初始取向对冷拔单晶铜线材位错界面及形变织构的影响

在OCC技术研究的基础上，针对OCC技术制备单晶铜线材初始取向的不确定性，会直接影响后续冷拔变形机制和最终性能等关键问题，本项申请提出系统研究初始取向对冷拔单晶铜形变组织和性能的影响。具体内容包括：1）分析OCC技术中，单晶铜线材不同初始取向的形成机制，以实现能精确控制单晶铜线材轴向晶体取向的目的；2）明确初始取向对冷拔单晶铜线材位错界面的影响机制，获得冷拔单晶铜线材位错界面的特征参数；3）分析初始取向与最终冷拔形变织构组分<001>+<111>的相关性；4）揭示在不同初始取向的冷拔单晶铜线材中，冷拔形变织构与位错界面的相互关系；5）建立冷拔单晶铜线材形变组织与最终力学、电学性能之间的理论模型。通过本项研究，不仅可以为超细线的制备、OCC技术制备高品质的单晶铜线材提供理论支持，还可以深入分析冷拔形变机制，丰富塑性变形理论。因此，本项申请具有重要的科学理论意义和工程实用前景。

采用金属线材单晶化技术以及改进型籽晶法制备出不同初始取向的单晶铜，并对单晶铜进行了冷拔变形。利用光学金相、电子背散射衍射技术以及透射电子显微术分析了不同初始取向单晶铜冷拔变形组织和形变织构的演化。采用电子拉伸以及高精度电阻仪检测了不同变形量的单晶铜线材强度和电阻率。通过上述工作，获得以下结论：. 1）单晶铜冷拔变形之后将形成<111>+<100>织构，切应力不均性分布将导致冷拔单晶铜线材形变织构沿线材径向不均匀分布。低应变时，偏离初始取向的区域首先在试样表面形成，随变形量的增加，由试样表面向试样中心扩展。高应变下，<111>织构位于试样中心，<100>织构靠近试样表面。. 2）低应变时，<100>比较稳定，但大于1.96时，随变形量的增加，<100>经<112>迅速向<111>转动。在冷拔<111>单晶铜中，中等应变时，部分区域会偏离初始取向<111>,大于1.96后，偏离于<111>的绝大部分区域又转回至<111>。高应变的<111>单晶铜尽管也形成了<111>+<100>织构，但<111>织构的强度很高，仅存有少量<100>。. 3）真应变低于0.94的<100>单晶铜的形变组织为等轴位错胞。真应变大于0.94时，轴向为<100>变形带为，纵截面沿拉拔方向拉长横截面等轴状的位错胞。轴向由<100>向<111>转变的变形带内，微观组织为晶体学几何必须位错界面。在变形量较低的<110>单晶铜中，形变组织为非晶体学几何必须位错界面。在<111>单晶铜中，真应变小于0.28时，可表征为等轴位错胞；真应变大于0.28时，为晶体学几何必须位错界面。. 4）<111>取向单晶铜的抗拉强度最大，<100>取向最低，而<110>取向居于中间。在低应变下，<100>和<110>比较接近，明显低于<111>取向。高应变下，<110>和<111>比较接近，明显高于<100>取向。三种取向单晶铜的断面收缩率与抗拉强度的规律刚好相反。. 5）三种取向单晶铜电阻率随变形量的变化趋势大致可以分为三个阶段：变形量小于1.65为第一个阶段，其电阻率随着变形量的增加电阻率增大，但是三种取向电阻率相差不大；变形量1.65~2.25为第二个阶段，随着变形量增加电阻率下降；变形量超过2.25为第三个阶段，随着变形量的增加，电阻率又出现迅速上升趋势。