層間硬度比對Cu-Be/Cu層狀異構復合材料強韌性的影響

柳春林， 唐延川*，b， 張慶祝， 秦新寶， 郎鵬江， 張欣磊

（華東交通大學， a.材料科學與工程學院；b.軌道交通基礎設施性能監測與保障國家重點實驗室， 南昌 330013）

0 引 言

鈹銅（Cu-Be）合金擁有銅合金中最高的強度，其兼具高彈性和良好的導電性，是高性能開關、接觸器、高導電彈簧片等彈性導電元件的理想材料，在航空航天、軍工等需要面對苛刻服役條件的高精尖領域有著廣泛應用[1-3]。Cu-Be合金的超高強度（峰時效抗拉強度可達1 200 MPa以上）得益于其顯著的析出強化效果，但合金中析出粒子尺寸及分布的不均勻性也導致合金時效狀態下的塑性較固溶態急劇降低（由60%降低至5%以下）[4]。這種顯著的強度-塑性倒置關系嚴重影響了Cu-Be合金在苛刻服役條件下（如深海、深空環境等）的安全可靠性。

通過調控金屬材料的顯微組織結構，如調整析出物特征、細化晶粒、劇烈塑性變形等方式可有效提高材料強度，但改善材料塑性變形能力的效果有限，難以實現高強度-塑性組合[5-7]。金屬材料中的強度-塑性倒置關系與材料塑性變形過程中位錯的累積和湮滅行為有關，隨著析出物特征等顯微結構的變化，位錯的增殖速率及動態回復速率往往同時增加或減小[8]，故傳統的強韌化手段無法有效破解這種耦合關系，也就很難實現材料的高強韌化。受到自然生物材料“組分簡單、構型精細”帶來的高強韌匹配效應的啟迪，根據“構型化復合”理念對材料微結構進行設計已成為目前突破材料強度-塑性倒置關系的重要途徑[9]。……