材料科学基础I__第九章-2__(回复与再结晶)

3.亚晶界迁移、亚晶长大形核
亚晶迁移机制：层错能较低时，位错密度较大的亚晶界，向位向差较大 的周围亚晶方向迁移，并逐渐转化为大角晶界，成为成核中心并长大
再结晶核心的长大
➢ 长大实质：具有临界曲率半径的大角界面向变形基体迁移 消耗变形基体至全部消失 ➢ 驱动力：新晶粒与周围畸变母体之间的应变能差。低能区 兼并高能区
变形程度（% CW）
临界变形量（度）：给定温度下
发生再结晶需要一个最小变形量 （程度），一般金属约为2~10%
再结晶后晶粒的大小
约翰逊-梅厄方程：
d
常数
×
(
G N
1
)4
d — 再结晶晶粒尺寸；N — 形核率；G — 长大速率
— 变形量的影响：
临界变形度下再结晶得到特别粗大晶粒；变形 量大于临界变形量后，变形越大，晶粒越细小
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。
1.低温回复
回复过程机制
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。
再结晶性能变化
— 硬度明显下降：正在消除 加工硬化的影响 — 储能释放明显提高：将释 放90%的变形总储能，用于再 结晶的形核与长大 — 亚晶粒尺寸明显变大：新 的晶粒替代亚晶粒 — 电阻率持续下降：无畸变 新晶粒出现，点缺陷减少
再结晶过程机制
1.晶界弓出形核（应变诱导晶界移动、凸出形核） 特点：变形程度较小时（小于20% CW），晶粒间变形不均匀、位错密度
-
Q RT

第10章　回复与再结晶一、选择题1．形变后的材料再升温时发生回复和再结晶现象，则点缺陷浓度下降明显发生在（）。

A．回复阶段B．再结晶阶段C．晶粒长大阶段【答案】A2．晶体长大时如生长速率与动态过冷度成正比，则（）。

A．该晶体与液相的界面为粗糙界面B．该晶体与液相的界面为光滑界面C．该晶体藉螺型位错长大【答案】A3．下面关于对再结晶温度影响的说法中，错误的为（）。

A．冷形变程度越小则再结晶温度越高B．在同样的冷变形程度下，原始晶粒尺寸越小则再结晶温度越低C．第二相粒子分布越弥散则再结晶温度越低【答案】C4．下面关于回复与再结晶机制的差别中，正确的为（）。

A．回复不需要孕育期，而再结晶需要孕育期B．回复不需要激活能，而再结晶需要激活能C．回复不能降低形变态的应变能，而再结晶将降低形变态的应变能【答案】A5．形变后的材料在低温回复阶段时其内部组织发生显著变化的是（）。

