材料科学基础-第六章_金属及合金的回复与再结晶_ppt课件

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1、第六章　金属及合金的回复与再结晶Chapter6RecoveryandRecrystallizationofMetalsandAlloys主要内容：冷变形金属在加热时的组织和性能变化回复再结晶晶粒长大金属的热加工冷变形金属在不同加热温度时组织和性能的变化第六章金属及合金的回复与再结晶－§6.1冷变形金属在加热时的组织和性能变化第一节　冷变形金属在加热时的组织和性能变化金属经冷变形后，组织处于亚稳定状态，有自发恢复到变形前状态的倾向。但在常温下，原子扩散能力小，亚稳定状态可以维持相当长时间。加热可以增加原子扩散能力,金属将依次发生回复、再结晶和晶粒长大。

2、与此同时，变形金属的组织与性能也发生相应的变化。回复和再结晶的驱动力：冷变形后保留在金属内部的畸变能，或称储存能。一、显微组织的变化第六章金属及合金的回复与再结晶－§6.1冷变形金属在加热时的组织和性能变化轴小晶粒，并随时间的延长不断长大，直至伸长的晶粒完全转变为新的等轴晶粒为止。3.晶粒长大阶段再结晶过程中形成的等轴晶粒逐步相互吞并而长大，直至达到一个稳定的尺寸。1.回复阶段显微组织几乎没有发生变化，晶粒仍保持冷变形后的伸长状态。2.再结晶阶段在变形的晶粒内部开始出现新的等冷变形金属显微组织随加热温度和时间的变化二、储存能及内应力的变化第六章金属及合

3、金的回复与再结晶－§6.1冷变形金属在加热时的组织和性能变化1.储存能的变化冷变形造成的偏离平衡位置大、能量较高的原子，在加热过程中向能量较低的平衡位置迁移，使内应力得以松弛，储存能随之逐渐释放出来。2.残余内应力的变化在回复阶段，第一类内应力得到较为充分的消除，第二类或第三类内应力部分得到消除。在再结晶阶段，因冷变形造成的残余内应力得以完全消除。冷变形金属在加热过程中能量的释放1－纯金属；2－不纯金属；3－合金。三、性能的变化第六章金属及合金的回复与再结晶－§6.1冷变形金属在加热时的组织和性能变化1.回复阶段的变化硬度和强度略有下降，塑性和韧性略有

4、提高，电阻率较显著地降低，应力腐蚀倾向显著减小。回复阶段位错密度减少有限，但点缺陷数量明显降低，导致上述性能的变化。2.再结晶阶段的变化硬度和强度显著下降，塑性和韧性显著提高，电阻率显著地降低。再结晶阶段位错密度下降明显，点缺陷继续减少，导致上述性能变化。冷拉伸变形后的工业纯铜在加热时性能的变化第六章金属及合金的回复与再结晶－§6.2回复二、回复机制1.低温回复低温回复是冷变形产生的过量空位消失，点缺陷密度明显下降的过程。回复机制：空位聚集成空位片，然后崩塌成位错环位错环空位与间隙原子的合并①空位迁移到金属的自由表面或晶界处而消失；②空位与间隙原子合并

5、，空位与间隙原子同时消失；③空位与位错发生交互作用而消失；④空位聚集成空位片，然后崩塌成位错环而消失。第六章金属及合金的回复与再结晶－§6.2回复2.中温回复中温回复是位错主要以滑移方式运动，以及位错发生重新排列，位错密度略有下降的过程。回复机制：①位错滑移，导致位错重新组合排列；②位于同一滑移面上的异号位错相互吸引，会聚后而互相抵消。在中温下，处于同一滑移面上的异号位错要实现会聚所需的激活能较小，可以发生。不在同一滑移面上的异号位错要会聚而互相抵消，则必须先通过攀移或交滑移至同一滑移面上才能得以实现。显然这一过程需要更大的激活能，即需要更高的温度，这

6、在中温下难以发生。第六章金属及合金的回复与再结晶－§6.2回复3.高温回复高温回复是位错攀移和滑移，发生多边化，使不规则的位错重新分布，形成稳定的位错网络，构成亚结构，位错密度下降，畸变能显著降低的过程。回复机制：多边化（Polygonization）。多边化前多边化后位错墙多边化过程刃位错通过攀移和滑移排列成位错墙多边化过程是一种热激活过程。第六章金属及合金的回复与再结晶－§6.2回复三、回复过程中亚结构的变化经冷变形的金属，显微组织中形成了胞状亚结构，在胞壁处位错密度很高。回复过程中，胞状亚结构发生显著变化：①胞壁内位错密度有所下降；②弯曲的位错逐

7、渐伸直；③位错缠结逐渐转变成能量较低的稳定的位错网络；④胞壁变得较清晰，成为亚晶界；⑤位错网络发生分解，并入更稳定的位错网络中，使亚晶粒聚合而长大。回复前的冷变形状态回复0.1小时回复50小时回复300小时经5%冷变形的纯铝在200C回复的亚结构变化缠结位错伸直了的位错位错网络大的稳定网络四、回复的应用去应力退火（Stress-reliefAnnealing）：将已经加工硬化的金属在较低的温度下加热，使其内应力基本消除，耐应力腐蚀性提高，同时又保持加工硬化的工艺方法。举例：①深冲成形的黄铜弹壳，经260C的去应力退火，充分消除残余内应力，避免发生应

8、力腐蚀开裂。如果不进行去应力退火，弹壳在放置一段时间后，由于内应力的作用，加上外界气氛对晶界的