摘要：本文選取了六種不同厚度（厚度范圍：0.1 - 2 mm）的多滑移、[001]多滑移、共面雙滑移、共軛雙滑移、[017]臨界雙滑移和單滑移取向的銅單晶體樣品，對(duì)其進(jìn)行單向拉伸實(shí)驗(yàn)，研究了其力學(xué)行為的取向與尺寸效應(yīng)。通過對(duì)這些銅單晶體樣品在室溫條件下進(jìn)行應(yīng)變速率為1.25 ×10-2 s-1的單向拉伸實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，六組取向的單晶銅樣品的伸長(zhǎng)率均隨著樣品厚度減少而降低（圖1），但是屈服強(qiáng)度隨著厚度減小的變化趨勢(shì)則隨著晶體取向的不同呈現(xiàn)出明顯差異：在標(biāo)準(zhǔn)取向三角形中位于上半部分的多滑移、共面雙滑移、共軛雙滑移和單滑移取向的銅單晶體屈服強(qiáng)度均隨著樣品厚度降低而增大，[001]多滑移取向銅單晶屈服強(qiáng)度則隨著厚度降低呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，而臨界雙滑移取向[017]銅單晶的屈服強(qiáng)度隨著樣品厚度降低在70MPa附近小范圍上下浮動(dòng)。晶體取向?qū)估瓘?qiáng)度的尺寸效應(yīng)也有明顯的影響，晶體的抗拉強(qiáng)度隨著厚度減小無顯著變化，而多滑移和雙滑移取向銅單晶樣品的抗拉強(qiáng)度隨著厚度減小總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，其中多滑移下降最為明顯。
 

 
圖1 不同取向銅單晶體拉伸塑性與樣品厚度的關(guān)系

　　對(duì)拉伸斷裂后的樣品進(jìn)行SEM表面觀察發(fā)現(xiàn)，所有樣品表面均形成大量的滑移痕跡，隨著厚度減小，滑移帶的密度逐漸降低。多滑移單晶銅在較厚時(shí)有明顯的交滑移產(chǎn)生，當(dāng)厚度降低到0.4 mm時(shí)，交滑移現(xiàn)象消失。斷口形貌觀察表明，除了多滑移，另外五個(gè)取向銅單晶樣品在2 mm厚時(shí)均有韌窩產(chǎn)生，頸縮明顯，隨著厚度降低，韌窩尺寸變小、深度變淺，頸縮程度降低，而當(dāng)厚度減小到某一尺寸時(shí)，韌窩消失。多滑移單晶銅斷口則無韌窩形成，而且基本也無緊縮現(xiàn)象產(chǎn)生，只有在樣品較厚時(shí)能觀察到明顯的滑移斷裂痕跡。實(shí)際上，上述力學(xué)性能的變化均與單晶體變形過程中開動(dòng)的滑移系及不同滑移系位錯(cuò)之間的交互作用有關(guān)，而晶體取向不同致使開動(dòng)的滑移系及其數(shù)量不同，位錯(cuò)之間的相互作用也不同，從而造成了不同取向銅單晶樣品的尺寸效應(yīng)呈現(xiàn)出了明顯差異性。總體來說，當(dāng)厚度減小時(shí)，在局部區(qū)域位錯(cuò)作用更為劇烈，產(chǎn)生的表面變形會(huì)迅速擴(kuò)展至整個(gè)樣品而導(dǎo)致屈服強(qiáng)度上升，而在厚度方向上滑移路程的縮短導(dǎo)致了伸長(zhǎng)率的降低，這兩者共同作用則影響抗拉強(qiáng)度的變化。

　　關(guān)鍵詞：銅單晶；晶體取向；尺寸效應(yīng)；抗拉強(qiáng)度；屈服強(qiáng)度；伸長(zhǎng)率

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