铜是面心立方晶体结构(fcc)，有12个滑移系，塑性变形能力强。铜的抗拉强度为220Mpa、疲劳强度为70Mpa、断裂韧性在室温时为80～140J/cm2，可以在冷、热状态下进行各种压力加工成形，如挤压、轧制、拉伸、冲压、模锻等，可加工成板、带、箔、管、棒、型、线及各种形状的构件如螺母、螺栓、销钉、支架、罩壳、轴承保持器等，广泛用于所有工业领域，是世界上最重要的金属材料之一。

因此，研究如何在工业上以更简单的工艺制备具有更高物理、力学性能的纯铜具有重要的价值。

1.2  研究现状

1.2.1  铜晶粒细化研究现状

1.2.2  ECAP下的纯铜性能

1.2.3锻压下的纯铜性能

1.2.4常温冷轧及退火处理下的纯铜性能

1.2.5液氮低温加工下纯铜的性能研究

1.3  研究的意义

1.3.1  工艺方法的选择

变面轧制加工与液氮轧制加工具有很好的优越性。

变面循环轧制加工方法目前已经成功运用于镁合金的加工。镁合金通过变面循环轧制后，可以得到比较均匀的等轴组织，晶粒尺寸得到进一步细化，同时织构强度明显弱化。循环轧制得到的AZ31合金晶粒平均尺寸为7µm，力学性能可达到延伸率13%，屈服强度330MPa，抗拉强度360MPa。

图1-3-1  变面循环轧制后镁合金金相图

图1-3-2  变面循环轧制镁合金应力应变图

将变面循环轧制的方法运用于纯铜还具有以下三个优势：（1）应变比较均匀。通过不同方向的轧制，使得各个方向应变比较均匀，利于得到均匀的等轴组织。（2）制备方法简单。变面循环轧制利用传统的轧制技术，只需改进工艺条件，控制适当的温度和轧制道次即可获得高强度高塑性的纯铜；工艺简单，对设备要求不高，易于工业化生产。（3）具有优良性能。变面循环轧制利用孪生极性，在不同作用面的压力作用下最大限度的激发孪晶，引入了孪晶界面强化，极大提高了金属的屈服强度，而保持了足够的塑性。轧制后镁合金晶粒大小以及应力应变情况如图1-3-1图1-3-2所示。

液氮温度下进行轧制加工是因为低温下纯铜具有更加优异的塑性，进行轧制加工时，能轧制更多道次，轧制变形量更大。低温轧制使得位错密度加大，能产生更强烈的加工硬化效应，最终使得纯铜具有更优异的力学性能。

为了能够综合液氮温度下轧制的优势与变面循环轧制的优势。在本次研究中，选择对纯度为99.99%的纯铜采用在液氮温度下的变面循环轧制方法进行了加工。了解在此加工方法下纯铜的微观组织情况以及力学性能情况。为将此加工方法应用于工业纯铜加工做铺垫。本项研究具有重要的现实意义。