再结晶
一文看懂回复和再结晶
一文看懂回复和再结晶回复和再结晶一、冷变形金属在加热时的组织与性能变化金属和合金经塑性变形后,由于空位、位错等结构缺陷密度的增加,以及畸变能(晶体缺陷所储存的能量)的升高将使其处于热力学不稳定的高自由能状态,具有自发恢复到变形前低自由能状态的趋势,但在室温下,因温度低,原子活动能力小,恢复很慢,一旦受热,温度较高时,原子扩散能力提高,组织、性能会发生一系列变化。
这一变化过程随加热温度的升高可表现为三个阶段:回复:指新的无畸变晶粒出现之前所产生的亚结构和性能变化的阶段。
在此阶段,组织:由于不发生大角度晶界的迁移,晶粒的形状和大小与变形态相同,仍为纤维状或扁平状。
性能:强度与硬度变化很小,内应力、电阻明显下降。
(回复是指冷塑性变形的金属在(较低温度下进行)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)所产生的某些亚结构和性能的变化过程。
)再结晶:指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程。
在此阶段,组织:首先在畸变度大的区域产生新的无畸变晶粒的核心,然后逐渐消耗周围的变形基体而长大,直到变形组织完全改组为新的、无畸变的细等轴晶粒为止。
性能:强度与硬度明显下降,塑性提高,消除了加工硬化,使性能恢复到变形前的程度。
晶粒长大:指再结晶结束之后晶粒的继续长大。
在此阶段,在晶界表面能的驱动下,新晶粒相互吞食而长大,最后得到较稳定尺寸的晶粒。
显微组织的变化:回复阶段:显微组织仍为纤维状,无可见变化。
再结晶阶段:变形晶粒通过形核长大,逐渐转变为新的无畸变的等轴晶粒晶粒长大阶段:晶界移动,晶粒粗化,达到相对稳定的形状和尺寸。
性能变化:回复阶段:强度、硬度略有下降,塑性略有提高;密度变化不大,电阻明显下降。
再结晶阶段:强度、硬度明显下降,塑性明显提高;密度急剧升高。
晶粒长大阶段:强度、硬度继续下降,塑性继续提高;粗化严重时下降。
二、回复1. 回复动力学上图同一变形程度的多晶体铁在不同温度退火时,屈服强度的回复动力学曲线特点:(1)没有孕育期;(2)在一定温度下,初期的回复速率很大,随后即逐渐变慢,直至趋近于零;(3)每一温度的恢复程度有一极限值,退火温度越高,这个极限值也越高,而达到此一极限值所需的时间则越短;(4)预变形量越大,起始的回复速率也越快,晶粒尺寸减小也有利于回复过程的加快。
铝合金再结晶温度
铝合金再结晶温度铝合金是目前工业生产和日常生活中广泛使用的一种材料,由于其具有轻、强、耐腐蚀、易加工等优点,因此广受欢迎。
而铝合金再结晶温度则是制造铝合金材料时需要关注的一个重要指标,下面将对铝合金再结晶温度进行详细介绍。
一、什么是再结晶温度再结晶温度是铝合金材料在热处理时,达到再结晶条件的温度值。
在这个温度下,材料内部发生动态再结晶过程,形成新的晶粒,从而改变铝合金的力学性能和材料组织结构。
一般来说,铝合金再结晶温度为材料熔点的60% ~ 80%。
二、再结晶温度对铝合金的影响1. 影响再结晶时间:再结晶温度决定了铝合金的再结晶时效,温度过低会延长再结晶时间,导致材料晶粒生长不良,从而降低材料的力学强度。
2. 影响晶粒尺寸:再结晶温度对铝合金晶粒尺寸的大小有明显的影响。
如果温度过低,晶粒尺寸会增大,反之则会减小。
3. 影响力学性能:在再结晶温度下,材料内部新生的晶粒会影响其力学性能,加上材料在再结晶过程中可能发生的应变硬化,从而改变材料的屈服强度和延展性能。
三、铝合金再结晶温度的测定方法1. 热变形实验法:将铝合金样品加热至一定温度后进行拉伸实验,利用真应力-真应变曲线来确定再结晶发生的温度范围。
2. 金相显微镜法:经过热处理后,对铝合金样品进行金相组织分析,通过晶粒形变角度、晶粒尺寸和形态等特征判断再结晶温度的范围。
四、如何控制铝合金的再结晶温度1. 合理控制退火时间和温度:这是一个重要的方法,当温度和时间到达一定程度时,晶粒即可重新排列,达到所需性能。
2. 添加稀土元素:稀土元素是通常在铝合金中添加的添加剂之一,可有效控制晶格结构和晶粒尺寸进而调节再结晶温度。
3. 选择适当的组合金属:利用不同含量的合金元素,可控制本身化合物的结构,从而达到调节铝合金再结晶温度的目的。
综上所述,铝合金再结晶温度是铝合金材料制造过程中一个重要的指标,直接关系到材料的力学性能和组织结构,为了获得所需的物理性能,应根据具体的制造需要,合理控制再结晶温度。
紫铜的再结晶温度
紫铜的再结晶温度全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:紫铜是一种常见的金属材料,具有良好的导电性和导热性,因此在工业生产中被广泛应用。
