材料学1张旭东 第七章.pdf

第七章 回复与再结晶 金属材料晶过冷变形后处于亚稳定状态。 对冷变形后的材料进行加热处理时，原子扩散能力增强， 金属将依次发生回复、再结晶和晶粒长大。 消除残余应力 组织和性能发生变化 1 7.1 形变金属及合金在退火过程的变化 7.1.1 显微组织的变化 如果将冷变形后的合金加热到0.5Tm附近保温，则组织 变化过程为： 2 3 7.1.2 储存能释放与性能变化 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％） 位错和点缺陷（80-90％） 储存能的释放：原子活动能力提高，迁移至平衡位置，储 存能得以释放。 4 A：纯金属 B：不纯??属 C：合金 5 6 7.2 回 复 回复的机制在不同温度阶段有所不同。 约化温度： TH? T T m 0.3?T ? 0.5 T ? 0.5 0.1?TH ? 0.3 H H 低温回复 中温回复 高温回复 7.2.1 回复机制 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 7 了它们的组态和分布。 低温回复的机制主要是过剩点缺陷的消失，趋向于平衡空 位浓度。主要通过点缺陷的复合、聚集及向边界和位错迁 移。 中温回复的机制主要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。 高温回复的机制是包括攀移在内的位错运动和多边化，以 及亚晶粒合并。 亚晶界 多边形化条件 形变使点阵弯曲 滑移面上塞积同号刃型位错 8 温度足以使刃型位错攀移 7.2.2 回复动力学 回复是高能态向低能态转变的过程，这一过程需要热激活。 ?s?? s? ? 1?R ? r 0 ?s?m ? s? 0 ? s?0-充分退火后的屈 服强度 s?m-冷变形后的屈服 强度 9 s?r-回复后的屈服强 度 回复动力学特点： （1）回复过程没有孕育期，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）每一温度的回复程度有一极限值，退火温度越高， 这个极限值也越高,而达到此极限所需时间则越短 （4）回复不能使金属性能恢复到冷变形前的水平。温 度越高越接近变形前的水平。 10 (1-R)与形变造成的缺陷体积密度Cd成正比关系： 1?R ? B ? Cd 随着时间变化： d?1? R? dC ?B ? d dt dt 缺陷的运动是热激活过程，由阿仑尼乌斯(Arrhenius)方程 描述： dCd ?Q RT ? ?A ? C ? e Q为激活能 dt d 11 d?1? R? ? ? ?A??1 ?