《材料科学基础教学资料》材料科学基础-第五章B1.ppt

第五(2)章 回复和再结晶 Recovery and Recrystallization 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 Grain growth after recrystallization ※ 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 在较低温度下变形材料的显微组织基 本上未发生变化，但产生多边化; 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形成 稳定的尺寸. ※ 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 ρ ↓ 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 Recovery Kinetics 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 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↓ 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 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 ※ 3. 再结晶 Recrystallization t℃↑，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。 晶核的临界尺寸可作如下估算 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△G0 即 若弓出部分两端距离为2L 则r=L/sina 当α＝π/2时，L=rmin ∴Lc=2g/Es 2.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;常出现在低层错能金属中. 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;常出现在高层错能金