动态回复和动态再结晶

。
5 能观 察到 这 种 动态 休复 〔 〕
,
。 易动性 的 1 0 。 倍
人 们感 兴趣 的 是 在 塑 性 形 变 过 程 中
产生和 消
,
度 范 围内都能观 察 到 有 趣的 是 这 种 效应在密排 晶
,
失 点 缺 陷 的 动态 休复
0
。
格 上 反映 得 更强 烈
。
休 积 迁 移 的 这种 异 常 加 速 不 仅
。
晶 体 内部 的弹 性显 微应 力 使体 积扩 散加 速的假 说 很早 就 有 人 提 出
,
实际 金属中
,
弹 性形 变很容易
。
变 速 率 时观 察到 刀 的 降低 显 微组 织 研 究 表 明 这 种僻低 是 使位 错密度 点 缺 陷 减少 的 动 态 再结 晶 与
,
、
在可 以研 究 体 积扩 散的温 度下 转 变为塑 性 形 变
动态 休
,
体 心立 方 和面心 方金 属 在 适 当 的温 度 下发 生 了
扩 散 速度 的 增加
S
一 ’
,
复 包 括塑性 形 变 时 异 号 位错和 点 缺 陷的 移 动 和 消
业 且面 心立 方金属 的有 效扩 散 系
。
失
。
用 实验 手 段 研究动 态 休 复过 程 是困难 的
。
这使
。
数 比 体 心立 方的 要 低
,
晶 体中 多 余 的 点 缺 陷 消失在 滑 移 位
。
这 种现 象的 本 质在于
。
在 确 定 的形 变速 率 范
错 通 道的 窄区 域 里
大的 塑 性形 变 时
,
预 先 经 光照 射 的wk.baidu.com 属 晶体 在不
。
围内
,
示 踪原 子 的迁 移 速 度 超 过液体金属 中的扩散
这 种 现 象 对 各种 金 属 在很 宽 的温
位错 通 道是不可能保 证 的
,
放射性 同 位 素渗入 的深
,
为 非 形 变试 样 的 体 积 扩散 系数
。
K 是随 温
度
(0 0015
.
可达 10 0 0 井 。 )
,
不可 能 在
。
20
% 短时
度 的增 加而 减 小 的 系 数
流
,
形 变的金 属 里 依靠 机 械 扩 散 保 证
,
由运 动 位错 形成 过剩的 空 位
。
在 较 高 的 试验温度 下 亚 晶粒 长大 (第三 类
。
杂 质相起着重要的 作 用
实验 发 现
,
经 区域 净
动 态 多 边化 )
阶段
。
化的 纯铁
这 个 阶 段 蠕 变 的 位 错机制还 不 统 一
一
,
比真 空熔 炼 的纯 铁更 容 易 在更 高的 Z 参
。
强 化过程与动态 回 复 的 结 合 通 常看 作稳态蠕变
动 态再结晶 过程
,
是 在 高 温 塑 性 形变 过程 中新
,
关系 不可 能 由简单 的 指数关 系 确定
空 位 的 金属 中
施 加脉 动载荷 时
在含有 不 平衡 证 明了 体积 迁移
。
晶 拉的 形 成 和长大 (一次动 态再结 晶 ) 原 晶 粒长 大 (动态 集 聚再结晶 ) 的改 变
,
。
或者 是 由
只有 在 加 热 之
。
这 些 原 子 才 以 随 机 跳 跃 机制 扩散 到 基体 中
,
应 注意到
。
,
钨单 晶 形 变程 度与 显 微 硬 度有 类 似
,
在
功 态休 复过 程中 缺 陷的 可 动 性 度 本质 上
, ,
体 积 迁 移 的 总速度不 仅依 赖于 点
。
1 的 关 系仁 9 〕
而 且还 依 赖于 浓 度
2 速度 的 降低对体 积扩 散的 l 隙 原 子 机制有 利 〔 3 」 a ’
由于 施加 应 力 值
2 〕 动 态再结 晶呈 现 出周 期性和 不 连续性 〔 。
,
在较 高的温 度 下 某 些 回复 错时
驰
,
,
。
,
发 生在 塑 性形 变 过 程 中异 号 位错
。
一 次动态 再结 晶时
新 晶 粒成 组在 高的 形变 梯 度 区
,
然而
,
在形 变 的早 期 阶 段
,
,
主 要 产 生 间隙 原 子
,
‘
。
除
8
〕 作 在研究 经塑 性 形 变 的 单 晶N i 时 指出 者
。
此之 外
在 脉 动载 荷 下
。
,
压 力增 加 很 小
空位滩 以
任 为确 立 过滩 点 缺 陷的 稳态 通 量
《机 械 工 程 师 》 1 9 8
.
必 须 考虑 到 形变的
尸自、 尹角、
产叭
、
尹、
夕门 、
产 、 自
J
尸 、 尸、
」
尸 、 尸气
,
沪. 、
产、
沪户、 矛
曲、
{动 }{态 }{回
、州
口
、 口口
、. 护 、‘
护
、
‘
尹 、目 .