在加工和制造过程中,紫铜往往需要经过再结晶处理,以改善其机械性能。
再结晶是通过加热材料到特定温度下,使其晶粒重新排列,消除原有的变形和应力,从而提高材料的强度和韧性。
对于紫铜而言,其再结晶温度是其再结晶处理的关键参数之一。
紫铜的再结晶温度通常在300℃至500℃之间。
在这个温度范围内,紫铜的晶粒会开始重新排列,形成新的晶粒结构。
这个过程主要是由于晶界的移动和晶粒内部的扩散,使得紫铜的晶粒细化并且消除原有的变形。
通过控制再结晶温度和时间,可以有效地提高紫铜的强度和韧性,同时改善其加工性能。
再结晶温度的选择对于紫铜的性能和微观结构有着重要的影响。
通常情况下,再结晶温度越高,晶粒长大的速度就会越快,从而降低材料的强度。
而再结晶温度过低则可能无法完全消除原有的变形,影响其机械性能。
在实际生产中,需要根据具体的要求和工艺来选择适当的再结晶温度。
在实际生产中,人们通常通过金相显微镜等方法来观察紫铜的晶粒结构和再结晶效果。
通过这种方法可以判断再结晶温度和时间是否合适,从而进一步优化处理工艺。
还可以通过拉伸试验等方法来评估紫铜的力学性能,进一步确定再结晶效果是否达到预期的要求。
紫铜的再结晶温度是其再结晶处理中的重要参数之一,对于提高材料的性能和加工性能具有重要作用。
通过恰当地选择再结晶温度和时间,可以有效地改善紫铜的力学性能和微观结构,使其更适合各种工业应用需求。
在未来的研究中,还可以进一步探讨再结晶对紫铜性能的影响机制,提高材料的品质和生产效率。
【紫铜的再结晶温度】的研究也将继续深入发展,为紫铜材料的应用和开发提供更多的理论和实践支持。
第二篇示例:紫铜是一种常见的金属材料,具有优良的导电导热性能和良好的机械性能,广泛应用于电子、建筑、航空航天等领域。
在使用过程中,紫铜会因为应力、变形等原因发生结晶。
回复与再结晶ppt
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。
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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。
aztec统计再结晶晶粒
aztec统计再结晶晶粒
Aztec统计再结晶晶粒是指利用Aztec(全像分析技术)对晶体再结晶过程中的晶粒进行统计和分析的过程。
再结晶是一种固态相变,它是指在固态材料中,由于高温、高压等因素引起晶粒的再分布和生长,从而形成一个全新的晶体结构。
在这个过程中,大量的小晶粒会生长成为大晶粒,而有些晶粒则会被消失或合并成新的晶粒,因此,晶粒尺寸的分布情况对材料的性能和应用具有重要的影响。
Aztec技术是一种高分辨率的电子显微镜技术,它可以通过记录晶体的原子排列信息,对晶体的晶粒尺寸、晶界面形态和晶粒分布等进行定量分析。
通过对Aztec统计结果的分析,可以了解晶体的再结晶机制和规律,为进一步优化材料的制备与性能提供重要的参考依据。
材料科学基础第09章再结晶-文档资料
其中A为与材料类型结构有关的常数,Q为激活能,R为 气体常数,T发生回复的温度,t为回复进行的时间。
回复动力学
因此在不同的温度下,回复到相同的程度 所用的时间的为:
即ln(t)和1/T成线形关系。一方面可以由此测 量计算它的激活能;另一方面说明热激活过程 中时间和温度的等效关系。实际上任何材料变 形后都在慢慢的发生回复,平时在室温下未见 到性能变化的仅因为变化的速度很慢。
其他组织变化
再结晶织构:材料的冷变形程度较大,如果产生了变 形织构,在再结晶后晶粒取向的遗传,组织依然存在 择优取向,这时的织构称为再结晶织构。
晶粒的非正常长大
在长大过程中,一般晶粒在正常缓慢长大时,如 果有少数晶粒处在特别优越的环境,这些大量吞食周 围晶粒,迅速长大,这种现象称为晶粒的异常长大。 这些优先长大的少数晶粒最后到互相接触,早期的 研究以为是形核和核心的生长过程,而称为“二次再 结晶”,但实质并不是靠重新产生新的晶核,而是在 一次再结晶后的长大过程中,某些晶粒的环境特殊而 产生的优先长大。 材料发生异常长大时,出现了晶粒大小分布严重 不均匀,长大后期可能造成材料晶粒尺寸过大,它们 都对材料的性能带来十分不利的影响。
回复
所谓回复,即在加热温度较低时,仅因金属中的 一些点缺陷和位错的迁移而引起的某些晶内的变化。 回复阶段一宏观应力基本去除,微观应力仍然残存; 2. 物理性能,如电阻率,有明显降低,有的可 基本回到未变形前的水平;
