变速率下，试样颈缩时 2605 有晶粒或晶粒团簇的转动发生，通过协调机制避免 [12]Mukherjee A K.An examination of the constitutive equation for 了局部应力集中，从而使颈缩变形充分发展 elevated temperature plasticity.Mater Sci Eng.2002.A322:1 [13]Gu C.Lian J.Jiang Z,et al.Enhanced tensile ductility in an 参考文献 electrodeposited nanocrystalline Ni.Scripta Mater.2006.54: 579 [1]Meyers M A.Mishra A.Benson DJ.Mechanical properties of形量的增大纳米晶铜的（200） 晶面织构逐渐消 失原因在于材料内部的晶粒或晶粒团簇发生转 动［13］．图6（b）则表明试样断口处的位错密度是未 变形区位错密度的11倍左右．位错密度的增大有 助于提高纳米晶铜抵抗塑性变形的能力而发生在 断口处可使纳米晶铜在失稳阶段有较大的应变量 这与拉伸曲线的结果一致．实验也对 ε ·＝1∙04× 10－5s －1时的变形后试样进行了检测发现此时试 样断口处的位错密度仅为未变形区位错密度的4倍 左右而（111）晶面与（200）晶面的衍射强度比基本 不变． 3 结论 实验制备的纳米晶铜平均晶粒尺寸为56nm 其晶粒尺寸分布较宽有少量晶粒团簇和孪晶．室 温拉伸实验发现纳米晶铜的屈服强度约为粗晶铜 的3倍而韧性与粗晶铜相近．随着应变速率的升 高纳米晶铜的强度和韧性同时增大而且韧性的速 率敏感十分显著．升高应变速率纳米晶铜的应变 硬化指数和硬化系数都增大说明其应变硬化程度 增加使均匀塑性变形阶段的应变也随之增加．另 一方面失稳阶段的应变也随着应变速率的升高而 增大．表面形貌分析表明：低应变速率下试样表面 有剪切带和微裂纹生成说明纳米晶铜由于局部应 力集中而导致断裂；而在高应变速率下试样颈缩时 有晶粒或晶粒团簇的转动发生通过协调机制避免 了局部应力集中从而使颈缩变形充分发展． 参 考 文 献 ［1］ Meyers M AMishra ABenson D J．Mechanical properties of nanocrystalline materials．Prog Mater Sci200651：427 ［2］ Van Swygenhoven HWeertman J R．Deformation in nanocrystalline metals．Mater Today20069：24 ［3］ Lu LSchwaiger RShan Z Wet al．Nano-sized twins induce high rate sensitivity of flow stress in pure copper．Acta Mater 200453：2169 ［4］ Lu LSui M LLu K．Superplastic extensibility of nanocrystalline copper at room temperature．Science2000287：1463 ［5］ Wang Y MMa E．Three strategies to achieve uniform tensile deformation in a nanostructured metal．Acta Mater200452： 1699 ［6］ Cheng J SChen H BCui Het al．Nanocrystalline A-l Zn-MgCu alloy prepared by cryomilling．J Univ Sci Technol Beijing 200628（7）：654 （程军胜陈汉宾崔华等．低温球磨制备纳米晶 Al－Zn－Mg －Cu 合金．北京科技大学学报200628（7）：654） ［7］ Wang NWang ZAust K Tet al．Room temperature creep behavior of nanocrystalline nickel produced by an electrodeposition technique．Mater Sci Eng1997A237：150 ［8］ Karimpoor A AErb UAust K Tet al． High strength nanocrystalline cobalt with high tensile ductility．Scripta Mater 200349：651 ［9］ Lu LLi SXLu K．An abnormal strain rate effect on tensile behavior in nanocrystalline copper．Scripta Mater200145：1163 ［10］ Wu S DWang Z GJiang C Bet al．Shear bands in cyclically deformed ultrafine grained copper processed by ECAP． Mater Sci Eng2004A387／389：560 ［11］ Qin X YZhu X GGao Set al．Compression behaviour of bulk nanocrystalline N-i Fe．J Phys Condens Matter200214： 2605 ［12］ Mukherjee A K．An examination of the constitutive equation for elevated temperature plasticity．Mater Sci Eng2002A322：1 ［13］ Gu CLian JJiang Zet al．Enhanced tensile ductility in an electrodeposited nanocrystalline Ni．Scripta Mater200654： 579 第3期 张含卓等： 应变速率对电沉积纳米晶铜拉伸性能的影响 ·271·