材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章(1)(編輯修改稿)
2025-05-26 12:03 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 cosα)+l(1cosα)/4sinα= ? l(22cosα)/4sinα(1cosα)=l/2sinα。即： ? ΔA/dV =2sinα/l ? 當(dāng) 凸出核心為半球狀時(shí) ， α=π/2， sinα=1,因 凸出所引起的表面能增值最大 ，此后 晶核進(jìn)一步凸出時(shí)， sinα 減小，晶界可以自發(fā)向前生長(zhǎng) 。即 凸出形核所需的能量條件為： ? ΔE2σ/l (75) ? 凸出形核還可以用 亞晶的長(zhǎng)大 來說明： ? 變形金屬在再結(jié)晶前因多邊化而生成亞晶。當(dāng)相鄰倆晶粒中， A晶的位錯(cuò)小于 B晶粒，則晶界處 A晶中的亞晶大于 B晶中的亞晶，處于能量相對(duì)較低的狀態(tài)，在能量條件適合時(shí)會(huì)通過晶界遷移而凸入 B晶粒中，借消耗 B晶中的亞晶而長(zhǎng)大，使體系自由能下降 ，從而形成再結(jié)晶晶核。 ? 亞晶形核機(jī)制： 冷變形度較大的金屬中，每個(gè)晶粒的變形程度差不多，相鄰晶粒的畸變能相近 ，再結(jié)晶核心不可能以晶界凸出形核方式形成，而是直接借助晶粒內(nèi)某些無應(yīng)變亞晶成核。亞晶形核方式通常為兩種： ? 亞晶合并形核： 取向差較小的相鄰亞晶邊界上的位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)因溫度升高重新開動(dòng)而解散或轉(zhuǎn)移到其他亞晶界上，導(dǎo)致亞晶消失或合并。 新的壓晶界不斷吸納位錯(cuò)而成為大角亞晶界，成為再結(jié)晶晶核。 亞晶合并成核過程需要有位錯(cuò)的滑移和攀移，因此要求金屬有較大的層錯(cuò)能 。 ? 亞晶直接長(zhǎng)大成核：某些取向有利的亞晶界具有較高的移動(dòng)性，可以直接吞食相鄰亞晶粒而長(zhǎng)大成為具有大角度晶界的晶粒。這種形核在層錯(cuò)能低的金屬中易發(fā)生。 ? 再結(jié)晶晶核的長(zhǎng)大：以凸出形核方式形成的再結(jié)晶晶核一旦超過臨界半徑，便會(huì)自發(fā)向具有高畸變能的晶粒中生長(zhǎng)；以亞晶機(jī)制形成的晶核一旦形成大角度晶界，便會(huì)以更大的遷移率移動(dòng)，掃除遇到的其他位錯(cuò)，留下無應(yīng)變的晶粒。 ? 晶界遷移驅(qū)動(dòng)力主要為相鄰晶粒的畸變能差，遷移方向背向其曲率中心 。無畸變晶粒消耗畸變 晶粒長(zhǎng)大接觸后，再結(jié)晶過程結(jié)束 。 ? 再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)：金屬的等溫再結(jié)晶過程由 約翰遜 邁爾 (JohnsonMehl)方程 描述： ? φV=1exp(Btk) (76) ? 式中： φV為 t時(shí)間 已再結(jié)晶的 體積分?jǐn)?shù)； B和 k為常數(shù)。 ? 圖 711是經(jīng) 98%強(qiáng)冷軋的純銅在不同溫度下的等溫再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)曲線。等溫下的 再結(jié)晶速度開始很小，隨再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù) φV的增大而增加，并在，然后又逐漸減小 。具有典型的形核 長(zhǎng)大過程的動(dòng)力學(xué)特征。 ? 再結(jié)晶也是一個(gè)熱激活過程，其速度 v再 與溫度 T之間滿足 阿累烏斯 方程： ? v再 =Aexp(QR/RT) (77) ? 式中 QR為再結(jié)晶激活能。 ? 由 v再 =V/t=Aexp(QR/RT), 得： ? 1/t=A’exp(QR/RT) (78) ? 在兩個(gè)不同溫度 T1, T2下等溫退火，產(chǎn)生同樣程度再結(jié)晶所需要的時(shí)間分別為 t1, t2，則： ? t1/t2=exp[QR(1/T21/T1)/R] (79) ? 據(jù)此可用實(shí)驗(yàn)推定工藝退火時(shí)間。 ? 再結(jié)晶溫度 ：由于 再結(jié)晶不是相變 ，所以再結(jié)晶溫度會(huì)因條件不同而在一個(gè)比較寬的溫度范圍內(nèi)變化。 ? 冷變形金屬開始 發(fā)生再結(jié)晶的最低溫度 稱為再結(jié)晶溫度?？捎媒鹣喾?、硬度法和 X射線衍射法測(cè)定。 ? 金相法：以顯微鏡觀察到 第
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