张祥凯，杨续跃, 2



硅元素对超细晶黄铜力学性能及退火行为的影响

张祥凯1，杨续跃1, 2

(1. 中南大学 材料科学与工程学院，长沙 410083；2. 中南大学 有色金属先进结构材料与制造协同创新中心，长沙 410083)

通过XRD、TEM、EBSD以及拉伸试验研究硅元素对超细晶黄铜力学性能和退火行为的影响。将Cu-20Zn和Cu-20Zn-1.2Si合金在液氮温度(约−196 ℃)下进行轧制并进行退火处理。结果表明：与液氮轧制后Cu-20Zn合金相比，液氮轧制后Cu-20Zn-1.2Si合金的强度显著提升，这是因为加入的硅元素使得层错能降低，使其变形后具有细小的晶粒以及较高的位错和孪晶密度。Cu-20Zn-1.2Si合金热稳定性的提升源自层错能(SFE)的降低以及硅原子与位错的相互作用，使得其内部位错运动受阻。退火后的Cu-20Zn-1.2Si合金优异的强度和塑性的综合力学性能源自其组织内部细小的晶粒、形变孪晶以及大量的退火孪晶和HAGBs的共同作用。

铜合金；层错能；力学性能；孪晶；退火行为

Cu-Zn系合金因其优异的力学性能、良好的电导率以及较高的耐腐蚀性被广泛应用于电子和机械等领域[1]。对于结构材料来说，强度和塑性是尤为重要的两个性能指标[2]。细化晶粒通常能够提高金属材料的强度。剧烈塑性变形(Severe plastic deformation, SPD)作为一种能够制备超细晶材料而受到了广泛关注[3−4]。利用SPD方法不仅可以制备出较大尺寸的样品，同时还可以避免在制备过程中引入空隙和污染源[5−6]。室温下SPD过程中的晶粒细化主要通过位错的运动来实现的。晶粒尺寸随着变形量的增加而减小。当位错的累积和湮灭达到一个动态平衡状态时，晶粒不能再通过这种机制被细化而达到一个饱和值[7]。……