《表1 Cu/Al金属间化合物的力学性质[39]》

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《铜铝层状复合材料界面特性及深加工研究进展》

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Kouters等[39]定量测量了Cu9Al4等金属间化合物的力学性能，见表1。在拉应力作用下，各层金属间化合物与基体金属成并联结构，其应变相同而应力不同，Al2Cu的杨氏模量最小而Cu9Al4的最大，即Al2Cu抵抗变形的能力最弱而Cu9Al4最强。在拉伸过程中，Al2Cu最先达到抗拉极限而发生断裂，这可以解释图4（a）中Al2Cu层破碎程度大于Cu9Al4的原因。开裂发生后CuAl化合物的断裂韧性最小，导致裂纹极易向CuAl化合物扩展，同时CuAl/Al2Cu之间的断裂韧性差很小，裂纹很容易在两者之间波浪式穿梭前进，导致断裂面参差不齐，CuAl破碎成块分别粘附在Cu9Al4层和Al2Cu层两侧，最终导致铜铝复合界面断裂失效（图4 （c）） [39，41-42]。复合材料中抵抗变形能力不同的两相界面附近变形不均匀将导致一侧受拉应力另一侧受压应力，应力差达到一定程度即会发生剪切开裂。Cu基体杨氏模量约为111.9 GPa，没有金属间化合物CuAl存在时，Cu9Al4/Al2Cu间模量差虽比Cu9Al4/Cu间略小，但实际上却首先开裂；金属间化合物CuAl厚度较大时，CuAl/Al2Cu间模量差虽比Cu9Al4/Cu略小，却也首先开裂。显然，模量差并不是决定界面开裂的唯一因素，原始氧化物膜、界面啮合程度、界面原子间的位向关系也是控制界面性能的重要因素。