Page 91 - 机械工程材料2024年第十一期

张健宇，等：冷轧和退火对压延铜箔残余应力和力学性能的影响

若干全厚度试样进行折弯和拉伸试验，试样长度和 起伏，从而量化粗糙程度，测5组，去除偏差较大的2
宽度均分别为150，12.5 mm，折弯试样的长度方向 组数据后取平均值。
与轧制方向平行，拉伸试样的长度方向平行于轧制 2 试验结果与讨论
方向。采用HT-8636A型耐折性试验机对试样进行
耐折弯疲劳寿命测试，将试样从中间对折，用上下压 2.1 显微组织
头固定两边后，施加4.9 N载荷进行折弯，折弯半径 由图1可知：铜箔母材的晶粒尺寸较大且分布
为25 mm，折弯角度为135°。将试样发生疲劳破坏 较均匀，小尺寸晶粒较少，晶粒方向随机，无明显规
时的循环次数记为耐弯折疲劳寿命，测5个平行试 律性；冷轧后压延铜箔的晶粒尺寸显著减小，晶粒沿
样取平均值。采用EZ-LX1KN型万能试验机进行室 轧制方向被拉长，长条形晶粒偏多，晶粒的宽度被
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温拉伸试验，拉伸速度为0.2 mm · min ，测5个平 限制在1~15 μm，长度有的可达30~40 μm；退火态
行试样取平均值。采用SJ-210型表面粗糙度测量仪 压延铜箔相比轧制态晶粒尺寸又有所增加，仍存在
测试RD面（RD为轧制方向）和TD面（TD为轧板横 少数长条形晶粒，但出现了大量无方向性的大尺寸
向）的表面粗糙度，利用高精度探针探测表面的微小 晶粒。

图 1 铜箔母材和不同加工状态压延铜箔 ND 面的 SEM 形貌
Fig. 1 SEM morphology of copper foil base metal (a) and rolled copper foil on ND surface in different processing
states (b–c): (b) cold-rolled state and (c) annealed state
由图2可知：铜箔母材的晶粒尺寸在0~35 μm 晶粒原有的定向排列结构，使得晶粒取向趋于随机
内，其中尺寸在 11~15 μm内的晶粒较多，在 3~ 分布 ［15-17］ 。
10 μm内的晶粒较少，并且还存在极少数大尺寸晶 由图3和图4可见：铜箔母材的织构强度F Max 为
粒；轧制态压延铜箔晶粒尺寸分布在 0~28 μm内， 14.203，以退火织构为主，Cube织构〈001〉占比最大，
其中尺寸在3~8 μm内的晶粒极多；退火态压延铜箔 为 53％，Copper织构〈1 1 1〉占比较小，为 12％，其
晶粒尺寸分布在0~29 μm内，其中尺寸在6~10 μm 余为不规则织构；轧制后晶粒取向发生转变，织构强
内的晶粒较多，同时还存在一些尺寸在15~29 μm的 度为17.303，织构呈典型的轧制织构，以形变织构为
较大晶粒。铜箔母材以及轧制态和退火态压延铜箔 主，Copper织构{121} 〈1 1 1〉占比较大，为 41％，
的平均晶粒尺寸分别为（13.7±1.75），（5.7±1.34）， Cube织构〈001〉占比较小，为17％，其余为不规则
μm。
（9.4±1.15） 织构；退火态压延铜箔织构强度为8.265，织构类型
在轧制过程中，在高应变速率和高应力的作用 再次发生较大变化，转变为以退火织构为主，其中
下，铜箔原有的大晶粒经历断裂、拉伸和扭曲过程， Cube织构〈001〉占比较大，为33％，Copper织构{121}
同时在晶界的阻碍作用下，晶粒逐渐分解，形成更多 〈1 1 1〉占比较小，为7％，其余为不规则织构。{111}
且更小的晶粒。由于外力的作用，晶粒还会发生位移 为铜的密排面，在外力作用下铜的滑移方向一般为
和旋转，其取向更趋向于与外力作用方向一致。在随 〈110〉。由于压延铜箔较薄，并且轧制态压延铜箔与
后的退火处理过程中，铜箔获得足够的能量使得其原 铜箔母材相比产生了接近76％的变形，滑移系需要
子得以重新排列和迁移，晶粒经历再结晶过程并重新 协调形变，这导致在常规轧制中较难开动的滑移系
长大，但受到原始厚度和退火条件的限制，晶粒尺寸 也开始参与其中，多个滑移系综合的矢量叠加形成
不会无限增大。退火过程中的再结晶过程还会打破 了较强的Copper织构{121}〈1 1 1〉。退火处理后压延

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