3. 力学性能,如硬度和流变应力,觉察不到有 明显的变化; 4. 光学金相组织看不出任何变化,温度较高发 生回复,在电子显微镜下可间到晶粒内部组 织的变化。(位错的胞状组织转变为亚晶)
晶粒长大的动力分析
两晶粒的界面如果是弯曲 如图所示,则在晶粒Ⅰ内存在 附加压力
再结晶名词解释
再结晶名词解释
再结晶是固态材料在特定条件下进行晶体重排和重新生长的过程。
固态材料的再结晶过程可以通过热处理来实现,常见的方法有退火和热变形。
在退火过程中,材料被加热到高温,使原有的晶体结构解体,并通过原子或分子的扩散使晶体重新排列和生长。
退火温度一般低于材料的熔点,以避免材料的熔化。
热变形是通过对材料施加外力和热处理相结合的方法进行再结晶。
在热变形过程中,材料会先被加热到高温,然后在施加的外力的作用下,发生塑性变形。
在变形过程中,材料内部会发生组织的重排和晶体的再生长,从而实现再结晶的目的。
再结晶可以改变材料的晶体结构和晶粒尺寸,从而影响材料的性能。
再结晶可以消除材料的应力,提高材料的延展性和塑性,降低材料的硬度和强度。
再结晶还可以改善材料的晶界和析出相,提高材料的晶体纯度和均匀性,改善材料的热稳定性和耐腐蚀性。
再结晶过程中的主要因素包括温度、时间和应力。
温度是再结晶发生的关键因素,适当的温度可以促进原始晶体的解体和晶体的再生长。
时间是再结晶的持续时间,较长的时间可以使再结晶更完全。
应力是对材料施加的外力,可以改变材料的形变行为和再结晶的速率。
再结晶广泛应用于金属、合金和陶瓷等固态材料的制备和加工
过程中。
通过再结晶可以改善材料的性能和特性,满足不同应用领域对材料的要求。
再结晶也是固态材料学和材料科学研究的重要内容之一,对于探索材料的结构与性能关系、理解材料的微观机制和提高材料的性能具有重要意义。
钴的再结晶温度
钴的再结晶温度全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:钴是一种重要的金属元素,被广泛应用于电池、合金、催化剂等领域。
在工业生产和科学研究中,钴的再结晶温度是一个重要的参数,它直接影响着钴材料的性能和应用范围。
钴的再结晶温度是指在加热过程中钴材料发生再结晶的温度,再结晶是指材料在加热过程中失去原有的晶粒结构,重新排列形成新的晶粒结构。
再结晶过程会改变材料的晶体结构和晶粒大小,从而影响材料的硬度、强度和导电性等性能。
钴的再结晶温度取决于钴的晶体结构、晶粒大小、纯度等因素。
通常情况下,钴的再结晶温度在500℃到800℃之间,随着温度的升高,再结晶过程的速度会加快,但过高的温度会导致晶粒长大过快,影响材料的力学性能。
钴的再结晶温度可以通过实验方法来确定,常用的方法包括热处理实验、金相显微镜观察等。
在实验中,首先需要制备一定尺寸的钴试样,然后根据实际需求确定加热温度和时间,在恰当的条件下进行加热处理,最后通过金相显微镜观察材料的晶粒结构和尺寸变化,从而确定钴的再结晶温度。
钴的再结晶温度的确定对于钴材料的制备和应用具有重要意义。
在工业生产中,了解钴的再结晶温度可以帮助优化材料的热处理工艺,提高材料的性能和使用寿命。
在科学研究中,钴的再结晶温度也是研究钴材料性能和结构的重要参数,为设计和制备新型材料提供参考依据。
钴的再结晶温度是一个重要的参数,直接影响着钴材料的性能和应用范围。
通过实验方法确定钴的再结晶温度,可以为钴材料的制备和应用提供重要参考,促进钴材料的发展和应用。
【字数不够,无法继续生成文章】第二篇示例:钴是一种重要的过渡金属元素,广泛应用于各种工业领域,如电池制造、合金制备、催化剂等。
钴具有优良的物理和化学性质,是一种非常稳定的金属。
在钴的应用过程中,再结晶是一个非常重要的工艺,可以改善材料的性能和结构。
再结晶是指在金属材料经过变形加工后,通过加热处理使其晶粒再生长,消除残余应力,去除硬化相,从而使材料恢复原有的结构和性能的过程。
再结晶过程
III. 再结晶后的晶粒长大
已有大量实验证实, 当含有较多弥散分布的粒 子时,Zener公式预测值远大于测量值,原因是 过低估算了第二相粒子的钉扎阻力。
24 20 Zener corelation Hunderi corelation simulation experiments
RC / r
16 12 8 4 0.00 0.04 0.08 0.12 0.16
II. 再结晶过程
四、再结晶温度及晶粒尺寸 1. 再结晶温度
再结晶起始温度及其确定的局限性:新晶粒须 满足一定的尺寸才可能被实验仪器探测到 再结晶完成温度:定义为1小时内完成95%再结 晶时所对应的温度 (1)实验确定 (2)理论推导 (3)经验估算 TR=(0.35∼0.40)Tm (4)查找手册或数据库
