一种提高铜拉伸强度的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及有色金属塑性加工技术领域，尤其涉及一种提高铜拉伸强度的方法。
【背景技术】
[0002]纯铜是一种被广泛应用的工程材料。在传统情况下，纯铜经过反复轧制或拉拔等工艺，使晶粒尺寸细化以提高铜及其合金的拉伸强度。研宄表明，经反复轧制或拉拔制备的纯铜的拉伸屈服强度极限在400?430Mp之间，这主要是因为铜经过反复轧制或者拉拔晶粒细化到一定尺寸达到饱和，晶粒尺寸不能进一步细化，导致拉伸强度达到饱和态。提高纯铜拉伸性能的方法还有其他手段，例如:采用磁控溅射(DCMP)或者脉冲电沉积(PE)技术，在高纯铜内引入高密度纳米孪晶片层，可以制备出拉伸屈服强度分别高达690MPa和900MPa的铜材料；采用剧烈塑性变形(SPD)处理，如等通道挤压(ECAP)和液氮温度动态塑性变形(LNT-DH))，通过引入纳米晶和纳米孪晶片层，可以制备出拉伸屈服强度为400?600MPa的铜材料。然而不论是DCMP/PE方法，还是SB)方法，其制备的铜材料尺寸非常小，限制了其作为结构材料的广泛应用。
[0003]当前最新的有关提高铜拉伸强度的方法，均是引入高密度纳米孪晶片层(Lamellar nano twins，LNT)，阻碍位错运动，从而提高拉伸强度。和纳米孪晶片层一样，片层状位错亚结构(lamellar dislocat1n substructures, LDS)也可以作为障碍物，减少位错滑移间距，阻碍位错运动提高材料拉伸强度。对于纯铜或者铜合金而言，在晶体内部引入高密度孪晶片层，需要高应变速率(应变速率大于5 X 13s-1)，然而一方面传统设备很难达到如此高的应变速率，另一方面由于需要高应变速率，导致制备铜材料体积小。
【发明内容】
[0004]本发明解决的技术问题在于提供一种提高铜拉伸强度的方法。
[0005]有鉴于此，本申请提供了一种提高铜拉伸强度的方法，包括:
[0006]将铜进行扭转塑性变形处理。
[0007]优选的，所述扭转塑性变形处理之后还包括:
[0008]将扭转塑性变形处理后的铜进行退火处理。
[0009]优选的，所述退火处理的温度为200?400°C，所述退火处理的时间为0.5?6h。
[0010]优选的，所述扭转塑性变形处理的切应变速率为5.0X 13iT1以下，所述扭转塑性变形处理的变形温度为室温至铜的再结晶温度以下，所述扭转塑性变形处理的变形量为扭转断裂的变形量以下。
[0011]优选的，所述扭转塑性变形处理的切应变速率为1.0X KT3S4?4.5 X 10 3S'
[0012]优选的，所述扭转塑性变形处理的变形温度为25 V?350 °C。
[0013]优选的，所述扭转塑性变形处理的变形量为2?16圈。
[0014]优选的，所述扭转塑性变形处理的速度为0.001?12° /S。
[0015]本申请提供了一种提高铜拉伸强度的方法，包括:将铜进行扭转塑性变形处理。本申请采用扭转塑性变形的方法对铜进行处理，使铜经过扭转塑性变形后，铜晶粒内部形成高密度片层状位错亚结构(LDS)，并且片层状位错亚结构呈梯度分布，使得片层状位错亚结构显著阻碍位错运动，铜的拉伸强度显著提高。
【附图说明】
[0016]图1是市面上购买的商业挤压态纯铜(99.5% )的初始微观组织；
[0017]图2是通过EBSD技术获得的经本发明在室温下，2rpm扭转速度下扭转11圈铜棒的微观组织结构图；
[0018]图3是通过EBSD技术获得的经本发明在室温下，2rpm扭转速度下扭转11圈铜棒的电子通道衬度成像图(ECCI);
[0019]图4是扭转前铜棒材和扭转不同圈数铜应力应变曲线。
【具体实施方式】
[0020]为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
[0021]本发明实施例公开了一种提高铜拉伸强度的方法，包括:
[0022]将铜进行扭转塑性变形处理。
[0023]本发明对铜进行扭转塑性变形，扭转是本领域技术人员熟知的检测手段，常用于检测金属棒材、线材韧性，本申请采用扭转的方式处理铜，使铜经过扭转塑性变形后内部组织形成高密度梯度纳米尺寸片层状位错界面，以此阻碍位错运动，提高铜的拉伸强度。
[0024]本申请通过扭转变形的塑性处理方式，对铜进行处理以提高铜的拉伸强度。本申请所述扭转处理优选为自由扭转，即试样两端采用非机械性夹持，试样两个端头能够在夹持模具中自由移动。所述扭转处理的切应变速率优选为5.0X 13iT1以下，更优选为1.0XlO-V1- 3.0X10 V1,最优选为1.0X KT3S-1?1.0X10 2S'若应变速率大于sx13^，可能会引入孪晶，虽然孪晶的产生有利于纯铜拉伸强度的提高，但由于孪晶变形，晶体发生60°转动，原材料外形和尺寸可能会发生改变；在SXlO3iT1以下，应变速率越慢扭转性能越好，随着扭转应变速率降低，层片状位错亚结构界面间距变的细小，材料拉伸强度增高。
[0025]所述扭转处理的变形温度优选为室温至铜的再结晶温度以下，更优选为25°C?350°C ;变形温度在再结晶温度以下，随着变形温度的提高，位错滑移系增多，应力集中发生的可能性降低，纯铜扭转性能增高，扭转圈数增加，有利于实现超高应变量，从而细化片层状位错亚结构界面间距，提高材料拉伸强度。所述扭转处理的变形量优选为扭转断裂的变形量以下，更优选为2?16圈。由于随着扭转变形量的增高，纯铜不可避免的发生扭转破断，因此本方法应控制最大变形量(低于扭转破断对应的应变量)。在扭转破断最大应变量之下，随着应变量的增高，片层状位错亚结构界面间距降低，材料拉伸强度提高。
[0026]本申请通过对扭转处理的切应变速率、变形温度与扭转变形量参数的进一步优