【材料科學基礎(chǔ)】必考知識點

1、2021屆材料科學根底期末必考知識點總結(jié)豆第八章 回復與再結(jié)晶第一節(jié)冷變形金屬在加熱時的組織與性能變化一回復與再結(jié)晶回復：冷變形金屬在低溫加熱時,具顯微組織無可見變化,但其 物理、力學性能卻局部恢復到冷變形以前的過程.再結(jié)晶：冷變形金屬被加熱到適當溫度時,在變形組織內(nèi)部新的 無畸變的等軸晶粒逐漸取代變形晶粒,而使形變強化效應完全消除的 過程.二 顯微組織變化示意圖回復階段：顯微組織仍為纖維狀,無可見變化；再結(jié)晶階段：變形晶粒通過形核長大,逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌臒o畸變的 等軸晶粒.晶粒長大階段：晶界移動、晶粒粗化,到達相對穩(wěn)定的形狀和尺三性能變化1力學性能示意圖回復階段：強度、硬度略有下降,塑性略有提升

2、.再結(jié)晶階段：強度、硬度明顯下降,塑性明顯提升.晶粒長大階段：強度、硬度繼續(xù)下降,塑性繼續(xù)提升,粗化嚴重 時下降.2物理性能密度：在回復階段變化不大,在再結(jié)晶階段急劇升高；電阻：電阻在回復階段可明顯下降.四儲存能變化(示意圖)1儲存能：存在于冷變形金屬內(nèi)部的一小局部(10%)變形功.彈性應變能(312%)2存在形式 J位錯(8090%) 1I點缺陷j 是回復與再結(jié)晶的驅(qū)動力3儲存能的釋放：原子活動水平提升,遷移至平衡位置,儲存能 得以釋放.五內(nèi)應力變化回復階段：大局部或全部消除第一類內(nèi)應力,局部消除第二、三 類內(nèi)應力；再結(jié)晶階段：內(nèi)應力可完全消除.第二節(jié)回復一回復動力學(示意圖)1加工硬化殘留

3、率與退火溫度和時間的關(guān)系ln(xo/x)=cotexp(-Q/RT)X0原始加工硬化殘留率；x退火時加工硬化殘留率；C0一比例常數(shù)；t加熱時間；T加熱溫度.2動力學曲線特點(1)沒有孕育期；(2)開始變化快,隨后變慢；(3)長時間處理后,性能趨于一平衡值.回復機理1低溫回復：點缺陷運動0.10.2Tm移至晶界、位錯處空位+間隙原子工 缺陷密度降低空位聚集空位群、對:2中溫回復：位錯滑移0.20.3Tm異號位錯相遇而抵銷J位錯纏結(jié)重新排列 I亞晶粒長大位錯密度降低3高溫回復：位錯攀移+滑移f 位錯垂直排列亞晶界+多邊化亞 0.30.5Tm晶粒一彈性畸變能降低.三回復退火的應用去應力退火：降低應力

4、保持加工硬化效果,預防工件變形、開 裂,提升耐蝕性.第三節(jié)再結(jié)晶j亞晶合并形核亞晶長大形核機制主晶界移動形核吞并其它亞晶或變形局部1形核 70%)的金屬或合金,在1h內(nèi)能夠完成再結(jié)晶的(再結(jié)晶體積分數(shù) 95%)最低溫度.高純金屬：T 再= (0.250.35)Tm.2經(jīng)驗公式工業(yè)純金屬：T再= (0.350.45)Tm.合金：T 再= (0.40.9)Tm.注：再結(jié)晶退火溫度一般比上述溫度高 100200c.r變形量越大,驅(qū)動力越大,再結(jié)晶溫度越低；3影響因素 純度越高,再結(jié)晶溫度越低；加熱速度太低或太高,再結(jié)晶溫度提升.四影響再結(jié)晶的因素1退火溫度.溫度越高,再結(jié)晶速度越大.2變形量.變形量

