《材料科学基础》回复与再结晶.ppt

《《材料科学基础》回复与再结晶.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、回复与再结晶RecoveryandRecrystallization1冷变形金属在加热时显微组织的变化23冷变形金属在加热时力学性能、物理性能的变化4冷变形金属在加热时内应力的变化回复阶段：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。5第一节回复回复：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。要点：（1）回复阶段不涉及大角度晶面的迁动；（2）通过点缺陷消除、位错的对消和重新排列来实现的；（3）过程是均匀的。6一、回复动力学残留应变硬化分数（1－R）1－R=（σ-σ0）

2、/（σm-σ0）R为回复部分；σ为回复退火后的流变应力；σ0为完全退火后硬化全部消除的流变应力；σm为退火冷变形的流变应力。78回复动力学特点（1）回复过程没有孕育期；（2）开始变化快，随后变慢，直到最后回复速率为零；（3）每一温度的回复程度有一极限值，退火温度越高，这个极限值也越高，而达到此极限所需时间则越短。（4）回复不能使金属性能恢复到冷变形前的水平。9回复速率和温度有阿累尼乌斯关系：为方便，用r表示残留应变硬化分数（1－R），I型动力学符合如下关系：10以ln（1/t）对1/T作图，得直线，直线斜率为Q/R，可求出回复过程的激活能。两边取对数得回复方程

3、式：11实验表明，对冷变形铁在回复时其激活能因回复程度不同而有不同的激活能值。如在短时间内时求得的激活能与空位迁移能相近，而在长时间回复时求得的激活能则与自扩散激活能相近。这说明冷变形铁的回复，不能用一种单一的回复机制来描述。关于回复过程的激活能12二、回复机理点缺陷和位错在退火过程中发生运动，从而改变了它们的组态和分布。回复时空位迁动和消失是不会影响显微组织的，只有涉及位错迁动时才会影响显微组织。位错迁动和重排引起的显微组织变化主要是多边形化和亚晶形成和长大。13点缺陷运动：（1）空位、间隙原子移至晶界、位错处消失；（2）空位聚集（空位群、对）。→点缺陷密度

4、降低2.中温回复（0.3－0.5Tm）位错滑移：异号位错相遇而抵销；位错缠结重新排列。→位错密度降低1.低温回复（0.1－0.3Tm）143.高温回复（>0.5Tm）多边化位错攀移（＋滑移）→位错垂直排列（亚晶界）→多边化（亚晶粒）→亚晶粒合并→弹性畸变能降低。15刃型位错沿垂直于滑移面的方向运动，沿攀移后所在的滑移面滑移，使在同一滑移面并排的同号位错处于不同滑移面竖直排列，以降低总的畸变能。攀移：16刃型位错通过攀移和滑移构成竖直排列（位错墙），形成位错墙的过程称为多边形化。多边形化：17回复亚晶：多边化形成小角度晶界，亚晶界将原来的晶粒分割成许多亚晶块。实

5、质是胞壁处的缠结位错不断聚集、使胞壁变薄，逐渐形成网络，构成清晰的亚晶界过程。18过程示意19三、回复退火的应用主要用作去应力退火，使冷加工金属在基本上保持加工硬化的状态下降低其内应力，以稳定和改善性能，减少变形和开裂，提高耐蚀性。20第二节再结晶再结晶：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。再结晶是一个显微组织重新改组，变形储存能充分释放，性能显著变化的过程，其驱动为回复后未被释放的变形储存能。21核心优先在局部形变高的区域形成。（形变带、晶界、夹杂附近及自由表面附近等）。形变量高于

6、一临界值后，形核率随形变量增加而急剧增加。一般情况下（中等形变量下），核心的晶体学位向与它形成所在的形变区域的晶体学位向有统计关系。核心不能长入和它的位向差别不大的区域中。一、再结晶的形核与长大1.形核（非均匀形核）22一般发生在变形程度较小（一般小于20％）的金属中。变形不均匀，位错密度不同。（1）晶界凸出形核机制（晶界弓出形核）23假设晶界扫过地方的储存能全部释放，则由1到2时的自由能变化为：晶界凸出形核机制的能量条件E：单位体积变形畸变能的能量；γb：晶面能。球面拱出时：24若晶界弓出段两端a、b固定，且γb值恒定，则开始阶段随ab弓出弯曲，R逐渐减小，

7、ΔG值增大，当R达到最小值（ab/2=L）时，ΔG将达到最大值。此后，若继续弓出，由于R的增大而使ΔG减小，于是，晶界将自发的向前推进。25这样，再结晶的形核将在现成晶界上两点间距离为2L，而弓出距离大于L的凸起处进行，使弓出距离达到L所需的时间即为再结晶的孕育期。因此，一段长为2L的晶界，其弓出形核的能量条件为ΔG<0，即26一般发生在变形度大的金属。借助亚晶作为再结晶的核心，其形核机制又可分为亚晶合并形核和亚晶粒长大形核两种。（2）亚晶长大形核机制27多存在于大变形且具有高层错能的金属中。亚晶合并形核：28多存在于变形程度大的低层错能金属。亚晶界位错密度高

8、，其两侧亚晶的位向差较大，在加热过程中