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，對其進行單向拉伸實驗，研究了其力學行為的取向與尺寸效應。通過對這些銅單晶體樣品在室溫條件下進行應變速率為1.25 ×10-2 s-1的單向拉伸實驗發現，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出明顯差異：在標準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。晶體取向對抗拉強度的尺寸效應也有明顯的影響，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系

　　對拉伸斷裂后的樣品進行SEM表面觀察發現，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生，當厚度降低到0.4 mm時，交滑移現象消失。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象產生，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，而晶體取向不同致使開動的滑移系及其數量不同，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呈現出了明顯差異性。總體來說，當厚度減小時，在局部區域位錯作用更為劇烈，產生的表面變形會迅速擴展至整個樣品而導致屈服強度上升，而在厚度方向上滑移路程的縮短導致了伸長率的降低，這兩者共同作用則影響抗拉強度的變化。

　　關鍵詞：銅單晶；晶體取向；尺寸效應；抗拉強度；屈服強度；伸長率

　　聯系方式

　　劉亞蘭：13840089439@163.com

責任編輯：趙澤南

《中國腐蝕與防護網電子月刊》征訂啟事
投稿聯系：劉娟 電話：010-82387968-807
QQ: 2850329508 郵箱：liujuan@ecorr.org
中國腐蝕與防護網官方 QQ群：140808414