5、越大,再結(jié)晶溫度越低；隨變形量增大,再結(jié) 晶溫度趨于穩(wěn)定；變形量低于一定值,再結(jié)晶不能進行.3原始晶粒尺寸.晶粒越小,驅(qū)動力越大；晶界越多,有利于形 核.4微量溶質(zhì)元素.阻礙位錯和晶界的運動,不利于再結(jié)晶.5第二分散相.間距和直徑都較大時,提升畸變能,并可作為形 核核心,促進再結(jié)晶；直徑和間距很小時,提升畸變能,但阻礙晶界 遷移,阻礙再結(jié)晶.五 再結(jié)晶晶粒大小的限制(晶粒大小一變形量關(guān)系圖) 再結(jié)晶晶粒的平均直徑d=kG/N 1/41變形量(圖).存在臨界變形量,生產(chǎn)中應預防臨界變形量.2原始晶粒尺寸.晶粒越小,驅(qū)動力越大,形核位置越多,使晶 粒細化.3合金元素和雜質(zhì).增加儲存能,阻礙晶界移動

6、,有利于晶粒細 化.4溫度.變形溫度越高,回復程度越大,儲存能減小,晶粒粗化; 退火溫度越高,臨界變形度越小,晶粒粗大.六再結(jié)晶的應用恢復變形水平J改善顯微組織再結(jié)晶退火|消除各向異性L提升組織穩(wěn)定性再結(jié)晶溫度：T再+ 100200C.第四節(jié)晶粒長大驅(qū)動力：界面能差；長大方式：正常長大；異常長大(二次再結(jié)晶)一晶粒的正常長大1正常長大：再結(jié)晶后的晶粒均勻連續(xù)的長大.2驅(qū)動力：界面能差.界面能越大,曲率半徑越小,驅(qū)動力越大.L晶界趨于平直3晶粒的穩(wěn)定形狀；晶界夾角趨于120c二維坐標中晶粒邊數(shù)趨于64影響晶粒長大的因素(1)溫度.溫度越高,晶界易遷移,晶粒易粗化.(2)分散相粒子.阻礙晶界遷移,

7、降低晶粒長大速率.一般 有晶粒穩(wěn)定尺寸d和第二相質(zhì)點半徑r、體積分數(shù) 的 關(guān)系：d=4r/3(3)雜質(zhì)與合金元素.降低界面能,不利于晶界移動.(4)晶粒位向差.小角度晶界的界面能小于大角度晶界, 因 而前者的移動速率低于后者.二晶粒的異常長大1異常長大：少數(shù)再結(jié)晶晶粒的急劇長大現(xiàn)象.釘扎晶界的第二相溶于基體2機制 再結(jié)晶織構(gòu)中位向一致晶粒的合并大晶粒吞并小晶粒各向異性織構(gòu)明顯 優(yōu)化磁導率3對組織和性能的影響 J 晶粒大小不均一性能不均J降低強度和塑韌性I晶粒粗大1提升外表粗糙度三再結(jié)晶退火的組織1再結(jié)晶圖.退火溫度、變形量與晶粒大小的關(guān)系圖.圖2再結(jié)晶織構(gòu).再結(jié)晶退火后形成的織構(gòu).退火可將形變

8、織構(gòu)消 除,也可形成新織構(gòu).3退火李晶.再結(jié)晶退火后出現(xiàn)的李晶.是由于再結(jié)晶過程中因 晶界遷移出現(xiàn)層錯形成的.第五節(jié)金屬的熱變形一動態(tài)回復與動態(tài)再結(jié)晶1動態(tài)回復：在塑變過程中發(fā)生的回復.2動態(tài)再結(jié)晶：在塑變過程中發(fā)生的再結(jié)晶.J包含亞晶粒,位錯密度較高 特點I反復形核,有限長大,晶粒較細 應用：采用低的變形終止溫度、大的最終變形量、快的冷 卻速度可獲得細小晶粒.二金屬的熱加工冷加工：在再結(jié)晶溫度以下的加工過程I發(fā)生加工硬化.1加工的分類熱加工：在再結(jié)晶溫度以上的加工過程硬化、回復、再結(jié)晶2熱加工溫度：T再T熱加工T固一100200 C.3熱加工后的組織與性能(1) 改善鑄錠組織.氣泡焊合、破碎碳化物、細化晶粒、降低偏析.提升強度、塑性、韌性.(2) 形成纖維組織(流線).組織：枝晶、偏析、夾雜物沿變形方向呈纖維狀分布. 性能：各向異性.沿流線方向塑性和韌性提升明顯.(3) 形成帶狀組織形成：兩相合金變形或帶狀偏析被拉長.影響：各向異性.消除：預防在兩相區(qū)變形、減少夾雜元素含量、采用高 溫擴散退火或正火.4熱加工的優(yōu)點(