} 复 { 和 }{动 ;}态 { {
、.
沪
、曰
、
.
、‘
声
、如洲
,
、产
晶 } 再 } 结 { { { {
、.
产、
、
口
尸、
产 、 白
J
碑
形 变 速率 的 增 大 (
, ,
。
’ > 1。
‘
这 个领 域的 进展 缓 慢
应 用 示 踪 原 子技 术 可 以 定 量
) 造 成 了 非 稳态 周期的 缩 短
。
业且 D (
。
)关系
地 判断 高温塑 性 形变 过 程 中点缺陷 的 移 动和 消 失
。
得以 明 确
9 研究 工 作得 出 〔 〕 在到达 某 一 极 限形
:
与形 变 速 率有 大致 的 比 例 关
因 为难 以推 测 晶 体 形 成 的 空位 浓 度 比 液 体 的 大 几 个
数量 级
DD
。
,
所 以必 须 另 外 寻 找异 常 体 积 迁 移 的机 制
, 。
。
一
二二
~
刀
o
。
, ,
一
刀
众 下2 又
.
简 易 的 定 量分 析 表明
己
体 积迁 移的数 量仅 通过
起 着重 要 的 作 用
。
变
度
。
这时
反常 晶粒 总 是在原 先 发生弥 散 相
。
动 态 多 边 化 动 力学 本 质 上不 仅取 决 于 形 变 温
,
的 溶解 或 分解 的 区 域 形成
达 到原始 晶 粒 的 数 倍 之
。
而且 还 取 决于 所施 加 的应 力 值
。
。
因此
,
在不 太
,
后
,
2 反常晶 粒 就吞 食 了 这 些 晶 粒 〔 3 〕 含有 弥 散 氧
。
消失应 属 于 动态 休 复 然而
,
这个 过 程 造 成了 机械 性能 的
域形 成 轴晶
,
,
业 且 通 常 尺 寸不 大
,
由于产 生大约 同等 数量的 异 号 位
。
长 期 以来认为
高 程度 的热形 变之 后 存在 的 等
。
提 高 了 的 位 错 热 动 性 使 小 滑移的条 件 难 以 松
是动 态 再 结 晶 的 特 征
下
,
因此
,
在小的 形 变 速 率
。
速 度确 定
解 释 观 察 到 的效 应是 以 滑移束示 踪原 子
。
这 些原子 只 能 顺 着 位 错做 保守 运 动
,
。
在 脉 动载
的 机 械 迁 移 为基 础的
有人 认 为
,
,
机 械扩 散 能 够 保
荷下
,
位 错 的运 动速度 本质 上超过 了 沿 小 台 阶 的 蠕 精确 的 计 算得 出
,
宽 的形 变 速率 下研究 动态 多边 化 所获 得 的 数据时
可利 用 参 数 Z 加 以 分析
z
一
化物的工业 铜 在热形 变 时
0 高于 1 0 C
’
一次 动态 再 结晶 的 温 度
,
,
低 于 在 该形 变 速 率下 一次 再 结晶所 必
业 同 时 远 离位 错
,
由此 可以认 为
在 螺型位 错 运 动 时
。 。
,
大 量的 间
可 以解释这 些结 果
。
。
。
过 剩 空位 的稳 态浓 度
由
1 隙原 子 以 小台 阶 的 方式产 生 〔 3 〕 这些原子不可 能
依 赖于
的 空位 形 成 速 度 和 依赖 于温 度 的空位 消 失
与位 错 一起作 保守 运 动
,
、
‘ 了 、 J J
产 、. 护
、.
产
,
、洲
近 年来
复
、
,
许 多 学者 着手 研 究动态 回 复和 动 态再
1 )
。
时间
。
仅 此 之后才能认 为
。
,
扩散系数 与 形 变 速 率序
结晶 的 物 理 过 程 ( 见 表
动态 回 复 是 指 动态 休
。
比 例关系
动态 多 边 化和 改 变 取 向差 的 动态 回 复
实际 上
,
,
这种 组 织 可
,
以 此 这 个 过程很 难 单 一 进 行
。
以 在随后 不 够 快 的 冷 却 过程 中产生
特别是 当形 变
动态 多 边 化也造 成金 属在热形 变过 程 中机 械性
能的 回复
速 率特 别 大时 (脉 动 载 荷 ) 是 动态 再结 晶 的 特征
金 征
、
。
目前 认 为
,
形 成和移动
1
.
