原版52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发经历回复在较低温度下变形材料的显微组织基本上未发生变化，多边化再结晶新的无畸变等轴小晶粒代替变形组织晶粒长大细小新晶粒通过互相吞并长大而

2、形成稳定的尺寸塑性变形外力所做的功二、性能变化sbHVργ※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ρsr↓CuAlAg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

3、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驰豫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AB为常数作lnt-1

4、/T关系曲线若为直线，则由直线斜率可求得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↓2.中温回复位错滑移――位错重新组合以及异号位错互相抵消(过饱和空位的消失)3.高温回复多边化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→

5、位错缠结→形成胞状组织，多边化不明显※3.再结晶Recrystallizationt℃↑，在变形组织的基体上就会产生新的无畸变再结晶晶核，并逐渐长大形成等轴晶粒，从而取代变形组织，该过程就成为再结晶过程。再结晶——无晶体结构和化学成分的变化，不属于相变。一、再结晶的形核再结晶的转变驱动力：——晶体的弹性畸变能可预料晶核必然产生于高畸变能区域：大角度晶界、相界面、孪晶或滑移带界面上1.晶界弓出形核变形量较小（<20％）多晶体，其再结晶核心往往以晶界弓出方式形成或称应变导致的晶界迁移，凸出形核方式形成。再结晶的形核机制

6、变形度较小时，多晶粒间变形不均匀性而导致多晶粒内位错密度不同。为了降低系统的自由能，再结晶时，通过晶界迁移原来平直的晶界会向位错密度大的晶粒内凸出，在其前沿扫过的区域内通过吞食畸变亚晶的方式形成无畸变的再结晶晶核。晶核的临界尺寸可作如下估算形核时单位体积引起总的自由能变化单位体积储存的应变能界面表面能dA弓出的表面积dV弓出的晶界由位置Ⅰ—Ⅱ时扫过的体积若界面为一球面其半径为r，则dA/dV＝2/r，则上式可改写为由于弓出形核的能量条件为△G<0即若弓出部分两端距离为2L则r=L/sina当α＝π/2时，L=rmi

7、n∴Lc=2g/Es2.亚晶形核当变形度较大（>20%）时，形成位错缠结组成的胞状结构→多边形化→亚晶，借助亚晶作为再结晶的核心，其形核机制为：1)亚晶的迁移机制通过亚晶界的移动，吞并相邻的形变基体和亚晶而生长2)亚晶合并机制通过两亚晶之间亚晶界的消失，使两相邻亚晶合并而生长位错网络解离、拆散以及位错的攀移与滑移加热亚晶无论以那种方式生长，包围着它的一部分亚晶界的位向差必然会越来越大，最后构成了大角度晶界。大角度晶界一旦形成，由于它较亚晶界具有大的多的迁移率，故可以迅速移动，而在其后留下无畸变的晶体——再结晶核心。

8、二、再结晶动力学RecystallizationKinetics再结晶过程是通过无畸变新晶粒的形核和长大而进行的，故再结晶的动力学决定于N和G。实验：不同T，以纵坐标表示再结晶的体积分数jR以横坐标表示再结晶的时间t恒温动力学曲线1）不同T，不同变形度，曲线不同，但有“S”特征2）发生再结晶，需要一段孕育期incubationperiod（T↑，t孕↓）3）