材料科学基础-回复与再结晶.pptVIP

15年没有考，13年，11年考过 * 第十章 回复与再结晶 1.概述：冷变形金属加热时的变化过程； 2.回复：回复的特征、机制； 3.再结晶：再结晶的特征、机制；再结晶温度；再结晶动力学（记住公式）； 4.晶粒长大过程特征； 5.金属的热变形：动态回复、动态再结晶的机制；热变形引起的组织与性能的变化； 第一节：概述 塑性形变后，材料如何变化… … 经塑性变形的材料，由于空位、位错等结构缺陷密度的增加，以及畸变能的升高，将处于热力学不稳定的高自由能状态，具有自发恢复到变形前低自由能状态的趋势 —— 变化的热力学条件（驱动力） 常温下，原子扩散能力小,不稳定状态可长时间维持。加热可使原子扩散能力增加，冷变形金属将依次发生回复、再结晶和晶粒长大 —— 变化的动力学条件（扩散） Cold work Recovery Recrystallization Grain growth 冷变形金属加热时的组织变化 回复：晶粒的形态、大小与变形态相同，但亚结构、性能已有变化 再结晶：出现无畸变的等轴晶粒，逐步取代变形晶粒 晶粒长大：再结晶结束后的晶粒继续长大 冷变形金属加热时的性能变化 — 强度和硬度： 回复阶段变化小； 再结晶阶段变化大(与位错密度有关) — 电阻： 回复阶段已有大的变化(与点缺陷有关) — 内应力： 回复阶段消除大部或全部内应力； 再结晶阶段全部消除微观内应力 — 亚晶粒尺寸： 回复阶段变化小； 接近再结晶时，显著增大 — 密度： 再结晶阶段急剧增高(缺陷减少) — 储存能的变化： 再结晶阶段释放多 第二节：回复 现象：除内应力大大减少外，在光学显微镜下看不到金相组织的变化。在电子显微镜下观察，点缺陷有所减少，位错在形态上也有变化，但数量没有明显减少。 特征： 1.组织不发生变化； 2.宏观一类应力全部消除，微观二类应力大部分消除； 3.一般力学性能变化不大，某些物理性能有较大变化； 4.变形储能（回复再结晶驱动力）在回复阶段部分释放。 回复过程机制 1.低温回复 主要与空位变化相关 原因：金属中的空位具有平衡浓度，冷变形形成过饱和空位在低温回复中消失以保持平衡浓度，使能量降低。 过程：空位 ~ 晶界（表面）、空位~ 位错、空位 ~ 间隙原子（复合）、空位 ~ 空位（空位对、空位群、空位片）等发生作用。 结果：空位浓度明显降低（电阻率下降）。 2.中温回复 主要与位错的滑移有关，发生位错运动和重新分布 过程：在同一滑移面上的位错，异性相吸而消失；在不同滑移面上的位错，通过空位凝聚消除半原子面或空位逃逸制造半原子面而消失。 3.高温回复 多边形化： 1.稳定多边形化：同号刃型位错沿滑移面上塞积而导致点阵弯曲的晶体中发生，位错发生运动和重排，形成位错壁，组成亚晶界。 驱动力：应变能的下降。 2.再结晶前多边形化：在变形后具有位错胞结构的晶体中发生，变形后位错塞积在位错胞壁，加热发生多边形化的过程时引起位错的重新分布和部分消失，形成亚晶界。 比较： 两类多边形化的形成取决于变形程度，小变形发生稳定多边形化，大变形发生再结晶前多边形化。 稳定多边形化会阻碍以后的再结晶过程，再结晶前多边形化会促进再结晶过程。 多边形化温度受金属纯度、层错能的影响。 回复动力学 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 100 200 300 400 500oC 450oC 400oC 350oC 300oC 时间/min. 剩余应变硬化分数（1-R） （1-R）愈小，回复程度愈大 同一变形程度下的多晶铁在不同温度下退火时，屈服应力的回复动力学曲线 R — 屈服强度恢复率 1-R — 剩余应变硬化分数 ?m — 变形后屈服强度 ?r — 回复后屈服强度 ?0 — 完全退火后屈服强度 回复过程无孕育期； 初期的回复速率大，随后逐渐变慢； 特定温度下，回复程度有极值，退火温度愈高，极值愈大； 预变形量愈大，起始回复速率愈大；小晶粒尺寸也有利于回复过程加快 回复阶段为扩散过程，也是热激活过程，根据阿累尼乌斯Arrhenius 方程，有： t — 恒温下的加热时间；x — 冷变形导致的性能增量经加热后的残余分数；c — 与材料和温度有关的比例常数（具有激活过程，可用扩散系数方程表示，含激活能Q）； R — 气体常数 根据lnt ~ (1/T)，即时间~温度关系，可求出回复激活能 积分得： 在不同温度下，如以回复到相同程度作比较，可得： 第三节：再结晶 定义：冷变形金属加热到一定温度后，在原变形组织中重新产生了无畸变的等轴新晶粒，性能发生明显的变化、并恢复到变形前状况的过程（脱胎换骨！） 1.再结晶过程的特征： （1）组织发生变化，