沿工業純鋁線徑向和軸向取樣，進行微觀組織結構表征。首先采用400~2000目SiC砂紙對試樣進行機械打磨，然后進行電解拋光，電解液是體積比為1∶9的高氯酸和酒精混合溶液，電解溫度為0℃，時間為90s。晶粒尺寸和晶體取向采用ZEISS SUPRA 35型掃描電子顯微鏡中附帶的電子背散射衍射(EBSD)系統進行表征和分析。透射電鏡觀察的試樣首先采用SiC砂紙打磨至厚度約為0.05mm，然后在-20℃條件下采用體積比為1∶4的高氯酸和甲醇混合溶液進行電解雙噴，之后采用FEI Tecnai F20型透射電子顯微鏡(TEM)觀察微觀組織。

圖1 拉拔態和退火態工業純鋁線的屈服強度和導電率

如圖1所示，拉拔態工業純鋁線的屈服強度隨著拉拔變形量的增大逐漸升高，導電率則先下降后上升。變形量為90.2％時，其屈服強度和導電率分別達到了198.8MPa和62.59％IACS，將該工業純鋁線進行退火處理，隨著退火溫度升高，其屈服強度大幅下降，導電率逐漸提高，在300℃退火12h后，工業純鋁線的屈服強度下降至45.5MPa，導電率提高至64.22％IACS。

由上述分析可知，拉拔態(變形量在24.6％~83.1％之間)和退火態工業純鋁線的屈服強度和導電率均為反比關系。

從圖1還可以看出，退火態工業純鋁線的屈服強度-導電率關系曲線整體位于拉拔態工業純鋁線(變形量為24.6％~83.1％)的屈服強度-導電率關系曲線之上。

圖2 拉拔態試樣和退火態試樣的屈服強度和導電率

如圖2所示，變形量為90.2％的工業純鋁線經過150℃退火48h(以下簡稱為退火態試樣)之后，其強度和導電率均高于變形量為65.6％的拉拔態工業純鋁線(以下簡稱為拉拔態試樣)，這打破了強度和導電率的反比關系。為了解釋這一現象，筆者對退火態試樣和拉拔態試樣的微觀組織結構進行了對比分析，研究了工業純鋁線屈服強度和導電率同步提高的機制。

圖3 拉拔態試樣和退火態試樣徑向微觀組織形貌

織構和晶粒是影響工業純鋁線性能的重要組織結構，使用EBSD和TEM對拉拔態試樣和退火態試樣進行觀察。由圖3a)和圖3b)可以看出，這兩種試樣內均存在明顯的‹001›織構和‹111›織構；由圖3c)和圖3d)可以看出，兩者徑向晶粒分布較為均勻，但退火態試樣的組織潔凈度更高，這是因為退火引起了回復，使位錯纏結減少。

兩種狀態試樣屈服強度及上述微觀組織結構統計結果見表1。

表1 拉拔態和退火態試樣屈服強度及微觀組織結構的統計結果

4、高導電率機制

退火過程中，隨著退火溫度的升高和保溫時間的增加，工業純鋁線的屈服強度逐漸下降，導電率逐漸增大。此時，兩者仍為反比關系。織構和徑向晶粒尺寸是決定鋁線屈服強度的關鍵因素。隨退火溫度升高，鋁線徑向晶粒尺寸逐漸增大，細晶強化效果下降，故鋁線的屈服強度逐漸下降。鋁線的導電率會受到晶粒尺寸尤其是徑向晶粒尺寸的影響。當鋁線軸向晶粒尺寸變化不大，徑向晶粒尺寸大幅增加時(由低溫退火時的0.76μm增加至高溫退火時的1.9μm)，晶界對電子的散射效果會降低，從而引起鋁線導電率的增大。因此，徑向晶粒尺寸的變化是退火過程中工業純鋁線的屈服強度和導電率呈反正關系的原因。

退火態試樣的屈服強度-導電率制約關系曲線位于拉拔態試樣的上方，即打破了強度和導電率的反比關系。顯微組織觀察結果表明，拉拔態試樣內的晶界類型和晶界狀態經退火后發生了改變，即發生了小角晶界向大角晶界轉變和非平衡晶界向平衡晶界轉變，前者強化了晶界，使得晶粒尺寸相同的退火態試樣強度更高，后者降低了晶界電阻率，提高了導電率。所以，這種非平衡態小角晶界向平衡態大角晶界的轉變是退火態工業純鋁線強度和導電率同步提高的原因。