冷轧与短时退火制备双峰结构H62黄铜的微观组织调控与力学性能优化研究

为解决传统黄铜材料强度-塑性难以协同提升的问题，昆明理工大学材料科学与工程学院Lele Sun团队通过冷轧与短时退火工艺，成功在H62黄铜中构建双峰结构（α/β相）。研究发现400℃退火5分钟可使材料获得最佳强塑性匹配（YS~334.0 MPa，UTS~477.9 MPa，UE~29.6%），其强化机制源于超细晶、高位错密度及异质变形诱导（HDI）强化，为异质结构材料设计提供新思路。

　　

在金属材料领域，如何突破传统材料强度与塑性此消彼长的"强度-塑性倒置"困境，一直是研究者面临的重大挑战。H62黄铜作为一种典型的α+β双相合金，其力学性能调控对工业应用至关重要。昆明理工大学Lele Sun团队在《Materials Chemistry and Physics》发表的研究，通过创新性地结合冷轧变形与短时退火工艺，为这一难题提供了突破性解决方案。

研究采用多尺度表征与力学测试相结合的方法，首先对H62黄铜进行不同变形量的冷轧处理（最大压下量达80%），随后在300-500℃区间进行1-30分钟短时退火。通过电子背散射衍射（EBSD）和透射电镜（TEM）观察微观组织演变，结合数字图像相关（DIC）技术分析应变分布，系统研究了工艺参数-组织-性能的构效关系。

【微观结构演变】冷轧使晶粒细化至超细晶（UFG）尺度（<1μm），产生高位错密度（>10¹⁴ m^-2）；400℃退火5分钟后形成独特的双峰结构：再结晶粗晶（~5μm）与未再结晶UFG共存，β相向α相转变达38%。

【力学性能突破】最优工艺（H62–2.99-400℃(5min)）实现强度-塑性协同提升：屈服强度（YS）达334.0 MPa（较退火态提升6.6倍），抗拉强度（UTS）477.9 MPa（提升61.2%），均匀延伸率（UE）29.6%。DIC分析揭示应变局域化主要发生在软质粗晶区域。

【强化机制解析】几何必须位错（GNDs）在软/硬相界面处积累产生背应力，导致异质变形诱导（HDI）强化贡献达~85 MPa；Hall-Petch强化与位错强化分别贡献~120 MPa和~90 MPa。β→α相变通过提高应变硬化能力改善塑性。

该研究创新性地证明短时退火可精准调控双峰结构比例，通过HDI强化打破传统强化机制的强度上限。所建立的工艺-组织-性能关系模型，为开发新一代高性能异质结构金属材料提供了理论依据与技术路径，在精密电子接插件、高强弹壳等军民融合领域具有重要应用前景。