6材料的形变和再结晶技巧.ppt

（2）亚晶转动、聚合机制 形变量较大或材料层错能较高时．通过再结晶前多边形化，形成较小的亚晶，亚晶界曲率不大，不易迁移，但某些亚晶界中位错可通过攀移和交滑移而迁出，使亚晶界消失，相邻亚晶转动，位向接近而聚合成为更大的亚晶，达到形核的临界尺寸时，即成为再结晶核心。 （3）亚晶迁移机制 当形变量很大，或材料层错能较低时，再结晶核心也是在再结晶前多边形化所产生的无应变较大亚晶的基础上形成的。由于变形大，位错密度高，亚晶界曲率大，易于迁移。亚晶迁移中清除并吸收其扫过区相邻亚晶的位错，使亚晶界获得更多位错，与相邻亚晶取向差增大变为大角晶界，当大角界面达到临界曲率半径，便成为稳定再结晶核心。 2、3两机制都是依靠亚晶粒的粗化来发展为再结晶核心的。亚晶粒本身是在剧烈应变的基体只通过多边化形成的，几乎无位错的低能量地区，它通过消耗周围的高能量区长大成为再结晶的有效核心，因此，随着形变度的增大会产生更多的亚晶而有利于再结晶形核。这就可解释再结晶后的晶粒为什么会随着变形度的增大而变细的问题。 再结晶形核率 再结晶形核率指单位时间、单位体积形成的再结晶核心数目。影响因素： 1)变形程度 预先变形量愈大，形核率愈大。 2)材料纯度 材料纯度低，杂质原子多，对形核率有两方面影响，一方面阻碍变形，使变形储能增大，增加形核率；另一方面因杂质原子在界面处偏聚，阻碍形核时的界面迁移并且杂质钉扎位错，阻碍位错攀移和亚晶的长大，使再结晶核心不容易形成。而降低形核率。 3)晶粒大小 晶粒细小，增大变形阻力，相同变形量下，位错塞积、畸变区增多，储能增高；晶界面积大，生核区域多，这两个因素均使形核率增大。 4)温度 再结晶温度升高，位错攀移容易，亚晶界容迁移长大，亚晶也容易转动、聚合，发展成为再结晶核心，从而使形核率增大， 再结晶温度及其影响因素 变形后的金属发生再结晶的温度是一个温度范围，并非某一恒定温度。冷变形金属开始进行再结晶的最低温度称为再结晶温度，它可用金相法或硬度法测定，即以显微镜中出现第一颗新晶粒时的温度或以硬度下降50％所对应的温度，定为再结晶温度。 再结晶温度并不是一个物理常数，它不仅随材料而改变，同一材料其冷变形程度、原始晶粒度等因素也影响着再结晶温度。 再结晶温度及其影响因素 变形程度的影响 随着冷变形程度的增加，储能也增多，再结晶的驱动力就越大，因此再结晶温度越低，同时等温退火时的再结晶速度也越快。对工业纯金属，经强烈冷变形后的最低再结晶温度TR/K约等于其熔点Tm／K的0.35~04。 原始晶粒尺寸 在其他条件相同的情况下，金属的原始晶粒越细小，则变形的抗力越大，冷变形后储存的能量较高，再结晶温度则较低。 再结晶温度及其影响因素 微量溶质原子 微量溶质原子的存在对金属的再结晶有很大的影响。微量溶质原子存在显著提高再结晶温度的原因可能是溶质原子与位错及晶界间存在着交互作用，使溶质原子倾向于在位错及晶界处偏聚，对位错的滑移与攀移和晶界的迁移起着阻碍作用，从而不利于再结晶的形核和核的长大，阻碍再结晶过程。 第二相粒子 第二相粒子的存在既可能促进基体金属的再结晶，也可能阻碍再结晶。 再结晶温度及其影响因素 再结晶退火工艺参数 加热速度、加热温度与保温时间等退火工艺参数，对变形金属的再结晶有着不同程度的影响。若加热速度过于缓慢时，再结晶温度上升。变形程度和退火保温时间一定时，退火温度愈高，再结晶速度愈快。 影响再结晶后的晶粒大小的因素 a．变形度的影响 当变形程度很小时，造成的储存能不足以驱动再结晶，所以晶粒大小没有变化。当变形程度增大到一定数值后，此时的畸变能已足以引起再结晶，但由于变形程度不大， 因此得到特别粗大的晶粒。通常，把对应于再结晶后得到特别粗大晶粒的变形程度称为“临界变形度”，当变形量大于临界变形量之后，变形度愈大，晶粒愈细化。 b．退火温度的影响 提高退火温度可使再结晶晶粒的长大速度加快。 8.2.4 晶粒长大 晶粒长大按其特点可分为两类：正常晶粒长大与异常晶粒长大（二次再结晶），前者表现为大多数晶粒几乎同时逐渐均匀长大；而后者则为少数晶粒突发性的不均匀长大。 正常晶粒长大 影响因素 温度 温度影响界面迁移速度，温度愈高，界面迁移速度愈大，因而晶粒长大速度也越快。 保温时间 正常晶粒长大时，一定温度下，平均晶粒直径随保温时间的平方根而增大。 正常晶粒长大 影响因素 第二相粒子 第二相粒子对界面迁移有约束力，会阻碍界面迁移、晶粒长大。晶粒长大的极限平均直径决定于第二相粒子的尺寸及其体积分数。粒子尺寸愈小