叠片结构对铜抗热疲劳性能的影响研究

作     者：李曙丹 王波 刘云辉 齐艳飞 李萌 马玉田 Li Shudan;Wang Bo;Liu Yunhui：;Qi Yanfei;Li Meng;Ma Yutian

作者机构：北京工业大学材料科学与工程学院北京100124 枣庄科技职业学院机械工程系滕州277599 中国科学院电工研究所北京100190 

出 版 物：《真空科学与技术学报》 (Chinese Journal of Vacuum Science and Technology)

年 卷 期：2018年第38卷第5期

页      面：434-441页

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(No.51571003) ITER专项项目(No.2013GB109003) 

主　　题：叠片结构 热疲劳 表面裂纹 定量分析 

摘      要：研究了一种多层铜箔构成的叠片式表面结构,与铜块体同时在10-5Pa真空下进行电子束热疲劳,电子束的功率密度28 MW/m^2,循环3000次。采用扫描电子显微镜(SEM)对热疲劳后的铜箔与铜块体的表面损伤进行了分析,结果表明,由于铜箔处于单轴应力状态,表面产生的热应力较小,导致表面裂纹较细较少,且多产生垂直于箔片方向的裂纹,难以扩展。结合SEM照片,利用计算机图片处理软件,对叠片结构的铜箔与铜块体表面裂纹损伤进行了定量分析。结果表明,叠片结构的铜箔表面的裂纹密度和宽度均远小于铜块体,表现出更好的抗热疲劳开裂性能。而且,铜箔的厚度越小其抗热疲劳开裂性能越优异。该思路将为解决面向等离子体、非晶甩带冷却辊等材料的热疲劳问题提供有益参考。