材料科学基础第五章 ppt课件.ppt

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1、第五(2)章回复和再结晶RecoveryandRecrystallization塑性变形→系统的能量↑回复再结晶回复Recovery再结晶Recrystallization晶粒长大Graingrowthafterrecrystallization自发趋势※1.变形材料加热时的变化一、显微组织的变化热（～90％）储存能（～10％）变形材料发生回复再结晶的驱动力冷变形材料在加热时先后经历回复再结晶晶粒长大塑性变形外力所做的功回复：冷变形金属在低温加热时，其显微组织仍为纤维状，无可见变化，但其物理、力学性能却部分恢复到冷变形以前

2、的过程。再结晶：冷变形金属被加热到适当温度时，通过形核长大,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。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。回复再结晶晶粒长大显微组织变化（示意图）SmithWF.FoundationsofMaterialsScienceandEngineering.McGRAW.HILL.3/E二、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

3、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。三性能变化SmithWF.FoundationsofMaterialsScienceandEngineering.McGRAW.HILL.3/E变形金属加热时组织和性能变化示意图内应力塑性强度晶粒度回复再结晶晶粒长大性能变化组织变化加热温度3储存能变化（示意图）*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％）*存在形式位错（80～90％）驱动力点缺陷*储存能的释放

4、：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4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。※2.回复Recovery一、回复阶段性能与组织的变化:在回复阶段，观察以下几种现象:1.宏观内应力大部分去除，而微观应力仍存在2.电阻率ρar↓Cu、Al、Ag线材预先在90K下变形，发现在293K下导电性能就可以逐渐恢复，相对原始变形态ρ↓30％3.HV、ss变化随材料不同而异：Zn、Cd在室温下就可以绝大部分去除冷变形所产生的加工硬化；Cu、α黄铜则

5、加热至350℃，其HV仍无明显变化Fe在358℃以上就可看到部分加工硬化的去除4.在光镜下显微组织基本上未发生变化。但在高温回复时，在热激活能条件下，通过位错与攀移，会发生多边化亚结构。二、回复动力学RecoveryKinetics变形材料加热时，其力学和物理性能回复程度随温度T和时间t变化R为回复部分s为回复退火后的流变应力s0为加工硬化完全消除的流变应力sm为退火前即冷态的流变应力动力学曲线特点（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;(4)预变形量越大，起始回复速率越快。驰豫

6、过程无孕育期回复的初始阶段去除硬化的程度较快，随着时间的延长，回复的程度就减弱了，而且，随变形量越大，起始回复速率也越快。进一步分析，在某一恒定温度下，回复时间可表达为：Q为回复过程的激活能，R为气体常数T为绝对温度A、B为常数作lnt-1/T关系曲线直线，由直线斜率可求得Q三、回复机制在回复过程中，发生如下变化1.低温回复迁移至表面或晶界点缺陷变化―与间隙原子复合与位错交互作用聚集成空位片崩塌表现ρ↓(过饱和空位的消失)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

7、集（空位群、对）2中温回复 （0.3－0.5Tm）异号位错相遇而抵销位错滑移位错缠结重新排列位错密度降低位错滑移――位错重新组合以及异号位错互相抵消回复机理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）弹性畸变能降低。多边化Polygonization多边化产生的条件1）塑性变形使晶体点阵发生弯曲2）在滑移面上有过剩的同号刃型位错3）热激活下刃位错产生攀移运动刃型位错可获得足够能量产生攀移⊥位错排列成墙多边化结构产生单滑移的单晶体中多边化过程最为典型多晶体中，由于多系滑移→位错缠结→形成

8、胞状组织，多边化不明显回复退火的应用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。※3.再结晶Recrystallization