在 脉 动载 荷下金 属 的 间 隙原 子 迁 移 机 制 现在 已
展 开 讨论
,
1 其 中 Q 是 热 形变 的表 现 激 活能 〔 6 〕
‘
。
然而 目前 已 清楚的是
,
。
,
既 不 是离 子运动
,
室温 轧 限 e (
。
20
1 沁的 毛 1 0 }
<
1 10》
,
相 晶体在 高
机制
,
, ,
间 隙原 子 的 浓
在 该情 况 下
取 向差改变 的 动 态 回复
,
。
,
是通 过
位错 螺 型部 分 易 动 性的 升高
和 由于轧 制 时 造 成高
不 仅 与形 变 速 率
。
而 且 与影响 松 驰 时 间
。
的 温 度 有关
因此
,
动 态 休复过 程 的 速 度 与温 度 的
,
的 内应 力而 实 现 的
时
这
有关
。
在 位错 的周 围保 留 下来 显 微应 力
。
。
最 近 成功 地
1幻
进 一 步 增 大 塑 性形变 速 率 可 以发 现 一 种新 的 物
获 得 了 在 金 属 单晶休 中 沿位错加速扩散 的 直 接 证 明 〔 这说 明 幻
,
理现 象
。
:
0 1 在 脉 动载荷 下产 生 了 反 常 体 积 迁移 〔 一
当前
, ,
,
。
2] 数 发 生动态再 结 昌〔 1
这 是 由于 少量杂 质 对 多 边
。
2 化 动 力 学产 生 了 强 烈 的 影 响 〔 2 〕
一般 认为
在这阶 段 亚组织的尺 寸 和 取 向 保 持 不
亚 晶 介 的规 整程 度 也 加强了
。
弥散 形式 存在 的 杂 质在 进 行 二次 动 态 再 结晶 时
,
在 低 Z 参 数下发 生
如 果 确认 晶 格类
。
亚 晶介 的整齐程 度 比 静 态 的 要 低
在随后 的 稳定蠕
型
、
层错 能 影 响 多 边化和动 态 再 结 昌对金 属软 化 的
,
变发 展过程 中
边 化)
。
逐 渐 形成 了 亚 晶粒 (第 二类 动 态 多
贡献
2 那 么这 种 区别 就很 易 解 释 〔 2 〕
因此
,
2 〕 2 程 中仅 发 生 动态 回 复〔 0 〕 最近 发现 〔 工 动 态 再
,
可以把这 个 过程 看 成 是第一 类 动态多边 化
然而
,
,
缈 料 结晶能 在 这 些 对 中 发生
,
,
但 必须 在超 过 某 一极 限
。
需要指 出 的 是
,
,
第 一类 动 态 多边 化 时
。
形 变 量 之后
由 于热形
、
动 态多 边 化发 生在 动态 休 复之 后
。 。
,
芷使
变 过程 中再结 晶 产生 的 等轴 晶 内 部的退火 畸 变 孪 晶
。
过剩 的 同号 位错 重 新排 列
在 高 温 下 位错螺 型 部 分
在蠕 变时
观 察到 铅
铜
、
的 易 动性 加 强
进 行的
。
镍和
。
,
一铁
。
,
,
即体 心立 方晶 体的 动 态 再 结 晶 特
,
6 障原子 渗 入深 度 大 约为 1 产 切 〔 〕
。
动 速度
在螺型位错 以小 台阶 运
,
。
一 些研究 者注意 到
扩 散系 数 的 增 加 不 仅取 决
,
1 动时 不 仅 产 生 内结 点 原子 而 且 也 产 生 空 位 〔 5 〕
于 形变 温度
7 [
、
,
而且 取 决于储 存 在 晶 体 中 的 总 形 变
,
0 那 么在 室 温 (
.
I T
二二
。
) 形 变过 程 中
,
促进 了 间隙 原子 的 存在 时
1 能 观 察 到 取 向 差 改 变的 动 态 回 复 〔 8 〕
随 着形 变的
甚 至在 脱离 运 动位错 之后
。
增 大 这 个过 程 伴随 着 硬度 的 降低 和 衍射 斑点 的 破
断
。
间 隙原子还 保 留一 些动 力 学 能 量
,
动态 多边 化的研 究 是 以蠕变 的 物 理理论 为基 础
这 种理 论认 为
,
2 〔0
,
〕 长时 间 认 为
a
在 面 心 立 方金属 及合 重 中
e
。
,
在蠕 变 的开始 阶级 形成 了
。
例如
一F
以a 一 F
为 基 的 钢 及 铝 在 蠕 变过
,
多 边 化 的 亚晶 组 织 (形 成 规整 的亚 晶 介 )
。
有 的研 究者 用 放 射 性 同位 素 的 方法 发 现
0 一1
一 J
在
在 自扩散
,
1 而 且在一般的 扩散 方面 也 观察 到 〔 2 孔
S一
’
的 形 变 速 率范 围 内
,
,
塑 性形变 有 效 休
4 空位 机制 的 加 速 扩 散 与过 剩空位浓 度成 比 例 〔 〕
积 扩散 系数 的 增 量 系
也 不 是置 换机 制
因为 这两 种机制 都 不 能 保
温加 热时 观察 到 取 向差的 增 大〔17 〕 若 把 晶体 形 变 到 。> 2 % 时 5
, ,
障 放射 性 同 位素 迁 移 得 很深
与 运 动位 错 的交互 作 用 间 和 渗 人深 度 的 增加 后
,
。
应该 认 为
d e ’ J 隙 原子