冷变形金属的再结晶
II. 再结晶过程
变形量对再结晶晶粒尺寸的决定性作用
同一材料中观察预变形量的重要作用
Ti G2,ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ冷拔后退火
再结晶过程仿真
冷变形金属的再结晶
一、单相材料的正常晶粒长大
(Normal Grain Growth,NGG)
NGG过程中,晶粒尺寸比较均匀,平均尺寸随时间 连续增大。 驱动力: 晶界能(晶界面曲率) --凸晶界倾向晶粒内部移动,凹晶界倾向晶粒外 部移动. 在达稳定状态之前,小于六边的晶粒有尺寸自发 减小以至消失的趋势;大于六边的大晶粒有自发 长大的趋势。
冷变形金属的再结晶
III. 再结晶后的晶粒长大
(2)极限晶粒尺寸 当第二相粒子的钉扎阻力与晶粒长大的驱动 力处于平衡状态时,晶粒长大将发生停滞,这时 的平均晶粒尺寸常称为极限晶粒尺寸RC。
Rc与第二相粒子参数之间存在定量关系
几种镍基高温合金再结晶问题的研究
几种镍基高温合金再结晶问题的研究随着工业技术的不断发展,镍基高温合金在航空航天、能源和化工等领域中扮演着越来越重要的角色。
然而,由于高温合金在高温环境下的使用条件非常苛刻,因此其再结晶问题成为了研究的热点之一。
在本文中,我将从几种不同的角度出发,对几种镍基高温合金再结晶问题的研究进行深入探讨。
1. 了解再结晶问题的基本概念再结晶是指在高温下,晶粒发生重组并形成新的晶粒结构的过程。
对于镍基高温合金来说,再结晶会导致材料的力学性能和耐热性能的下降,进而影响材料在高温环境下的使用效果。
研究镍基高温合金的再结晶问题具有重要的理论和应用意义。
2. 镍基高温合金再结晶的影响因素在对镍基高温合金再结晶问题展开研究时,需要考虑到多种影响因素。
合金中的合金元素类型和含量、再结晶诱发剂的存在、变形温度和速率等因素都会对再结晶过程产生影响。
通过深入研究这些影响因素的作用机制,可以更好地理解镍基高温合金再结晶问题的本质。
3. 目前的研究现状随着材料科学领域的不断发展,对镍基高温合金再结晶问题的研究也日益深入。
目前,学者们在再结晶核形成机制、再结晶晶粒长大规律、再结晶抑制方法等方面取得了许多重要成果。
这些研究成果为进一步深入解决镍基高温合金再结晶问题提供了重要的理论和实验基础。
4. 我的个人观点和理解在对几种镍基高温合金再结晶问题的研究中,我们应该注重理论和实践相结合,注重基础研究和应用开发相结合,以期能够真正解决这一问题。
我认为需要不断加强国际交流与合作,吸纳国际上的最新研究成果,以推动我国镍基高温合金再结晶问题研究水平的提升。
总结回顾通过对几种镍基高温合金再结晶问题的全面评估,我们不难发现,这一问题涉及到材料科学、力学、热学等多个学科,具有复杂性和研究价值。
只有通过深入钻研和持续努力,才能够为镍基高温合金再结晶问题的解决提供更为有力的支持。
在本文中,笔者从基本概念、影响因素、研究现状以及个人观点和理解这几个方面对几种镍基高温合金再结晶问题展开了深入探讨。
钴的再结晶温度-概述说明以及解释
钴的再结晶温度-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述钴是一种广泛应用于工业中的重要金属材料,其再结晶温度是研究钴材料性质和工艺加工过程中的重要指标。
再结晶是一种固态相变现象,指的是材料在高温条件下原子重新排列形成新的晶粒结构。
钴的再结晶温度是指在一定的加工条件下,钴材料达到再结晶状态所需要的温度。
本文旨在探讨钴的再结晶温度及其相关影响因素,以提供对钴材料性能和工艺加工的深入理解。
首先,我们将介绍钴的物理性质,包括钴的晶体结构、晶格参数和密度等方面的特点。
了解钴的物理性质对于研究其再结晶温度具有重要意义。
接着,我们将详细分析钴的结晶过程。
钴的结晶过程复杂且受多种因素影响,包括晶界迁移、位错滑移和再结晶核形成等。
通过深入研究钴的结晶过程,我们可以揭示再结晶温度形成的机理。
在探讨钴的再结晶温度的过程中,我们还将分析影响再结晶温度的因素。
这些因素包括加工变形程度、合金元素的存在、再结晶核的形成和晶界能等。
了解这些因素的影响可以帮助我们更好地控制钴材料的再结晶过程。
最后,我们将总结钴的再结晶温度的意义,并对实验结果进行分析。
通过实验数据的分析,我们可以得出有关钴材料再结晶温度的重要结论,并对其在实际应用中的潜在价值进行评估。
在本文的研究中,我们将通过理论分析和实验验证的方式来探究钴的再结晶温度。
