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，對其進(jìn)行單向拉伸實驗，研究了其力學(xué)行為的取向與尺寸效應(yīng)。通過對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的單向拉伸實驗發(fā)現(xiàn)，六組取向的單晶銅樣品的伸長率均隨著樣品厚度減少而降低（圖1），但是屈服強度隨著厚度減小的變化趨勢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度則隨著厚度降低呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，而臨界雙滑移取向[017]銅單晶的屈服強度隨著樣品厚度降低在70MPa附近小范圍上下浮動。晶體取向?qū)估瓘姸鹊某叽缧?yīng)也有明顯的影響，晶體的抗拉強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度隨著厚度減小總體呈現(xiàn)下降趨勢，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有明顯的交滑移產(chǎn)生，當(dāng)厚度降低到0.4 mm時，交滑移現(xiàn)象消失。斷口形貌觀察表明，除了多滑移，另外五個取向銅單晶樣品在2 mm厚時均有韌窩產(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，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，只有在樣品較厚時能觀察到明顯的滑移斷裂痕跡。實際上，上述力學(xué)性能的變化均與單晶體變形過程中開動的滑移系及不同滑移系位錯之間的交互作用有關(guān)，而晶體取向不同致使開動的滑移系及其數(shù)量不同，位錯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，在局部區(qū)域位錯作用更為劇烈，產(chǎn)生的表面變形會迅速擴展至整個樣品而導(dǎo)致屈服強度上升，而在厚度方向上滑移路程的縮短導(dǎo)致了伸長率的降低，這兩者共同作用則影響抗拉強度的變化。

　　關(guān)鍵詞：銅單晶；晶體取向；尺寸效應(yīng)；抗拉強度；屈服強度；伸長率

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