材料科学基础-12幻灯片资料.ppt

1回复与再结晶2第一节 冷变形金属在加热时的组织与性能变化 一 回复与再结晶 回复：冷变形金属在低温加热时，其显微组织无可见变化，但其物理、力学性能却部分恢复到冷变形以前的过程 再结晶：冷变形金属被加热到适当温度时，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3第一节 冷变形金属在加热时的组织与性能变化 二 显微组织变化（示意图） 回复阶段：显微组织仍为纤维状，无可见变化； 再结晶阶段：变形晶粒通过形核长大，逐渐转变为新的无畸变的等轴晶粒 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5第一节 冷变形金属在加热时的组织与性能变化 三 性能变化 1 力学性能 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、硬度继续下降,塑性继续提高，粗化严重时下降 6第一节 冷变形金属在加热时的组织与性能变化 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3. 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。

7第二节 回复 一 回复回复是冷变形材料在退火时发生组织和性能变化的早期阶段，它实质上是一种通过加热使晶体内部的点缺陷和位错发生运动，从而改变缺陷分布和减少缺陷数量的过程8第二节 回复 二 回复机理 1 低温回复（0.10.3Tm） 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集（空位群、对）9第二节 回复 二 回复机理 2 中温回复 （0.30.5Tm） 异号位错相遇而抵销位错滑移 位错密度降低 位错缠结重新排列第二节 回复 二 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11第二节 回复 二 回复机理 Smith W F. Foundations of Materials Science and Engineering. McGRAW.HILL.3/E12第二节 回复 三 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。

13第三节 再结晶 一 再结晶的形核与长大 1 形核 亚晶长大形核机制 （变形量较大时） 亚晶合并形核 亚晶界移动(长大)形核(吞并其它亚晶或变形部分) 凸出形核（变形量较大时） 晶核伸向小位错胞晶粒(畸变能较高区域)内.14第三节 再结晶 一 再结晶的形核与长大1 形核 15第三节 再结晶 一 再结晶的形核与长大 晶界凸出形核（变形量较小时,70%）的金属或合金，在1h内能够完成再结晶的（再结晶体积分数95%）最低温度高纯金属：T再(0.250.35)Tm2经验公式工业纯金属：T再(0.350.45)Tm合金：T再(0.40.9)Tm注：再结晶退火温度一般比上述温度高10020018第三节 再结晶 三 再结晶温度3影响因素变形量越大，驱动力越大，再结晶温度越低； 纯度越高，再结晶温度越低； 加热速度太低或太高，再结晶温度提高19第三节 再结晶 四 影响再结晶的因素1 退火温度温度越高，再结晶速度越大2 变形量变形量越大，再结晶温度越低；随变形量增大，再结晶温 度趋于稳定；变形量低于一定值，再结晶不能进行3 原始晶粒尺寸晶粒越小，驱动力越大；晶界越多，有利于形核4 微量溶质元素阻碍位错和晶界的运动，不利于再结晶。

5 第二相粒子间距和直径都较大时，提高畸变能，并可作为形核核 心，促进再结晶；直径和间距很小时，提高畸变能，但阻碍晶界迁 移，阻碍再结晶20第三节 再结晶 五 再结晶的应用恢复变形能力 改善显微组织 再结晶退火 消除各向异性 提高组织稳定性再结晶温度：T再10020021第四节 晶粒长大 驱 动 力：界面能差. 长大方式： 正常长大； 异常长大（二次再结晶）.22第四节 晶粒长大一 晶粒的正常长大 1 正常长大：再结晶后的晶粒均匀连续的长大 2 驱动力：界面能差界面能越大，曲率半径越小，驱 动力越大 (长大方向是指向曲率中心,而再结晶晶核的长大方向相反.) 23第四节 晶粒长大一 晶粒的正常长大 晶界趋于平直; 3 晶粒的稳定形状 晶界夹角趋于120; 二维坐标中晶粒边数趋于6.24第四节 晶粒长大一 晶粒的正常长大4 影响晶粒长大的因素(1)温度温度越高，晶界易迁移，晶粒易粗化2)分散相粒子阻碍晶界迁移，降低晶粒长大速率一 般有晶粒稳定尺寸d和第二相质点半径r、体积分数的 关系：d=4r/3(3)杂质与合金元素气团作”钉扎晶界,不利于晶界移动 (4)晶粒位向差小角度晶界的界面能小于大角度晶界， 因而前者的移动速率低于后者。

25第四节 晶粒长大二 晶粒的异常长大1 异常长大:少数再结晶晶粒的急剧长大现象二次再结晶）2 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3 驱动力：界面能变化不是重新形核）第四节 晶粒长大二 晶粒的异常长大 钉扎晶界的第二相溶于基体.4 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.各向异性织构明显优化磁导率5对组织和性能的影响晶粒大小不均性能不均降低强度和塑韧性晶粒粗大提高表面粗糙度第四节 晶粒长大三 再结晶退火的组织1 再结晶图退火温度、变形量与晶粒大小的关系图2 再结晶织构:再结晶退火后形成的织构退火可将形变织 构消除，也可形成新织构 择优形核（沿袭形变织构） 择优生长（特殊位向的再结晶晶核快速长大）3 退火孪晶:再结晶退火后出现的孪晶是由于再结晶过程 中因晶界迁移出现层错形成的复习题1. 何谓回复？何谓再结晶？冷变形金属加热时发生再结晶的驱动力和标志各是什么？2. 试分别叙述冷变形金属在加热时发生回复和再结晶的相应机制。