相信本文的研究结果能够为钴材料的应用和工艺加工提供一定的参考,为相关领域的研究和开发提供有益的借鉴。
文章结构部分的内容可以参考以下写法:1.2 文章结构本文分为三个主要部分:引言、正文和结论。
引言部分概述了全文的主要内容和目的,介绍了钴的再结晶温度的重要性。
在文章结构中的第一部分,我们将提供对钴的再结晶温度进行概述,并介绍本文的目的。
正文部分将详细介绍钴的物理性质、钴的结晶过程以及影响钴再结晶温度的因素。
具体来说,我们将探讨钴的晶体结构、熔点、热导率等物理性质,以及钴在加热过程中经历的晶体结构变化。
同时,我们将分析影响钴再结晶温度的因素,如晶体缺陷、晶粒尺寸以及外界条件等。
再结晶
再结晶中文名称:再结晶英文名称:recrystallization定义:指经冷塑性变形的金属超过一定温度加热时,通过形核长大形成等轴无畸变新晶粒的过程。
应用学科:机械工程(一级学科);机械工程(2)_热处理(二级学科);机械工程(2)一般热处理名词(三级学科)以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布再结晶:当退火温度足够高、时间足够长时,在变形金属或合金的显微组织中,产生无应变的新晶粒──再结晶核心。
新晶粒不断长大,直至原来的变形组织完全消失,金属或合金的性能也发生显著变化,这一过程称为再结晶。
过程的驱动力也是来自残存的形变贮能(见图1)。
与金属中的固态相变[1]类似,再结晶也有转变孕育期,但再结晶前后,金属的点阵类型无变化。
再结晶核心一般通过两种形式产生。
其一是原晶界的某一段突然弓出,深入至畸变大的相邻晶粒,在推进的这部分中形变贮能完全消失,形成新晶核。
其二是通过晶界或亚晶界合并,生成一无应变的小区──再结晶核心。
四周则由大角度边界将它与形变且已回复了的基体分开。
大角度边界迁移时,核心长大。
核心朝取向差大的形变晶粒长大,故再结晶过程具有方向性特征。
再结晶后的显微组织呈等轴状晶粒,以保持较低的界面能。
开始生成新晶粒的温度称为开始再结晶温度,显微组织全部被新晶粒所占据的温度称为终了再结晶温度或完全再结晶温度。
再结晶过程所占温度范围受合金成分、形变程度、原始晶粒度、退火温度等因素的影响。
实际应用中,常用开始再结晶温度和终了再结晶温度的算术平均值作为衡量金属或合金性能热稳定水平的参量,称为再结晶温度。
动态再结晶:···随着变形量的增加,位错密度继续增加,内部储存能也继续增加。
当变形量达到一定程度时,将使奥氏体发生另一种转变—动态再结晶。
·动态再结晶的发生与发展,使更多的位错消失,奥氏体的变形抗力下降,直到奥氏体全部发生了动态再结晶,应力达到了稳定值。
静态再结晶:金属在热加工后,由于形变使晶粒内部存在形变储存能,使系统处于不稳定的高能状态,因此在变形随后的等温保持过程中,以变形储存能为驱动力,通过热活化过程再结晶成核和长大而再生成新的晶粒组织,使系统由高能状态转变为较稳定的低能状态,这个自发的过程就是静态再结晶。
地下水中矿物质再结晶的原因
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动态回复及再结晶
热加工时,硬化过程与软化过程是同时进行的,按其特征不同,可分为下述五种形式:
1
动态回复
2
动态再结晶
3
(2)是在温度和负荷联合作用下发生的。
4
亚动态再结晶
5
静态再结晶
6
静态回复
7
(4)、(5)是在变形停止之后,即在无负荷作用下发生的。
8
5.4.1 动态回复与动态再结晶
1 动态回复(图5.38)
图5.37 真应力—真应变曲线
01
02
3.动态回复时的组织变化
动态回复过程随变形的进行金属中的晶粒延伸成纤维状,而通过多边化或位错胞规整化形成大量的亚晶粒组织始终保持等轴状,即使形变量很大也是如此。这被解释为动态回复过程中亚晶界的迁移和多边化的结果。亚晶的尺寸及相互间位向差取决于金属类型、形变温度和应变速率。 亚晶平均直径d与T、ε的关系如下: 1/d = a + blog[εexp(Q/RT)] a、b为常数 动态回复所获得的亚稳组织可通过热变形后的迅速冷却而保留下来,其强度远远高于再结晶组织的强度。但若从高温缓冷下来,则将发生静态再结晶。 对于给定金属材料,动态回复亚晶粒的大小受形变温度和形变速率的影响:形变温度越高或形变速率越低,亚晶粒越大。 动态回复组织已成功地应用于提高建筑合金挤压型材的强度方面。
5.4 热变形与动态回复、再结晶
冷塑性变形引起的加工硬化,可以通过加热发生再结晶来加以消除。如果金属在再结晶温度以上进行压力加工,那么塑性变形所引起的加工硬化就可以立即被再结晶过程所消除。将金属或合金加热至再结晶温度以上进行的压力加工称为热加工。 在再结晶温度以下的加工称为冷加工。
