材料科学基础第七章(课件)

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1、材料科学基础2008.11第七章回复与再结晶材料塑性变形时所消耗的功，大部分转变为热能消失，还有一部分能量以弹性应变和晶体缺陷的形式储存起来，这部分能量称为储存能。其中晶体缺陷所储存的能量又称为畸变能。由于储存能的存在，使材料的自由能升高，在热力学上处于不稳定的状态，具有向稳定状态转化的趋势。在常温下，原子扩散能力低，这一转化过程非常缓慢。一旦温度升高，原子的扩散能力增强，转化过程就会加快，从而引起一系列组织和性能的变化。本章主要讨论这些变化的产生、变化规律及其应用。8/27/20212第七章回复与再结晶§7.1冷变形金属在加热时的变化显微组织的变化回复：显微组织几乎无任

2、何变化，仍保持冷变形后的纤维状组织；再结晶：变形晶粒通过形核、长大，转变成新的无畸变等轴晶粒；晶粒长大：再结晶后的等轴晶粒长大，直至稳定。变化条件：冷变形金属的加热温度增加或在高于0.5Tm温度保温。8/27/20213第七章回复与再结晶§7.1冷变形金属在加热时的变化8/27/20214第七章回复与再结晶§7.1冷变形金属在加热时的变化性能的变化力学性能的变化回复阶段：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。物理性能的变化密度：在回复阶段变化不大，在再结晶阶段急剧升高

3、—位错密度降低所致；电阻：电阻在回复阶段可明显下降—点缺陷下降。8/27/20215第七章回复与再结晶§7.1冷变形金属在加热时的变化内应力的变化回复阶段：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。储存能的变化储存能：存在于冷变形金属内部的一小部分(~10％)变形功;存在形式：弹性应变能(3~12％)，位错(80~90％),点缺陷；储存能的释放：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。8/27/20216第七章回复与再结晶§7.2回复回复：组织(晶粒外形)改变前在晶粒内发生的某些结构和性能的变化过程.回复过程中微

4、观结构的变化机制过程的驱动力是弹性畸变能的降低低温回复:较低温度(0.1~0.3Tm)的回复温度低,原子活动能力有限—点缺陷运动;迁移至晶界、位错处消失;空位与间隙原子相遇消失;空位聚集,形成空位群或空位对.结果:缺陷密度降低.8/27/20217第七章回复与再结晶§7.2回复中温回复:中温(0.3~0.5Tm)加热时的回复原子活动能力增强,位错亦被激活—位错滑移:位错滑移导致位错重新组合;位错缠结重新排列;异号位错相遇抵消;亚晶粒长大;结果:位错密度降低.8/27/20218第七章回复与再结晶§7.2回复高温回复:高温(≥0.5Tm)加热时的回复高温下位错充分激活—位错

5、攀移+滑移:位错攀移＋滑移同号位错垂直排列(亚晶界)多边化(亚晶粒)弹性畸变能降低(驱动力).8/27/20219第七章回复与再结晶§7.2回复动力学曲线特点：没有孕育期；开始变化快，随后变慢；长时间保温后，性能很缓慢地趋于一平衡值—驰豫过程。回复动力学研究冷变形金属回复过程性能恢复的速率8/27/202110第七章回复与再结晶§7.2回复该式说明,回复的速率随温度增高而增大—与其他热激活过程相同.回复速率—加工硬化残留率与退火温度和时间的关系:式中:x0–原始加工硬化残留率；x－退火时加工硬化残留率；c0－比例常数；t－加热时间；T－加热温度。8/27/20211

6、1第七章回复与再结晶§7.2回复去应力退火去应力退火即回复退火,加热温度

7、结晶是形核长大过程.再结晶退火应用:恢复变形能力改善显微组织消除各向异性提高组织稳定性8/27/202114第七章回复与再结晶§7.3再结晶再结晶的形核与长大8/27/202115第七章回复与再结晶§7.3再结晶变形量小,分布不均匀;B晶粒位错密度高,畸变能较高,再结晶时,界面突向B晶粒,留下无应变晶体成为再结晶晶核;凸出形核的能量条件:E>2/l形核机制晶界凸出形核—变形量较小时8/27/202116第七章回复与再结晶§7.3再结晶B晶粒位错密度高,多边化后的亚晶较A晶粒中的亚晶细小,A晶粒中某些亚晶晶界迁移进入B晶粒成