摘要:
纯锡因其优异的塑性和低熔点,广泛应用于包装和焊接领域。本研究旨在探究不同轧制变形量(即压薄程度)对纯锡内部晶粒结构和硬度、强度、塑性等力学性能的影响。实验采用高纯度铸态纯锡,在室温下通过轧机施加3种不同的变形量(17.6%,35.3%,52.9%)。利用扫描电子显微镜(SEM)及其电子背散射衍射(EBSD)技术详细观察了轧制后晶粒的尺寸、形态和取向变化;同时使用硬度计和万能试验机测量了材料的硬度和拉伸性能(强度和延伸率)。主要研究发现:(1)晶粒显著细化:随着轧制变形量的增加,纯锡内部发生了明显的动态再结晶过程。这个过程如同材料的“自我重组”,导致原始粗大的晶粒被破碎并转变为细小的新晶粒。变形量越大,动态再结晶越充分,晶粒细化效果越显著。在52.9%变形量下,组织几乎完全由细小均匀的再结晶晶粒组成。(2)硬度与强度下降:与未轧制的铸态纯锡相比,即使经过17.6%的轧制,纯锡的硬度和拉伸强度也出现下降。并且,变形量越大,硬度降低得越多。这种“软化”现象主要是由于动态再结晶过程消耗了晶粒内部的位错等缺陷(这些缺陷通常是材料硬化和强化的来源)。(3)塑性变化复杂:在较低变形量(17.6%)下,纯锡的拉伸应变(塑性变形能力)略有提升,可能与部分细化的晶粒有关。然而,当变形量继续增大(35.3%和52.9%)时,拉伸应变反而下降,材料断裂时表现出脆性特征。这是因为较大的塑性变形导致材料内部产生了应力集中区域,降低了其整体塑性变形能力。因此轧制加工能有效细化纯锡的晶粒,但同时会显著降低其硬度和强度。虽然轻微轧制可能略微改善塑性,但过大的变形量反而会损害其韧性,使其更容易脆断。理解轧制变形量与纯锡组织性能之间的这种关联,对于优化其加工工艺和应用性能至关重要。