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金属热加工原理11-8ppt

2024-10-18

  由于变形基体中已具有很强的择优取向,再结晶形核时晶核本身也具有择优取向,这些择优取向的晶核长大后必然具有择优取向,即形成再结晶织构

  面心立方金属和合金(如铜、黄铜及不锈钢等)经加工及再结晶退火以后,常常会出现很清晰的孪晶组织,称为“退火孪晶”

  孪晶中横贯整个晶粒而互相平行的分界面为孪晶面{111},它为两边的晶体所共有,这种孪晶界称为“共格孪晶界”

  一般认为,退火孪晶是由于新晶粒界面在推进过程中由于某些原因(如热应力等)而出现堆垛层错造成的

  例如由ABCABC……的堆垛顺序变为ABCABBACBA……就出现了一个共格的孪晶界,并随后在晶界角处形成退火孪晶,这种退火孪晶通过大角度晶界的移动而长大

  长大过程中,如果原子在(111)界面上又发生错堆,由……CBACBBCABC……又恢复到了原来的堆垛顺序,这样又产生了一个共格孪晶界,在此之间便构成了孪晶带

  冷变形金属完成再结晶后,继续加热时会发生晶粒长大。晶粒长大又可分为正常长大和异常长大(二次再结晶)。

  再结晶刚完成时得到的是细小的、无畸变和内应力的等轴晶粒。温度继续升高或延长保温时间,晶粒仍可以继续长大,若是均匀地连续生长,就称为正常长大。

  晶粒长大的驱动力从整体上看是晶粒长大前后总的界面能差。即晶粒长大后总界面积减小,总界面能降低,因而晶粒长大是自发过程。

  从微观上看,晶粒长大是靠晶界的迁移实现的。然而,此时晶界两边的晶体已没有能量差别,晶界会向哪边迁移?驱使晶界迁移的驱动力从何而来?

  可见,晶界迁移的驱动力p随σ增大而增大,随曲率半径R增大而减小。因此,弯曲的晶界将向曲率中心迁移。上图中晶粒B逐渐缩小,直至消失,晶粒A则在长大。

  当3个晶粒相交于一点,两两相交于一直线时,其二维形状如图所示。由作用于O点的张力平衡可得到:

  或 σ1-2/sin 3= σ2-3/sin 1= σ3-1/sin 2

  由于比界面能σ通常为常数,所以1= 2= 3=120。

  实际二维晶粒:较大的晶粒往往是Kaiyun体育官方网站 开云登录网站六边以上,如晶粒I,晶界向内凹进;较小的晶粒往往小于六边,晶界向外凸出。

  2)晶界总是向角度较锐的晶粒方向移动,力图使三个夹角都等于120

  晶粒长大是通过晶界迁移实现的,所以影响晶界迁移的因素都会影响晶粒长大。

  晶界迁移是热激活过程,温度越高,晶粒长大速度越快。一定温度下,晶粒长到极限尺寸就停止,若提高温度,晶粒将继续长大。对于一定的金Kaiyun平台 开云体育官方入口属,一定的温度对应着一定的晶粒尺寸。因此,控制温度,就可以获得需要的晶粒度,从而获得需要的性能。

  正常晶粒长大时,一定温度下,平均晶粒直径Dt与保温时间的平方根成正比: Dt=Ct1/2

  第二相粒子会阻碍晶界迁移、晶粒长大。第二Kaiyun平台 开云体育官方入口相粒子的尺寸越小,体积分数越大,阻碍作用越强,晶粒尺寸就会越小。

  杂质及合金元素溶入基体能够阻碍晶界迁移,特别是在晶界的偏聚,阻碍作用更加显著。

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