材料科学基础冷变形变形金属的回复、再结晶与晶粒长大

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1、第三章第八节冷冷变形变形金属的回复、再结晶与晶粒长大金属的回复、再结晶与晶粒长大《材料科学基础》第九章第九节本节主要内容I.再结晶有关概念AnnealingTemperature(癈)100300500700一、金属的冷变形状态60060二、变形储存能tensilestrength三、静态回复50四、静态再结晶50040II.再结晶过程40030一、再结晶的形核二、再结晶的形核率及长大速率ductility20三、再结晶动力学300ductility(%EL)四、再结晶温度及晶粒尺寸RRGtensilestrength(MPa)ececraoryinvesGryt

2、arIII.再结晶后的晶粒长大lloizwathtio一、正常晶粒长大n二、异常晶粒长大I.重要概念一、金属的冷变形状态非均匀变形产生残余内应力；原等轴晶粒沿变形方向被拉长；结构缺陷(空位和位错)密度增加；位错组态和分布发生变化：随形变量增加，位错增殖→位错缠结→位错胞二、变形储存能冷变形所消耗的能量中有百分之几到百分之十几存在于晶体内部，称为储存能。主要存在于结构缺陷中。冷变形金属的再结晶I.重要概念一、金属的冷变形状态非均匀变形产生残余内应力；原等轴晶粒沿变形方向被拉长；结构缺陷(空位和位错)密度增加；位错组态和分布发生变化：随形变量增加，位错增殖→位错缠结→

3、位错胞二、变形储存能冷变形所消耗的能量中有百分之几到百分之十几存在于晶体内部，称为储存能。主要存在于结构缺陷中。冷变形金属的再结晶I.重要概念三、静态回复指冷变形金属加热时，在新的无畸变晶粒出现以前经历的亚结构及性能变化的过程。回复机制主要包括位错运动构成低能组态、位错胞转化为亚晶粒、亚晶合并长大局部形成大位向差晶界等几个阶段。冷变形金属的再结晶I.重要概念冷变形金属的再结晶I.重要概念四、静态再结晶指冷变形金属在再结晶温度以上退火时，由新的无畸变的晶粒取代变形晶粒的过程。再结晶不是相变过程，它只有组织变化而没有晶体结构的变化。冷变形金属的再结晶II.再结晶过程一

4、、再结晶的形核1.形核驱动力变形储存能2.形核位置邻近严重畸变区的弱畸变区或无畸变区;应变不协调区或强变形区;大角度界面，如晶界、相界、孪晶界、滑移带界面、或原基体晶粒内某些位向差较大的亚晶界上。此外，直径>1微米的大粒子邻近区的局部强烈畸变区。冷变形金属的再结晶II.再结晶形核•Grainboundariesarepreferredsitesfornucleation•Finergrainsizepriortodeformationleadstomorerandomnucleusdistribution冷变形金属的再结晶II.再结晶形核弱变形区强变形区RDRxR

5、D冷变形金属的再结晶II.再结晶形核•Ifnucleationstartsinhighstoredenergyregionsthengrowthratedecreasesasnucleusgrows•Ifnucleationatascalelargerthanstoredenergyvariations,theaveragegrowthrateremainsconstant冷变形金属的再结晶II.再结晶过程3.形核方式(1)晶界弓出形核•Drivingforceisthestoredenergydifferenceacrossthegrainboundary•Fo

6、rthebulgetogrow,therateofdecreaseinthestoredenergymustbegreaterthantheenergyincreaseduetotheformationofthenewboundary•Thecriticalconditionforbulgegrowthisgivenby2γbR>E−E12(2)亚晶合并形核冷变形金属的再结晶II.再结晶过程二、再结晶的形核率及长大速率1.定义形核率指在单位时间、单位体积内形成的再结晶核心的数目，常以N表示。再结晶核心长大速率指再结晶核心单位时间内一维线性尺寸的增加量，常以G表示。

7、注意：N是无量纲的，而G是以m/s为国际单位表征的冷变形金属的再结晶II.再结晶过程再结晶核心长大与变形程度之间的关系•Intergranularvariationinstoredenergycausesvariationsinthegrowthratesofdifferentnuclei冷变形金属的再结晶II.再结晶过程2.再结晶形核率和再结晶核心长大速率的表达式C−QNN=C(E−E−F)exp()0DDpRT−QGG=kEexp()GBRT3.再结晶形核率和再结晶核心长大速率的影响因素(1）变形程度临界变形量的概念(2）第二相粒子及夹杂物（3）初始晶粒尺寸（

8、4）退火温