晶粒生长

讨论：
①当f愈大时则DL愈小 ②当f一定时，d愈大则晶界移动时与夹杂
物相遇的机会就越少，于是DL愈大
三. 二次再结晶
(或称异常长大和晶粒不连续长大)
1.定义：二次再结晶是少数巨大晶粒在细晶消耗时 成核长大的过程（当正常的晶粒长大过程停止后， 个别具有多边界的大晶粒以自身为核心不断吞并 周围小晶粒而异常长大的过程为二次再结晶）
r1 r2 △G —跨越一个弯曲界面的自由能变化
V —摩尔体积
❖晶体生长速率：
u

RT
[ V
源自文库(1

1
S
)]exp
( H )
Nh RT r1 r2
R RT
u T ; u 1
3.判断晶粒长大几何学的三个原则：
⑴晶界上有晶界能的作用，因此晶粒形成一个在几 何学上与肥皂泡沫相似的三维阵列
结论：晶粒生长是晶界移动的结果，而不是简单的小 晶粒之间的粘结；晶粒生长取决于晶界移动的速率。
如图9-18：
A、B晶粒之间由于曲率不同而产生的压差为:
P ( 1 1 )
由热力学知系统只做膨r胀1 功r2时：G ST VP
当温度不变时 G VP V ( 1 1 )
一. 初次再结晶
1.定义：在已发生塑性形变的基质中出现新生 的无应变晶粒的成核和长大过程
2.推动力：基质塑性变形所增加的能量
二. 晶粒生长(晶粒长大)
1.定义：无应变的材料在热处理时，平衡晶粒 尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的 过程
2.推动力：晶界两边物质的自由能之差△G是使 晶界向曲率中心移动的驱动力
2.推动力：大晶粒界面与邻近高表面能和小曲率半 径的晶面相比有较低的表面能
3.晶粒生长与二次再结晶的异同点：
相同点：二者的推动力均为界面两侧质点的自由 能之差，都是通过界面的迁移
不同点：
晶粒生长
二次再结晶
晶粒平均尺寸增长 不存在晶核，晶界处于平衡状态 界面上无应力
存在 气孔在晶界上或晶界交汇处
第四节 晶粒生长与二次再结晶
再结晶与晶粒长大是与烧结并行的高温动 力学过程，特别是晶粒长大与二次再结晶过程 往往与烧结中、后期的传质过程是同时进行的。 它对烧结过程和烧结体的显微结构和性能有不 可忽视的影响。 晶粒生长:无应变的材料在热处理时，平衡晶 粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续长大的 过程.
⑶ 引入适当添加剂
6.不良结果(危害)：
大晶粒内出现隐裂纹，导致材料机、电性能恶化
四.晶界在烧结中的作用
⑴ 晶界是气孔通向烧结体外的主要扩散通道 ⑵ 晶界上溶质的偏聚可以延缓晶界的移动，加速
坯体致密化 ⑶ 离子晶体中，晶界是阴离子的快速扩散通道
❖K—常数
❖D0—t=0时的晶粒平均尺寸
晶粒生长后期 1
D D0 D Kt 2
1
❖logD—t作图为一直线，其斜率为 2
4.影响晶粒生长的因素：
图示1 图示2
⑴第二相夹杂物(杂质、气孔)影响—阻碍作用
当气孔汇集在晶界上时，晶界移动可能出现的 三种情况:
❖晶界移动被气孔或杂质所阻挡，使正常的晶粒 长大终止
⑵从一个三界汇合点延伸至另一个三界汇合点的晶 界都有一定曲率，表面张力使晶界移向其曲率中心
⑶在晶界上的第二相夹杂物(杂质或气泡)，如果它们 在烧结温度下不与主晶相形成液相，则将阻碍晶界 移动
由许多颗粒组成的多晶体 界面移动情况如右图所示
❖ 晶粒长大定律：
dD dt

K D

D2

D0 2

Kt
❖D—时间t时的晶粒直径
个别晶粒异常长大 大晶粒是二次再结晶的晶核
界面上有应力
气孔被包裹到晶粒内部
4.二次再结晶产生的原因：
⑴ 原始粒度不均匀，存在个别大晶粒 ⑵ 烧结温度偏高或烧结速率太快 ⑶ 成型压力不均，局部有不均匀液相
5.避免二次再结晶采取的措施：
⑴ 合理选择原料的粒度，提高粒度均匀性，减少 产生大颗粒的可能
⑵ 控制温度抑制晶界移动速率，避免晶界移动过 快
❖晶界带动气孔或杂质以正常速度移动，使气孔 保持在晶界上，并可利用晶界的快速通道排除，
坯体继续致密化
❖晶界越过气孔或杂质，产生二次再结晶，把气 孔包入晶体内部
⑵有少量液相出现在晶界上—少量液相抑制晶粒 长大
5.极限晶粒直径：
DL—晶粒正常生长时的极限尺寸
DL d f
d—夹杂物或气孔的平均直径 f—夹杂物或气孔的体积分数