《材料科学基础》PPT课件

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1、1回复与再结晶2第一节冷变形金属在加热时的组织与性能变化一回复与再结晶回复：冷变形金属在低温加热时，其显微组织无可见变化，但其物理、力学性能却部分恢复到冷变形以前的过程。再结晶：冷变形金属被加热到适当温度时，在变形组织内部新的无畸变的等轴晶粒逐渐取代变形晶粒，而使形变强化效应完全消除的过程。3第一节冷变形金属在加热时的组织与性能变化二显微组织变化（示意图）回复阶段：显微组织仍为纤维状，无可见变化；再结晶阶段：变形晶粒通过形核长大，逐渐转变为新的无畸变的等轴晶粒。晶粒长大阶段：晶界移动、晶粒粗化，达到相对稳定的形状和尺寸。4第一节冷变形金属在加热时的组织与性能变化二

2、显微组织变化（示意图）SmithWF.FoundationsofMaterialsScienceandEngineering.McGRAW.HILL.3/E5第一节冷变形金属在加热时的组织与性能变化三性能变化1力学性能回复阶段：强度、硬度略有下降，塑性略有提高。再结晶阶段：强度、硬度明显下降，塑性明显提高。晶粒长大阶段：强度、硬度继续下降,塑性继续提高，粗化严重时下降。6第一节冷变形金属在加热时的组织与性能变化2物理性能密度:在回复阶段变化不大，在再结晶阶段急剧升高；电阻：电阻在回复阶段可明显下降。3.内应力变化回复阶段：大部分或全部消除第一类内应力，部分消除第二、

3、三类内应力；再结晶阶段：内应力可完全消除。7第二节回复一回复回复是冷变形材料在退火时发生组织和性能变化的早期阶段，它实质上是一种通过加热使晶体内部的点缺陷和位错发生运动，从而改变缺陷分布和减少缺陷数量的过程。8第二节回复二回复机理1低温回复（0.1－0.3Tm）移至晶界、位错处点缺陷运动空位＋间隙原子消失缺陷密度降低空位聚集（空位群、对）9第二节回复二回复机理2中温回复（0.3－0.5Tm）异号位错相遇而抵销位错滑移位错密度降低位错缠结重新排列第二节回复二回复机理3高温回复（>0.5Tm）位错攀移（＋滑移）位错垂直排列（亚晶界）多边化（亚晶粒）弹性畸变能降低。11第二节

4、回复二回复机理SmithWF.FoundationsofMaterialsScienceandEngineering.McGRAW.HILL.3/E12第二节回复三回复退火的应用1回复机制与性能的关系内应力降低:弹性应变基本消除;硬度、强度下降不多：位错密度降低不明显，亚晶较细；电阻率明显下降：空位减少，位错应变能降低。2去应力退火降低应力（保持加工硬化效果），防止工件变形、开裂，提高耐蚀性。13第三节再结晶一再结晶的形核与长大1形核亚晶长大形核机制（变形量较大时）亚晶合并形核亚晶界移动(长大)形核(吞并其它亚晶或变形部分)凸出形核（变形量较大时）晶核伸向小位错胞晶粒(

5、畸变能较高区域)内.14第三节再结晶一再结晶的形核与长大1形核15第三节再结晶一再结晶的形核与长大晶界凸出形核（变形量较小时,<20%）晶界弓出形核，凸向亚晶粒小的方向.16第三节再结晶一再结晶的形核与长大驱动力：畸变能差2长大方式:晶核向畸变晶粒扩展,至新晶粒相互接触。注：再结晶不是相变过程。17第三节再结晶三再结晶温度1再结晶温度：经严重冷变形（变形量>70%）的金属或合金，在1h内能够完成再结晶的（再结晶体积分数>95%）最低温度。高纯金属：T再＝(0.25~0.35)Tm。2经验公式工业纯金属：T再＝(0.35~0.45)Tm。合金：T再＝(0.4~0.9)Tm

6、。注：再结晶退火温度一般比上述温度高100～200℃。18第三节再结晶三再结晶温度3影响因素变形量越大，驱动力越大，再结晶温度越低；纯度越高，再结晶温度越低；加热速度太低或太高，再结晶温度提高。19第三节再结晶四影响再结晶的因素1退火温度。温度越高，再结晶速度越大。2变形量。变形量越大，再结晶温度越低；随变形量增大，再结晶温度趋于稳定；变形量低于一定值，再结晶不能进行。3原始晶粒尺寸。晶粒越小，驱动力越大；晶界越多，有利于形核。4微量溶质元素。阻碍位错和晶界的运动，不利于再结晶。5第二相粒子。间距和直径都较大时，提高畸变能，并可作为形核核心，促进再结晶；直径和间距很小时

7、，提高畸变能，但阻碍晶界迁移，阻碍再结晶。20第三节再结晶五再结晶的应用恢复变形能力改善显微组织再结晶退火消除各向异性提高组织稳定性再结晶温度：T再＋100～200℃。21第四节晶粒长大驱动力：界面能差.长大方式：正常长大；异常长大（二次再结晶）.22第四节晶粒长大一晶粒的正常长大1正常长大：再结晶后的晶粒均匀连续的长大。2驱动力：界面能差。界面能越大，曲率半径越小，驱动力越大。(长大方向是指向曲率中心,而再结晶晶核的长大方向相反.)23第四节晶粒长大一晶粒的正常长大晶界趋于平直;3晶粒的稳定形状晶界夹角趋于120℃;二维坐标中晶粒边数趋