在热加工过程中,金属内部同时进行着加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,它与上一章介绍的冷加工后退火时发生的再结晶是不尽相同的。有时在热加工过程中硬化和软化这两个因素不能刚好全部抵消。
金属材料的基础知识—金属的冷、热加工及再结晶(航空材料)
无
有
各向异性导致的铜板 “制耳”
(3)产生残余内应力
① 残余内应力:平衡于金属内部的应力,由金属内部不均匀变形引起。 ② 分类
宏观内应力-金属表层和心部变形不均匀; 微观内应力-相邻晶粒变形不均匀; 晶格畸变应力-位错等缺陷的增加造成,变形强化原因。
③ 残余内应力的危害 引起零件加工过程变形、开裂。 降低耐蚀性
自由锻
模锻
轧制
正挤压
反挤压
拉拔
冲压
多晶体的塑性变形
多晶体的塑性变形
晶内变形:许多个单晶塑性变形的总和 晶间变形:晶粒间的滑移和转动
晶粒越细
变形分散在更 多的晶粒内
晶界越多 越曲折
变形更 均匀
不利于裂 纹传播
不产生过分的 应力集中现象
断裂前发生较 大的塑性变形
晶粒越细,强度越高、塑性韧性越好
3. 塑性变形后金属的组织与性能
④ 残余内应力的消除或降低 —— 去应力退火
金属的冷热变形加工
一、金属的冷、热变形加工
1. 冷、热加工的概念及特征
概念 特征
热加工
在再结晶温度以上的塑性 变形(热变形)
金属材料产生的加工硬化 现象被消除,且变形抗力 小,加热可提高材料塑性
冷加工
在再结晶温度以下的塑性 变形(冷变形)
材料有加工硬化现象、变 形抗力大、低塑性材料变 形困难
单晶体的塑性变形方式:滑移和孪生。 最基本、最重要的变形方式
(1)滑移:
在切应力的作用下,晶体的两个部分之间沿一定晶面(滑移 面)和晶向(滑移方向)发生的相对移动。 ① 滑移原理
图1 晶体在切应力作用下的变形 a.未变形 b.弹性变形 c.弹塑性变形 d.塑性变形
再结晶名词解释
再结晶名词解释再结晶(recrystallization)是指在溶液中晶体生长过程的一种结晶形态,再结晶可分为亚稳晶型转变、逐渐成核和成长三个阶段。
通常认为当再结晶结束时,得到的晶体是亚稳晶型。
亚稳晶型的特点是随着继续生长而发生变化,其产生的过程叫再结晶,被再结晶的物质称为再结晶物。
与此相反的晶体生长状态叫初生。
再结晶过程可能伴随着杂质离子和生长基团的迁移,因此,通过对亚稳晶型的研究,对生长基团性质的研究,可以推测杂质迁移机理及杂质离子与生长基团间作用力。
再结晶的晶体有平面正方形、六角形和单斜方解石的立方体或八面体等几种,结晶温度越低,初始晶粒越大,晶体越不完整,杂质含量越高,就有可能发生“跳跃式”再结晶。
通常所说的再结晶现象实际上是指再结晶过程。
亚稳晶型的温度范围:再结晶是由固溶体向单晶的晶型转变,是合金凝固和组织演化的基础。
许多合金都存在再结晶现象。
再结晶温度范围越窄,所获得的晶体结构就越不完善。
在实际的生产中,合金熔液经过凝固后,仍然处于高温或长时间的缓慢冷却过程,只要没有强烈搅拌,没有超过固溶体的平衡转变温度,均匀而缓慢的冷却条件,往往不能使初生的奥氏体晶粒全部长大,导致过冷奥氏体仍旧保留残余应力,这样就会使过冷奥氏体晶粒在一定范围内逐渐长大,最终获得无应力或少应力的平衡组织,即过冷奥氏体再结晶组织。
但也有不同的原因造成再结晶温度过高,并且在某些情况下出现再结晶凝固之前过热,这将导致过冷奥氏体组织长大,所以一般是采用在再结晶温度区间进行控制冷却的方法,防止再结晶的发生。
具有典型再结晶组织的材料如高速钢等。
再结晶组织的特征是有大小不等的片状碳化物。
当组织发生再结晶时,位错运动加剧,亚稳态转变成稳态的热激活度增大,再结晶组织也得到了强化。
当再结晶温度较高时,再结晶组织中还会出现粗大的树枝状晶。
再结晶组织的显微硬度高于初始组织,但塑性和韧性比初始组织差。
再结晶组织的显微硬度随再结晶温度升高而降低,这是由于再结晶组织中的位错密度减小,阻碍了位错的运动,从而使晶格畸变率增大,导致显微硬度降低。
保温时间越长再结晶温度越低的原因
保温时间越长再结晶温度越低的原因为了更好地理解保温时间与再结晶温度之间的关系,我们首先需要了解再结晶的概念。
再结晶是指固态材料在受热或机械变形后,原子重新排列并形成新的晶粒结构的过程。
再结晶通常发生在固态材料的高温下,但保温时间越长,则再结晶温度越低。
那么,为什么保温时间越长再结晶温度越低呢?这涉及到材料的晶界和晶粒尺寸的变化。
在固态材料中,晶界是相邻晶粒之间的边界,晶界的存在对材料的性能有着重要影响。
