金属学与热处理第五章课件.pptVIP

加热温度愈高，再结晶速度愈快； 变形量大，弹性畸变能大，再结晶速度也快。 可溶解杂质及合金元素 　 溶质原子都能阻碍晶界移动，特别是晶界偏聚(内吸附)显著的原子，能有效降低晶界的界面能，拖住晶界使之不易移动，温度很高时，吸附在晶界的溶质原子被驱散，其抑制作用减弱乃至消失。 温度：晶界移动速率Ｇ可表示为：G=G0exp(-QG/RT)； G0为常数，QG为晶界迁移激活能。通常一定温度下晶粒长大到一定尺寸就不再长大了，提高温度晶粒会继续长大。 讨 论： 再结晶温度 再结晶后的晶粒尺寸 其它组织变化 热加工 热加工时的软化机制 热加工对材料组织性能的影响 作 业 7-1；7-4；7-7；7-8；7-10 不溶解的第二相 r F f a b f s 周长＝2?rcosf 颗粒 s 晶界 弥散的第二相质点对于阻碍晶界的运动有重要作用。右图中当运动的晶界遇到球形(简化起见)第二相质点时，第二相质点对晶界运动产生阻力Ｆ。 如果达到平衡，则阻力Ｆ必须等于总张力在垂直方向的分力。 晶界与质点接触的周长为: L=2?rcosf; 所以总张力为: 2?rscosf；它在垂直方向的分量则应为：2?rscosfsinb；而 b = 90o－a＋f 4.1.4 影响晶界移动的因素 所以平衡时总阻力应为： F = 2?rs cosf sin(90o－a＋f) = 2?rs cosf cos(a-f) 对于固定材料体系和质点，质点和晶粒间的表面张力固定，a也不变，而f随晶界与质点的相对位置而变化。 对f求极值，令dF/df=0，则有：f=a/2，代入上述Ｆ表达式中可得：Ｆmax= 2?rs cosf cos(a-f) = 2?rs cos2a /2 = ?rs(1+ cosa) 若单位体积中二相质点个数为Nv，当单位面积的晶界移动2r距离时，横切的颗粒数为：N = 2rNv 不溶解的第二相 r F f a b f s 周长＝2?rcosf 颗粒 s 晶界 因此作用在单位面积晶界上的总阻力为： F总= FmaxN = 2?r2s Nv(1+ cosa) 另一方面，对于球形晶粒（半径为R），驱动其晶界移动的驱动力P为： P = 2s/R 阻力驱动力平衡时有： 2s/R=2?r2s Nv (1+cosa ) 因此： R = [?r2 Nv (1+cosa )]-1 由于Nv为单位体积中二相质点个数, 则其体积分数为： f = 4?r3Nv /3；将Nv换算成体积分数 f 代入得： 若a角在迁移过程中保持不变，则： 不溶解的第二相 不溶解的第二相 R是平衡状态下的晶粒半径，也即是该条件下晶粒长大的极限尺寸。 晶粒长大的极限尺寸与二相颗粒的半径成正比，与颗粒的体积分数成反比。 二相颗粒愈细小，数量愈多，则对晶粒长大的阻滞能力愈强。 二相颗粒对晶粒长大的阻碍作用主要取决于其大小和体积分数，而二相颗粒本身的性质影响相对较小，因为它只影响a值。 应用实例：灯泡W丝中加ThO2质点；钢中含有Al2O3或AlN质点、Mg中加入微量Zr，Al中含有MnAl6质点，均可明显阻止加热时晶粒的长大。 再结晶晶粒通常缓慢均匀长大，但如有少数晶粒处在特别有利的环境，它们将吞食周围晶粒，迅速长大，这种现象称为晶粒的异常长大。早期的研究以为异常长大也是形核和核心的生长过程，因此称为“二次再结晶” 4.2 晶粒的非正常长大 异常长大的实质是一次再结晶后的长大过程中，某些晶粒的环境特殊而产生的优先长大，不存在再次形核过程。 异常长大导致晶粒分布严重不均，长大后期可能造成材料晶粒尺寸过大，对材料的性能带来十分不利的影响。 基本条件: 正常晶粒长大过程被(第二分散相微粒、织构） 强烈阻碍。 驱动力： 界面能变化。(不是重新形核) 4.2 晶粒的非正常长大 钉扎晶界的第二相溶于基体. 机制 再结晶织构中位向一致晶粒的合并. 大晶粒吞并小晶粒. 对组织和性能的影响 织构明显 各向异性 优化磁导率 性能不均