[发明专利]一种梯度纳米孪晶铜块体材料及其温度控制制备方法

权利要求书

1.一种梯度纳米孪晶铜块体材料，其特征在于：所述梯度纳米孪晶铜块体材料由微米级的柱状晶粒构成，柱状晶粒内部具有纳米级的孪晶片层；所述柱状晶粒尺寸范围为1-60μm，孪晶片层厚度范围为1nm～1000nm；该块体材料在垂直于沉积面的方向上，柱状晶粒尺寸和孪晶片层厚度都呈现由大到小或由小到大的连续梯度变化；

该块体材料在垂直于沉积面的方向上，显微硬度呈现由大到小或由小到大的连续梯度变化；硬度值范围为0.7-1.9GPa；

所述梯度纳米孪晶铜块体材料采用直流电解沉积技术制备，沉积过程中，通过控制电解液温度的变化方式来控制材料的梯度类型，所述控制电解液温度的变化方式是指控制电解液温度随时间逐渐升高或逐渐降低；沉积过程中，电解液温度范围为：5～60℃，电解时间为0.1～500小时。

2.按照权利要求1所述的梯度纳米孪晶铜块体材料，其特征在于：该块体材料具有如下性质：密度为8.93±0.03g/cm³，纯度为99.995±0.005at％，室温条件下拉伸速率5×10^-3s^-1，其抗拉强度为400～550MPa，均匀延伸率为7～12％。

3.按照权利要求1所述的梯度纳米孪晶铜块体材料，其特征在于：所述沉积过程中，电解液温度随时间升高或降低时，所得块体材料在垂直于沉积面方向上的柱状晶粒尺寸和孪晶片层厚度也相应的增加或减小。

4.按照权利要求1所述的梯度纳米孪晶铜块体材料，其特征在于：所述直流电解沉积技术中，所用电解液是在CuSO₄溶液中加入添加剂配制而成，所述CuSO₄溶液为浓度100～200g/L，电解液pH值为0.5～1.5；所述添加剂为浓度5～30wt.％的明胶水溶液和浓度5～25wt.％的高纯NaCl水溶液；所述添加剂在CuSO₄溶液中的加入量为：明胶水溶液的加入量为1～20mL/L，NaCl水溶液的加入量为0.1～1.0mL/L。

5.按照权利要求4所述的梯度纳米孪晶铜块体材料，其特征在于：所述直流电解沉积技术中，电解沉积工艺参数为：采用直流电解沉积，电流密度为10～50mA/cm²，阴极与阳极之间的间距为60～200mm，阴极与阳极面积比为(10～50):1，电解液采用磁力搅拌循环，转速范围100-2000r/min。