材料科学基础第五章

1、 1.再结晶退火后的晶粒大小 取决于变形度和退火温度 若将退火后的晶粒大小与冷变形量和退火温度的关系绘制成三维图形，即构成静态再结晶图。5.3.5再结晶退火后的组织如图为工业纯铝的再结晶图： 2.再结晶织构 通常具有变形织构的金属经再结晶后的新晶粒若具有择优取向，称为再结晶织构。 再结晶织构与原变形织构之间可存在一下三种情况： 1.与原有的织构相一致； 2.原有织构消失而代之以新的织构； 3.原有织构消失不在形成新的织构。 3.退火孪晶某些面心立方金属和合金如铜及铜合金，镍及镍合金和奥氏体不锈钢等冷变形后经再结晶退火后，其晶粒中会出现孪晶。三种典型的退火孪晶形态：A为晶界交角处的退火孪晶；B为

2、贯穿晶粒的完整退火孪晶；C为一端终止于晶内的不完整 退火孪晶。退火孪晶的形成机制：一般认为退火孪晶是在晶粒生长过程中形成的。当晶粒通过晶界移动而生长时，原子层在晶界角处（111）面上的堆垛顺序偶然错堆，就会出现一共格的孪晶界并随之而在晶界角处形成退火孪晶。5.4热变形与动态回复、再结晶 工程上常将将金属或合金加热至再结晶温度以上进行的加工称为热加工，在再结晶温度以下的加工称为冷加工。再结晶温度是区分冷、热加工的分界线。热加工时，由于变形温度高于再结晶温度，故在变形的同时伴随着回复、再结晶过程。（为了区分上节的回复、再结晶，这里成为动态回复和动态再结晶过程。）在热加工过程中，金属内部同时进行着加

3、工硬化和再结晶软化这两个相反的过程，不过此时的再结晶是在加工的同时发生的，称为动态再结晶。热加工后金属的性能就取决于硬化和软化这两个因素的抵消程度。 1.动态回复 特点:流变应力不随应变而变的稳态流变。 动态回复时应力-应变曲线： .微应变阶段 .动态回复的初始阶段 .稳态变形阶段5.4.1动态回复与动态再结晶 动态回复的机制1.是位错的攀移和交滑移，攀移在动态回复中起主要的作用。2.层错能的高低是决定动态回复进行充分与否的关键因素。3.动态回复易在层错能高的金属，如铝及铝合金中发生。 2.动态再结晶 对于低层错能金属，由于它们的扩展位错宽度很宽，难以通过交滑移和刃型位错的攀移来进行动态回复，

4、因此发生动态再结晶的倾向性大。动态再结晶时应力-应变曲 线 ：.微应变加工硬化阶段；.动态再结晶开始阶段；.稳态流变阶段。真应变真应力 动态再结晶的机制 在热加工过程中,动态再结晶也是通过 形核和长大完成的。动态再结晶的形核方式与及由此引起的位错组态变化有关。当较低时，动态再结晶是通过原晶界的弓出机制形核;而当较高时，则通过亚晶聚集长大方式进行。5.4.2热加工对组织和性能的影响 1.热加工对室温力学性能的影响 热加工不会使金属材料发生加工硬化，但能消除某些铸造缺陷。 金属材料经热加工后比铸态具有较佳的力学性能。 2.热加工材料的组织特征 a.加工流线：热加工时，由于夹杂物、偏析、第二相和晶界

5、、相界等随着应变量的增大，逐渐变形方向延伸，在经侵蚀的宏观磨面上会出现流线或热加工纤维组织。 b.复相合金中的各个相，在热加工时沿着变形方向交替地呈现带状分布，这种组织成为带状组织。 如图：5.4.3蠕变金属在室温下或者温度在低于 O.3Tm 时的变 形，主要是通过滑移和孪晶两种方式进行的，而 在温度高于 O.3Tm会发生位错的攀移，从而产生蠕变现象。所谓蠕变，是指材料在高温下的变形不仅与应力有关，而且和应力作用的时间有关。 蠕变曲线 蠕变曲线上的任一点的斜率，表示该点的蠕变速率。 蠕变过程分为三个阶段： 瞬态或减速蠕变阶段 稳态蠕变阶段 加速蠕变阶段 蠕变机制蠕变机制 a.位错蠕变：在蠕变过

6、程中，滑移仍然是一种重要的变形方式。 b.扩散蠕变：当温度很高和应力很低时，扩散蠕变是其变形机理。它是在高温条件下空位的移动造成的。5.4.4超塑性材料在一定条件下进行热变形，可获得伸长率达500%2000%的均匀塑性变形，且不发生缩颈显现，材料的这种特性称为超塑性。 获得超塑性材料的方法：获得超塑性材料的方法： 1.具有等轴细小两相组织； 2.超塑性形变在（0.50.65）T温度范围内进行； 3.低的应变速率。 超塑性变形时组织结构变化具有的特征：1.超塑性变形时，没有晶内滑移也没有位错密度的增高。 2.由于超塑性变形在高温下长时间进行，因此晶粒会有所长大。3.尽管变形量很大，但晶粒形状始终

7、保持等轴。4.原来两相呈带状分布的合金，在超塑性变形后可变为均匀分布。5.当用冷变形和再结晶方法制取超细晶粒合金时，如果合金具有织构，则在超塑性变形后织构消失。 5.5陶瓷材料变形的特点 陶瓷材料具有强度高、重量轻、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等一系列优点，作为结构材料，特别是高温结构材料极具潜力;但由于陶瓷材料的塑、韧性差，在一定程度上限制了它的应用。 陶瓷材料的一大特点：脆、难以变形，这与它原子键合的类型和晶体结构密切相关。5.6高聚物的变形特点聚合物材料具有己知材料中可变范围最宽的变形 性质，包括从液体、软橡胶到刚性固体。而且，与金 属材料相比，聚合物的变形强烈地依赖于温度和时间， 表现为粘弹性，即介于弹性材料和粘性流体之间。聚合物的变形行为与其结构特点有关。聚合物由 大分子链构成，这种大分子链 一般都具有柔性(但柔 性链易引起粘性流动，可采用适当交