《塑性变形》PPT课件

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1、8.2回复与再结晶112/11晶粒组织位错亚结构缺陷密度残余应力畸变能升高，使材料处于热力学不稳定的高自由能状态。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。塑性变形组织、应力、能量状态、性能8.2.1冷变形金属在加热时的组织与性能变化28.2.1.1显微组织的变化组织无变化，亚结构、性能变化无畸变等轴新晶粒取代变形组织过程再结晶后晶粒长大(1)强度与硬度：回复时变形金属位错密度很高，再结晶后位错密度显著降低。(2)电阻：点缺陷所引起的点阵畸变会使传导电子产生散射，提高电阻率。退火使缺陷密度降低，

2、则电阻率下降。(3)内应力：回复阶段消除大部或全部的宏观内应力，而微观内应力则只有通过再结晶方可消除。(4)亚晶粒尺寸：亚晶粒尺寸在回复前期变化不大，接近再结晶时显著增大。(5)密度：密度在再结晶阶段急剧增高，除与前期点缺陷数目减小有关外，主要是在再结晶阶段中位错密度显著降低所致。(6)储能的释放：回复时释放的储存能较小，再结晶晶粒出现的温度对应于储能释放曲线的高峰38.2.1.2性能的变化8.2.2.1回复动力学8.2.2回复4R为屈服强度回复率R=(σm-σr)／(σm-σ0)其中σmσrσ0分别代表变形

3、后(回复前)，回复后和完全退火后(变形前)的屈服强度。回复时剩余应变硬化分数(1-R)(1-R)愈小，即R愈大，则表示回复程度愈大。冷变形金属退火时，显微组织和力学性能无明显变化，内应力大幅度下降，此过程为回复5(1)初期的回复速率很大，随后即逐渐变慢，直到趋近于零，温度升高，起始回复速率加快；(2)每一温度的回复程度有一极限值，退火温度愈高，极限值也愈高，达到此极限值所需时间缩短；(3)预变形量愈大，起始的回复速率愈快；(4)晶粒尺寸减小有利于回复过程的加快。(5)无孕育期回复动力学特点56回复特征可用一级

4、反应方程来表达：t为恒温下的加热时间；x为冷变形导致的性能增量经加热后的残留分数；c为与材料和温度有关的比例常数；c值与温度的关系具有典型的热激活过程的特点，可由著名的阿累尼乌斯(Arrhenius)方程来描述：式中，Q为激活能；R为气体常数；T为绝对温度；C0为比例常数。将(5.18)式代入(5.17)一级反应方程中并积分，得(8.17)(8.18)7式中，A为常数。作lnt-1／T图，如为直线，则由直线斜率可求得回复过程的激活能。x0表示开始时性能增量的残留分数在不同温度下，如以回复到相同程度作比较，此时

5、上式的左边为一常数，两边取对数，可得实验表明，冷变形铁有不同的激活能值短时间回复时激活能与空位迁移能相近长时间回复时激活能与自扩散激活能相近回复机制不是单一的(8.19)8.2.2.2回复机制低温回复点缺陷迁移、点缺陷密度降低；点缺陷迁移至表面或晶界空位与间隙原子结合点缺陷与位错交互作用，使位错攀移空位聚集成空位片并崩塌成位错环中温回复位错滑移运动和重新分布，亚结构变化；同一滑移面上异号位错相互吸引而抵消位错偶极子的两根位错线相消812/11高温回复位错滑移、攀移形成多边化结构9多边化过程的驱动力—应变能的下

6、降多边化过程产生的条件—塑性变形使点阵弯曲；滑移面上有同号刃型位错塞积；温度较高使位错攀移刃型位错滑移攀移产生结果：（1）使滑移面上不规则的位错重新分布，刃型位错垂直排列成墙，显著降低位错的弹性畸变能，此温度范围内有较大的应变能释放。（2）形成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)，以及由此所产生的亚晶，即多边化结构。9stope8.2.3再结晶冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，性能发生明显的变化并恢复到变形前的水平，这个过程称之为再结晶。再结晶

7、是显微组织重构的过程，非相变过程。再结晶的驱动力是变形金属经回复后未被释放的储存能(相当于变形总储能的90％)。108.2.3.1再结晶过程形核与长大a形核以多边化形成的亚晶为基础形核11(1)晶界弓出形核机制变形量小于20%的金属12对一个任意曲面，可定义两个主曲率半径r1、r2，当这个曲面移动时，有若该曲面为一球面，则r1=r2=r，而设dV为弓出的晶界由位置I移到位置Ⅱ时扫过的体积；dA为其表面积；ΔG为由此而引起的单位体积总的自由能变化；γ为晶界的表面能；Es为冷变形晶粒中单位体积的储存能；假定晶界扫

8、过体积的储存能全部释放，则晶界弓出时单位体积的自由能变化为晶界弓出形核的能量条件即晶界弓出形核时再结晶核心保持初始亚晶取向13CC（a）亚晶迁移机制14(2)亚晶形核机制变形量很大、层错能低的金属中以此机制形核网络位错结构，位错密度较高的亚晶界，其两侧亚晶的位向差较大，在加热过程中容易发生界面迁移（通过位错滑移、迁移）并逐渐变为大角晶界，可作为再结晶核心长大，再结晶核心保持初始亚晶取向。1415(2