晶界的形成和发展通常需要一定时间,而保温时间的延长可以提供更多的时间供晶界的形成和发展。
当保温时间足够长时,晶界的数量和长度会增加,晶粒的尺寸也会变大。
为什么晶界的形成和发展与再结晶温度有关呢?这涉及到晶界的能量和热力学稳定性。
晶界的存在使得晶体内部的原子排列不完美,从而增加了晶界的能量。
在高温下,材料的内部能量较高,晶粒内部原子的位置会不断发生变化,甚至会形成新的晶粒。
然而,晶界的形成和晶粒的生长是一个有能量代价的过程,所以在较低温度下,晶界的能量代价可能相对较高,不容易发生晶界的形成和晶粒的生长。
较长的保温时间可以提供更多的能量供晶界形成和存储,使得再结晶温度降低。
保温时间的延长还能够增加再结晶过程中的扩散速率。
扩散是指原子在固体中通过晶体点阵间的空隙移动的过程。
通过保温时间的延长,原子在固体中的扩散过程将变得更加容易和快速。
原子的迁移速度增加后,晶界的能量能更快地得到释放,导致再结晶温度的降低。
总结而言,保温时间对再结晶温度的影响主要有两个方面。
保温时间的延长可以增加晶界的数量、长度和晶粒的尺寸,从而提供更多的能量供晶界形成和晶粒生长。
保温时间的延长可以增加扩散速率,有助于晶界能量的释放和降低再结晶温度。
保温时间越长,再结晶温度越低。
个人观点和理解方面,我认为保温时间越长再结晶温度越低的原因在于材料内部能量的积累和释放。
长时间的保温使材料内部能量得以积累,有利于晶界能量的释放和晶粒尺寸的增长。
再结晶温度与熔点的关系
再结晶温度与熔点的关系再结晶温度与熔点的关系再结晶温度和熔点是材料科学中常见的两个概念,而两者之间也存在着一定的联系和差异。
本文将就再结晶温度和熔点进行详细的介绍,并探讨两者之间的关联。
一、再结晶温度再结晶温度是指在金属材料加工过程中,原先具有的晶体结构被破坏后形成新的结晶体的临界温度。
再结晶温度是金属材料加工中非常重要的参考参数,可以影响材料的性能和加工难度。
再结晶温度一般与材料的成分、组织结构、加工方式等因素有关。
二、熔点熔点是物质从固态进入液态的温度,也就是物质的转化温度。
对于一种固态物质而言,当温度升高,分子间的相互作用力会逐渐变弱,直到某一温度下分子间的相互作用力从固体状态显著减弱,从而转化为液体状态。
这个温度即为该物质的熔点。
三、再结晶温度与熔点的关系再结晶温度和熔点是两个重要的材料特性参数,在材料科学中有着不同的应用和意义。
从物理学角度来看,再结晶温度和熔点存在着一定的关联。
首先,两者均是物质结构发生变化的温度临界值,都可用来说明物质内部分子结构的变化。
其次,两者的取值都与材料的成分、粒度、结晶度等因素有关。
例如,高纯度金属的熔点通常比不纯的金属要高,而结晶度较好的材料其再结晶温度也较高。
此外,再结晶温度与熔点之间也存在着一些差异。
具体来说,再结晶温度低于熔点,代表了物质从固体状态进入液态状态的过程中,分子结构被破坏并且重新排列的阶段。
因此,在材料加工时,再结晶温度通常被用作指标来控制物质的结晶度和力学性能等重要特性。
最后,需要指出的是,对于一些特殊性质的材料,再结晶温度和熔点可能会有所不同。
例如,玻璃类材料没有明确的熔点,而熔化转变会在连续的温度区间内发生。
此时,再结晶温度可能不再适用,而需要采用其他参数来衡量材料结晶状态的变化。
综上所述,再结晶温度和熔点是材料科学中两个重要的参数,可以用来表征材料结构、力学性能等特性。
虽然两者存在着一定的差异和不同,但在理论上是可以相互联系和参照的。
再结晶温度与熔点的关系
再结晶温度与熔点的关系
再结晶温度和熔点是两个重要的物理性质,它们在材料科学中具有重要的意义。
再结晶温度是指晶体在加热过程中开始重新排列的温度,而熔点是指物质从固态转变为液态的温度。
这两个性质之间存在着一定的关系。
再结晶温度和熔点都与晶体的结构有关。
晶体的结构是由原子或分子的排列方式决定的,而这种排列方式又决定了晶体的物理性质。
因此,晶体的再结晶温度和熔点都与晶体的结构有关。
再结晶温度和熔点之间存在着一定的关系。
一般来说,晶体的熔点越高,其再结晶温度也越高。
这是因为晶体的熔点高,说明晶体的结构比较稳定,需要更高的温度才能打破其结构,使其重新排列。
因此,晶体的再结晶温度也相应地较高。
晶体的再结晶温度和熔点还与晶体的成分有关。
不同的元素或化合物具有不同的晶体结构和化学性质,因此它们的再结晶温度和熔点也不同。
例如,金属的熔点一般较低,而陶瓷的熔点则较高。
再结晶温度和熔点的关系还与晶体的制备方法有关。
不同的制备方法会对晶体的结构和性质产生影响,从而影响晶体的再结晶温度和熔点。
