摘要：本文选取了六种不同厚度（厚度范围：0.1 - 2 mm）的多滑移、[001]多滑移、共面双滑移、共轭双滑移、[017]临界双滑移和单滑移取向的铜单晶体样品，对其进行单向拉伸实验，研究了其力学行为的取向与尺寸效应。通过对这些铜单晶体样品在室温条件下进行应变速率为1.25 ×10-2 s-1的单向拉伸实验发现，六组取向的单晶铜样品的伸长率均随着样品厚度减少而降低（图1），但是屈服强度随着厚度减小的变化趋势则随着晶体取向的不同呈现出明显差异：在标准取向三角形中位于上半部分的多滑移、共面双滑移、共轭双滑移和单滑移取向的铜单晶体屈服强度均随着样品厚度降低而增大，[001]多滑移取向铜单晶屈服强度则随着厚度降低呈现先升高后降低的趋势，而临界双滑移取向[017]铜单晶的屈服强度随着样品厚度降低在70MPa附近小范围上下浮动。晶体取向对抗拉强度的尺寸效应也有明显的影响，晶体的抗拉强度随着厚度减小无显着变化，而多滑移和双滑移取向铜单晶样品的抗拉强度随着厚度减小总体呈现下降趋势，其中多滑移下降最为明显。
 

 
图1 不同取向铜单晶体拉伸塑性与样品厚度的关系

　　对拉伸断裂后的样品进行SEM表面观察发现，所有样品表面均形成大量的滑移痕迹，随着厚度减小，滑移带的密度逐渐降低。多滑移单晶铜在较厚时有明显的交滑移产生，当厚度降低到0.4 mm时，交滑移现象消失。断口形貌观察表明，除了多滑移，另外五个取向铜单晶样品在2 mm厚时均有韧窝产生，颈缩明显，随着厚度降低，韧窝尺寸变小、深度变浅，颈缩程度降低，而当厚度减小到某一尺寸时，韧窝消失。多滑移单晶铜断口则无韧窝形成，而且基本也无紧缩现象产生，只有在样品较厚时能观察到明显的滑移断裂痕迹。实际上，上述力学性能的变化均与单晶体变形过程中开动的滑移系及不同滑移系位错之间的交互作用有关，而晶体取向不同致使开动的滑移系及其数量不同，位错之间的相互作用也不同，从而造成了不同取向铜单晶样品的尺寸效应呈现出了明显差异性。总体来说，当厚度减小时，在局部区域位错作用更为剧烈，产生的表面变形会迅速扩展至整个样品而导致屈服强度上升，而在厚度方向上滑移路程的缩短导致了伸长率的降低，这两者共同作用则影响抗拉强度的变化。

　　关键词：铜单晶；晶体取向；尺寸效应；抗拉强度；屈服强度；伸长率

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