CH5.3回复与再结晶(2013级)教案.pptVIP

5.3 回复和再结晶 ;回复和再结晶主要内容;5.3.1 冷变形金属在加热时的组织和性能变化;一.显微组织变化;回复阶段：指新的无畸变晶粒出现前所产生的亚结构和性能变化的阶段，晶粒的外形（组织）无明显的变化。加热时，由于温度升高原子的能动性增加，即原子的扩散能力提高，回复阶段只是消除了由于冷加工应变能产生的残余内应力，大部分应变能仍存在，变形的晶粒仍未恢复原状。 再结晶阶段：无畸变的等轴晶粒出现，并逐步取代变形的晶粒的阶段。随着保温时间加长，新的无畸变的晶粒核心便开始形成并长大成小的等轴晶粒，这就是再结晶的开始。随着保温时间的延长或温度的升高，再结晶部分愈来愈多，直到原来的晶粒全部被新的小的等轴晶粒所代替，变形晶粒完全消失。 晶粒长大阶段：再结晶结束后晶粒的长大过程。进一步保温或升温，在晶界界面能的驱动下，新晶粒尺寸??始增大。;*;黄铜再结晶和晶粒长大各个阶段组织变化的照片; 左图是黄铜冷加工变形量达到ε＝38％后的组织，可见粗大晶粒内的滑移线。 右图经过580oC保温3秒后，试样上开始出现白色小的颗粒，即再结晶出的新的晶粒。;左图是在580oC保温4秒后，显示有更多新的晶粒出现。 右图在580oC保温8秒后，粗大的带有滑移线的晶粒已完全被细小的新晶粒所取代，即完成了再结晶。;左图是在580oC保温15分后的金相组织。晶粒已有所长大。 右图则是在700oC保温10分后晶粒长大的情形。;二. 性能变化;Smith W F. Foundations of Materials Science and Engineering. McGRAW.HILL.3/E;退火温度与黄铜强度、塑性和晶粒大小的关系; 3. 内应力：回复阶段基本消除第一类内应力（宏观应力），部分消除第二、三类内应力，而微观应力消除需再结晶后才能完成。 4. 亚晶粒(sub-grain)尺寸： 5. 储存能释放(release of stored energy) ：储存能存在于冷变形金属内部的一小部分（～10％）变形功。加热时原子活动能力提高，迁移至平衡位置，储存能得以释放。;5.3.2 回复; 1、回复动力学曲线 ; 2. 回复动力学特点: (1)回复过程在加热后立刻开始，没有孕育期，随着退火的开始进行，发生软化。 (2)在一定温度下，初期的回复速率很大，以后逐渐变慢，直到最后回复速率为零。; 3. 回复动力学方程: 加工硬化残留率与退火温度和时间的关系： ln(x0/x)=C0texp(－Q/RT) 或 lnt = A + Q/RT; 二、回复机制 回复时空位迁动和消失是不会影响显微组织的，只有涉及位错迁动时才会影响显微组织。位错迁动和重排引起的显微组织变化主要是多边形化和亚晶形成和长大。一般认为是点缺陷和位错在退火过程中发生运动，从而改变了它们的组态和分布。 ; 1.?低温回复： 回复的机制是点缺陷的迁移。主要是过剩空位的消失，趋向于平衡空位浓度。 低温回复时因温度较低，原子活动能力有限，一般局限于点缺陷的运动，通过空位迁移至晶界、位错或与间隙原子结合而消失，使冷变形过程中形成的过饱和空位浓度下降。 对点缺陷敏感的电阻率此时会发生明显下降。 ; 2.?中温回复： 其主要机制是位错滑移导致位错重新组合；异号位错会聚而互相抵消以及亚晶粒长大。 中温回复时因温度升高，原子活动能力也增强，除点缺陷运动外，位错也被激活，在内应力作用下开始滑移，部分异号位错发生抵消，因此位错密度略有降低。 ; 3.高温回复: 回复机制主要与位错的攀移运动有关。包括攀移在内的位错运动和多边化(polygonization)，以及亚晶粒合并。 多边化泛指回复过程中有位错重新分布而形成确定的亚晶结构的过程。其驱动力来自应变能的下降。 高温回在较高温下，同一滑移面上的同号刃型位错在本身弹性应力场作用下，还可能发生攀移运动，最终通过滑移和攀移使得这些位错从同一滑移面变为在不同滑移面上竖直排列的位错墙，以降低总畸变能。;回复过程中的位错攀移与滑移; 多边化产生的条件: (1) 塑性变形使晶体点阵发生弯曲。 (2) 在滑移面上有塞积的同号刃型位错。 (3) 需加热到较高温度使刃型位错能产生攀移运动。;多晶体亚晶形成过程： 多系滑移→位错缠结→位错胞→位错网→多边化→亚晶界。 晶内位错胞，胞内位错密度低，胞间高位错密度的位错缠结构成的漫散胞壁。胞内位错变少，胞壁位错