再结晶和晶粒长大课件.ppt

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1、材料科学基础第七章回复与再结晶第七章回复与再结晶材料经塑性变形后，不仅内部组织结构与各项性能均发生相应的变化，而且由于空位、位错等结构缺陷密度的增加，以及畸变能的升高，使其处于热力学不稳定的高自由能状态。因此，经塑性变形的材料具有自发恢复到变形前低自由能状态的趋势。经冷塑性变形的材料,通过适当的加热和保温将发生一系列组织、性能的变化。根据其显微组织及性能的变化情况，可将这种变化分为三个阶段：回复、再结晶和晶粒长大。了解这些过程的发生和发展规律，对于改善和控制材料的性能和组织有重要的意义。第七章回复与再结晶图冷变形金属退火晶粒形状大小变化回复：指新的无畸变晶粒出现之前所产生的亚结构和性能变化阶

2、段；再结晶：指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程；晶粒长大：指再结晶结束之后晶粒的继续长大。第七章回复与再结晶第一节形变金属及合金在退火过程中的变化在回复阶段，与冷变形状态相比，光学金相组织中几乎没有发生变化，仍保持形变结束时的变形晶粒形貌；在再结晶开始，首先在畸变较大的区域产生新的无畸变的晶粒核心，然后通过逐渐消耗周围变形晶粒而长大，转变成为新的等轴晶粒，直到冷变形晶粒完全消失；最后，在晶界界面能的驱动下，新晶粒会发生合并长大，最终会达到一个相对稳定的尺寸，这就是晶粒长大阶段。§7.1.1显微组织的变化7.1形变金属及合金在退火过程中的变化§7.1.2储存能释放与性能变化储存能是

3、变形金属加热时发生回复与再结晶的驱动力。当变形金属加热到足够高的温度时，其中的储存能即将释放出来。根据材料性质不同，通常测定的储存能释放谱大致有三种类型。其中曲线A代表纯金属，曲线从B、C代表两种不同的合金。图变形金属退火过程中的能量释放7.1形变金属及合金在退火过程中的变化图冷变形金属退火时某些性能的变化§7.1.2储存能释放与性能的变化7.1形变金属及合金在退火过程中的变化强度和硬度的变化回复阶段的硬度变化很小，而再结晶阶段则下降较多。强度具有和硬度相似的变化规律。电阻率的变化变形金属的电阻率在回复阶段巳表现明显的下降趋势。密度的变化变形金属的密度在再结晶阶段发生急剧增高的原因主要是再结

4、晶阶段中位错密度显著降低所致。内应力的变化金属经塑性变形所产生的第一类内应力在回复阶段基本得到消除，而第二、三类内应力只有通过再结晶方可全部消除。7.1形变金属及合金在退火过程中的变化亚晶粒尺寸的变化在回复的前期，亚晶粒尺寸变化不大，但在后期，尤其在接近再结晶时，亚晶粒尺寸就显著增大。储能的变化当冷变形材料加热到足以引起应力松弛的温度时，储能就被释放出来。在回复阶段，各材料释放的储存能量均较小，再结晶晶粒出现的温度对应与储能释放曲线的高峰处。第二节回复§7.2.1回复机理约化温度：绝对温标表示的加热温度和熔点温度之比即TH＝T/Tm0.1

5、,中温回复;T/Tm>0.5,高温回复。（1）低温回复变形金属在较低温度下加热时所发生的回复过程称为低温回复。此时因温度较低，原子活动能力有限，一般局限于点缺陷的运动，通过空位迁移至晶界、位错或与间隙原子结合而消失，使冷变形过程中形成的过饱和空位浓度下降。对点缺陷敏感的电阻率此时会发生明显下降。7.2回复（2）中温回复变形金属在中等温度下加热时所发生的回复过程称为中温回复。此时因温度升高，原子活动能力也增强，除点缺陷运动外，位错也被激活，在内应力作用下开始滑移，部分异号位错发生抵消，因此位错密度略有降低。（3）高温回复刃型位错可以获得足够的能量产生攀移。攀移产生了两个重要的后果：①使滑移面上

6、不规则的位错重新分布，刃型位错垂直排列成墙，这种分布可显著降低位错的弹性畸变能，因此，可看到对应于此温度范围，有较大的应变能释放。②沿垂直于滑移面方向排列并具有一定取向差的位错墙（小角度亚晶界），以及由此产生的亚晶，即多边化结构。7.2回复多边化机制冷变形使平行的同号位错在滑移面上塞积，致使晶格弯曲，所增殖的位错杂乱分布。在高温回复过程，这些刃型位错通过攀移和滑移，由原来的能量较高的水平塞积，转变为能量较低的沿垂直滑移面方向排列成位错墙，形成小角度晶界，把原先的晶粒分割成许多取向稍有不同的亚晶，这种形成亚晶的过程称为多边化。7.2回复显然，高温回复多边化过程的驱动力主要来自应变能的下降。多边

7、化产生的条件：①在滑移面上有塞积的同号刃型位错。②塑性变形使晶体点阵发生弯曲。③须加热到较高的温度，使刃型位错能够产生攀移运动。图回复过程中的位错攀移与滑移图位错在多边化过程中重新分布7.2回复7.2回复在产生单滑移的单晶体中多边化过程最为典型；而在多晶体中，由于容易发生多滑移，不同滑移系上的位错往往缠结在一起，会形成胞状组织，故多晶体的高温回复机制比单晶体更复杂，但从本质上看也包含位错的滑移和攀移。通过攀移