《材料科学基础》PPT课件(I)

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1、第九章回复与再结晶1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。2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。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

2、(示意图)SmithWF.FoundationsofMaterialsScienceandEngineering.McGRAW.HILL.3/E4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(示意图)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。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。5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SmithWF.FoundationsofMaterialsSciencea

3、ndEngineering.McGRAW.HILL.3/E6第一节冷变形金属在加热时的 组织与性能变化四储存能变化(示意图)1储存能:存在于冷变形金属内部的一小部分(~10%)变形功。弹性应变能(3~12%)2存在形式位错(80~90%)驱动力点缺陷3储存能的释放:原子活动能力提高,迁移至平衡位置,储存能得以释放。回复再结晶7第一节冷变形金属在加热时的 组织与性能变化五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、三类内应力;再结晶阶段:内应力可完全消除。8第二节回复一回复动力学(示意图)1加工硬化残留率与退火温度和时间的关系ln(x0/x)=c0texp(-Q/RT

4、)x0–原始加工硬化残留率;x-退火时加工硬化残留率;c0-比例常数;t-加热时间;T-加热温度。9第二节回复一回复动力学(示意图)2动力学曲线特点(1)没有孕育期;(2)开始变化快,随后变慢;(3)长时间处理后,性能趋于一平衡值。10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)11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12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

5、降低。13第二节回复二回复机理SmithWF.FoundationsofMaterialsScienceandEngineering.McGRAW.HILL.3/E14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。2h15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)凸出形核晶核伸向小位错胞晶粒(畸变能较高区

6、域)内.16第三节再结晶一再结晶的形核与长大1形核17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.18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。19第三节再结晶二再结晶动力学(1)再结晶速度与温度的关系v再=Aexp(-QR/RT)(2)规律有孕育期;温度越高,变形量越大孕育期越短;在体积分数为0.5时速率最大,然后减慢。20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>

7、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。注:再结晶退火温度一般比上述温度高100~200℃。21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。22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

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