A．点缺陷的明显下降B．形成亚晶界C．位错重新运动和分布【答案】A6．再结晶结束后发生晶粒长大时的驱动力主要来自（）。

A．高的外加温度B．高的材料内部应变能C．高的总晶界能【答案】C二、填空题1．结晶过程中晶体界面向液相推移的方式被称为______，与液固界面的微观结构有关。

2．再结晶完成后，晶粒长大可分为______晶粒长大和______晶粒长大。

【答案】正常；异常三、名词解释1．回复答：回复是指经冷塑性变形的金属在加热时，在光学显微组织发生改变前（即在再结晶晶粒形成前）所产生的某些结构和性能的变化过程。

2．动态再结晶答：动态再结晶是指再结晶温度以上变形和再结晶同时进行的现象。

3．二次再结晶答：二次再结晶是再结晶结束后正常长大被抑制而发生的少数晶粒异常长大的现象。

四、简答题1．说明冷变形金属加热时回复、再结晶及晶粒长大的过程和特点。

答：（1）回复过程①组织不发生变化，仍保持变形伸长的晶粒形态。

③一般力学性能变化不大，硬度、强度仅稍有降低，塑性稍有提高；某些物理性能有较大变化，电阻率显著降低，密度增大。

金属材料的回复与再结晶
金属材料在高温或高压下发生塑性变形，随后在较低的温度 或压力下发生再结晶，改变晶格结构和相变，提高材料的强 度和韧性。
半导体材料的回复与再结晶
半导体材料在高温或高压下的回复过程中，通过晶格结构的 变化和缺陷的修复，材料的电学性能得到改善。
THANKS
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汇报的目的和背景
汇报目的
本次汇报旨在探讨回复与再结晶对金属材料性能的影响以及应用方面的研究 进展。
背景
随着工业和科技的发展，金属材料在各个领域的应用越来越广泛，而回复与 再结晶作为金属材料热处理过程中的重要环节，对于提高金属材料的综合性 能具有重要意义。
02
回复
回复的定义和特点
回复是指一种物质在受到外部刺激（如温度、压力、电磁波 等）后，产生的某种反应或变化。
对回复与再结晶未来发展的展望
探索新的回复与再结晶技术，提高材料的综合 性能和可靠性，以满足现代科技和工业发展的 需求。
加强回复与再结晶基础理论的研究，深入探讨 材料在回复与再结晶过程中微观结构和物理性 质的演变规律。
研究新型材料在回复与再结晶过程中的行为和 特性，拓展回复与再结晶理论的应用范围。
对回复与再结晶具体案例的分析
升温
将金属加热到一定温度，使其发生再结晶 。
形核
在金属中形成新的晶核。
晶粒细化
通过控制温度和变形量，细化晶粒，提高 金属性能。
长大
新晶核逐渐长大，形成新的晶粒组织。
04
回复与再结晶的关系
回复与再结晶的联系
两种现象都与材料在高温下发生的物理性质变化有关。 两种现象都受到材料内部结构的影响。
回复与再结晶的区别
回复的特点是具有滞后性和不完全性。即，回复是在外部刺 激作用下的一个过程，需要一定的时间和能量，且回复的程 度往往不能完全恢复到初始状态。

高温回复 (>0.5)Tm 高温回复的主要机制为多边化。 由于同号刃位错的塞积而导致晶体点阵弯曲，在退火过程中
通过刃型位错的攀移和滑移，使同号刃型位错沿垂直于滑移面 的方向排列成小角度的亚晶界。此过程称为多边（形）化。
多晶体金属塑性变形时， 滑移通常是在许多互相交 截的滑移面上进行，产生 由缠结位错构成的胞状组 织。因此，多边化后不仅 所形成的亚晶粒小得多， 而且许多亚晶界是由位错 网组成的。
右图： a) 缠结位错 b) 位错线伸直 c) 位错网络 d)Hale Waihona Puke 大的稳定网络三、回复退火的应用
回复退火主要用作去除残余应力，使冷变形的金属件在基本 保持应变硬化状态的条件下，降低其内应力，以免变形或开裂， 并改善工件的耐蚀性。
例如，冷拉钢丝卷制弹簧，在卷成弹簧后要在250~300进行退 火，以降低内应力并使其定型。
1、金相法 以显微镜观察到第一个新晶粒或晶界因凸出形核而出现锯齿状
边缘的退火温度定为再结晶温度。适用于变形量<10~15%的金 属与合金。 2、硬度法
以硬度开始显著降低的温度定为再结晶温度。有时也采用软化 50%的退火温度定为再结晶温度。 3、完全再结晶法
工业生产中常采用经过大变形量(>70%)的冷变形金属，经过1 小时完全再结晶退火的最低温度定为再结晶温度。
可见，再结晶温度是靠实验测出来的。
对于纯金属的再结晶温度，可用经验公式计算： Tr=(0.35~0.4)Tm
公式使用条件：工业纯金属，大变形量，退火时间0.5~1小时。
五、影响再结晶的因素
1、温度
加热温度越高，再结晶速度越快，产生一定体积分数的再结 晶组织需要的时间越短。
2、变形程度
变形程度越大，储能越多， 再结晶驱动力越大，因此变形 程度越大，再结晶速度越快。