现代材料科学的发展和工业技术应用的需要对金属结构材料的强韧化提出了更高的要求,而传统的材料强化方式在提高材料强度的同时往往会导致其塑性的降低,强度与塑性通常是呈倒置关系的。层状构型设计能兼具各组元相的优异性能,达到强度和塑性的良好匹配,表现出优异的综合力学性能。为了研究层厚结构参数对金属层状复合材料力学性能及变形行为的影响,本文利用真空热压、轧制等方法制备了不同层厚体系的Cu-Nb层状复合材料,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析测试手段对该材料进行了微观组织表征,通过室温拉伸试验进行力学性能测试,分析层厚对层状复合材料力学性能的影响,利用白光劳厄微衍射技术分析与表征变形过程中层状结构参数对材料内部位错分布的影响,分析材料微区变形的机理,探究层状构型实现复合材料强韧化的原因。本课题采用真空热压和热压、轧制复合的两种不同的工艺制备了两组等层厚比、不同层厚的Cu-Nb层状复合材料。真空热压工艺制备的材料体系分别为A100、A80、A50、A30四个体系。各体系界面较平直,没有明显的界面缝隙或裂纹,Cu、Nb之间获得了良好的结合,界面处形成了厚度为2μm左右的固溶层。通过室温拉伸试验,测试了不同层厚体系的Cu-Nb层状复合板的室温拉伸性能,发现随着单层厚度的增加,复合材料的均匀延伸率和断裂延伸率逐渐增加,而材料的屈服强度和抗拉强度呈现出先减小后增大的趋势。采用热压、轧制复合的方法制备的复合材料分别为70-70、50-50、20-20、12-12、5-5五个体系。随着轧制道次即轧制下压量的增加,70-70、50-50体系层较平整,20-20、12-12、5-5体系出现了剪切带,少部分界面起伏较大,这是由于Cu和Nb加工硬化能力不同,导致两层厚度出现差异。随着单层层厚的增加,复合材料的均匀延伸率呈现出先略微减小后增加的趋势,而材料的抗拉强度和屈服强度呈现出先增大后减小的趋势。利用ABAQUS模拟软件对单层厚度不同的Cu-Nb层状复合材料进行了拉伸模拟,发现不同体系材料两层中的应力分布都不均匀,Nb层中的应力较Cu层的应力较大。基于白光劳厄微衍射实验的Cu-Nb层状复合材料位错分布研究表明,制备态材料其内部存在不均匀分布的位错,在晶界、晶粒内部、层状界面处都有较高的位错密度。界面处梯度分布的位错表明初始材料Cu、Nb之间由于热膨胀系数与力学性能的差异界面处存在一定的残余应力。通过对一定塑性变形量下劳厄衍射峰不同位置演化的分析,发现层的上下界面附近和层内部的演变情况不同,分析其具有不同的变形方式。因此可知层状构型确实影响了材料内部的应力状态,继而影响材料的位错滑移机制,影响应变的分配。该材料的强韧化是初始内应力与层状结构限制作用的综合效果,而层厚的改变影响了材料内部的初始内应力水平,从而影响了材料的力学性能。