例如,通过快速冷却的方法制备的晶体,其结构比较紧密,熔点较高,再结晶温度也相应地较高。
再结晶温度和熔点是两个重要的物理性质,它们之间存在着一定的关系。
晶体的再结晶温度和熔点都与晶体的结构、成分和制备方法有关。
对于材料科学研究和应用,了解晶体的再结晶温度和熔点的关系,可以为材料的制备和性能调控提供重要的参考。
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再结晶
冷变形后的金属加热到一定温度后,在原来的变形组织中产生无畸变的新晶粒,而且性能恢复到变形以前的完全
软化状态,这个过程称为再结晶,其驱动力为冷变形时所产生的储能。
一、再结晶的形核与长大
1.形核(1)亚晶粒粗化的形核机制——一般发生在冷变形度大时
A.亚晶合并形核,适于高层错能金属
B.亚晶粒长大形核,适于低层错能金属通过亚晶合并和亚晶长大,使亚晶界与基体间的取向差增大,直至形成大
角度晶界,便成为再结晶的核心。
(2)原有晶界弓出的形核机制——一般发生在形变较小的金属中
2.长大
形核之后,无畸变核心与周围畸变的旧晶粒之间的应变能差是核心长大的驱动力,当各个新晶粒彼此接触,原来
变形的旧晶粒全部消失时,再结晶过程即告完成。
二、再结晶动力学
1.恒温动力学曲线
冷轧60%的含Si3.25钢的等温再结晶
(1)具有S形特征,存在孕育期
(2)再结晶速率开始时很小,然后逐渐加快,再结晶体积分数约为0.5时,速度达到最大值,随后逐渐减慢
(3)温度越高,转变速度越快。
2.Johnson-Mehl(约翰逊—梅厄)方程
已再结晶体积分数
N:形核速度
G:长大速度
退火保温时间3.Avrami(阿弗瑞米)方程:
:已再结晶体积分数k
n:系数
t:退火保温时间
阿弗瑞米方程较约翰逊—梅厄方程更为适用。
三、影响再结晶速率与再结晶温度的主要因素
通常把再结晶温度定义为经过严重冷变形的金属(ε>70%),加热1小时,再结晶体积占到总体积的95%的温度。
另外,有的文献把保温30~60min,开始发生再结晶或完成50%再结晶的温度定义为再结晶温度,因此,引用再结晶
温度时,必须注意它的具体条件。
对于工业纯金属,其起始再结晶温度与熔点之间存在下列关系:T再=(0.3~0.4)T熔
1.退火温度
N0、G0:常数
QN、QG:形核激活能和长大激活能
升高退火温度,将显著提高和G,再结晶速度加快。
2.变形程度
变形程度增高,再结晶速度加快,再结晶温度降低,并逐步趋于一稳定值。
例1:纯Zr 当面积缩减13%时,557℃完成等温再结晶需40h 当面积缩减51%时,557℃完成等温再结晶需16h。
例2:
3.微量溶质原子或杂质
提高金属的再结晶温度,降低再结晶速度
例:
4.第二相可能促进,也可能阻碍再结晶,主要取决于基体上第二相粒子的大小及其分布。
设粒子间距为,粒子直径为di:λ≥1μm,di≥0.3μm 第二相粒子降低再结晶温度,提高再结晶速度
λ<1μm,di≤0.3μm 第二相粒子提高再结晶温度,降低再结晶速度
例:
5.原始晶粒
原始晶粒细小使再结晶速度增加,再结晶温度降低。
6.加热速度
极快的加热或加热速度过于缓慢时,再结晶速度降低,再结晶温度上
升。
7.加热时间在一定范围内延长加热时间会降低再结晶温度
例:纯Al的加热时间与再结晶温度的关系:
四、再结晶后晶粒大小的控制
再结晶后晶粒尺寸d与G和之间存在下列关系:
上式表明:增大形核率或减小长大速率G可以得到细的再结晶晶粒
1.变形程度
对应于再结晶后得到特别粗大晶粒的变形程度称为“临界变形度”,一般为2-10%,当变形量超过临界变形度以
后,随变形度增加,再结晶晶粒变细。
2.原始晶粒大小
原始晶粒越细,再结晶后晶粒越细。
3.退火温度
当变形程度和保温时间一定时,退火温度越高,所得到的晶粒越粗大。
4.加热速度
加热速度很慢将使晶粒粗化
5.合金元素及第二相
在其他条件相同的情况下,凡延缓再结晶及阻碍晶粒长大的合金元素或杂质均使金属再结晶后得到细晶粒组织。
五、再结晶全图
将变形程度、退火温度与再结晶后晶粒大小的关系(保温时间一定)表示在一个立体图上,就构成了“再结晶全
图”。
,
六、再结晶织构
1.定义:冷变形金属在再结晶过程中形成的织构。
2.形成理论:定向生长理论、定向成核理论
,
七、退火孪晶
面心立方金属和合金(如铜、黄铜、不锈钢等)经加工及再结晶退火
后,经常在再结晶退火组织中发现孪晶。
其形成与层错能有关。
Cu和奥氏体钢等层错能低,易形成孪晶。
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)而出现堆垛层错而造成的。
{111}面:孪晶带。