回复再结晶晶粒长大

M
2
D
K1
1 D
exp(
Qm
/(RT
))
式中，K1为常数，将上式积分可得：
2
2
Dt D0 K2 (Qm /(RT))t
2
2
或：
lg( Dt
t
D
0
)
lg
K
2
Qm 2.3RT
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3.4晶粒长大及其他结构变化
(2)时间 在一定温度下晶粒长大速度可写成：
上式积分，可得：
dD dt
M
系，n 1 。
Dt
Kt n 关
2
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3.4晶粒长大及其他结构变化
(3)第二相粒子
由前知，第二相粒子对界面迁移有约束力
F阻＝
3f 2r
，会阻碍界面迁移、
晶粒长大。此时，晶粒长大有一极限尺寸，由界面迁移的驱动力和约束
力的平衡所确定。
可导出：
P驱＝F阻
2 ＝3 f
DL 2r
4r DL
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3.4晶粒长大及其他结构变化
➢发生反常晶粒长大或二次再结晶有以下三个基本条件，即稳定基体、 有利晶粒和高温加热。
1) 稳定基体
一次再结晶完成后发生晶粒长大，长大过程中由于某些因素的阻碍， 大部分晶粒长大缓慢，以致在晶粒长大结束时，整体上形成稳定的细 晶粒基体。阻碍长大的因素有：
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3.4晶粒长大及其他结构变化
(4)表面热蚀沟
padx b 2da
可导出
：
p
2
b da
/
dx
a
因 da / dx tg b / 2 s
代入10-46，得到：
p
2 b tg
2 b
由驱动力与阻力相a 等，可a以s 确定晶粒长大的极限尺寸，
2
b
＝
2 b
DL a s
说明薄板材料中晶粒的极限尺寸与薄板的厚度成正比。愈薄的材料其 极限尺寸也愈小。
回复和再结晶
- -关于晶粒长大的相关知识
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3.4晶粒长大及其他结构变化
一. 概述
➢再结晶完成后，形成新的、细小的、无畸变的等轴晶粒。 继续加热或等温下保持会发生晶粒长大，引起一些性能变 化，如强度、塑性、韧性均会下降；
➢此外，伴随晶粒长大，还发生其他结构上的变化，如再 结晶织构；
3f
说明晶粒长大的极限平均直径决定于第二相粒子的尺寸及其体积分数。 粒子尺寸愈小，粒子的体积分量愈大，极限的平均晶粒尺寸也愈小。
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3.4晶粒长大及其他结构变化
(4)表面热蚀沟 金属在高温下长时间加热时，晶界与表面相交处为达到表面张力间的相 互平衡，以趋向于热力学稳定状态，将会通过表面原子的扩散过程形成 图11-35所示的热蚀沟。
➢此时，曲率半径无限大，驱动力为零，同时界面张力平衡，因而晶粒 不再长大。
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Hale Waihona Puke 3.4晶粒长大及其他结构变化
二. 正常晶粒长大
➢如晶粒未达到六边形形状，为保持界面张力平衡，维持120°交角，则 边数小于6的晶粒形成外凸的界面，边数大于6的晶粒则具有内凹的界面， 如图10-24所示。
➢在界面曲率驱动力作用下，界面向曲率中心迁移，结果，大于六边形 的晶粒将长大，而小于六边形的晶粒则缩小并消失。
(1)弥散第二相粒子阻碍界面迁移、晶粒长大。 (2)形变织构引起再结晶时的再结晶织构，晶粒间位向接近，位 向差很小，因而界面迁移率低，阻碍晶粒长大。 (3)薄板材料有表面热蚀沟存在，阻碍界面迁移、晶粒长大。
➢晶粒长大有两种型式－正常晶粒长大和反常晶粒长大 （也称为二次再结晶）；
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3.4晶粒长大及其他结构变化
二. 正常晶粒长大
➢正常晶粒长大是在再结晶完成后继续加热或保温过程中， 在界面曲率驱动力的作用下，晶粒发生均匀长大的过程；
➢金属基体体积中，晶粒尺寸分布均匀，连续增大，以给定 尺寸的晶粒数目ni或所占面积Si与晶粒尺寸Di关系作图如图 所示 ；
当界面张力保持平衡，有以下关系：
b 2 s sin
近似有 ：
sin tg b 2 s
对于薄板材料，当热蚀沟形成，如果晶界自蚀沟处移开，就会增大晶 界面积而增加晶界能。这就产生一约束晶界移动的阻力，设单位晶界 面积作用的阻力为p，则在厚度a，单位宽度晶界上的阻力为pa，如晶 界移动dx，晶界面积增加2da，克服阻力所作的功与增加的晶界能相等， 即
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3.4晶粒长大及其他结构变化
二. 正常晶粒长大
➢晶粒长大是界面迁移过程，以界面曲率为驱动力，弯曲界面向其曲率 中心的方向移动，以减少曲率，降低能量；
➢在三个晶粒相邻接的情况下，必须保证界面张力平衡的要求，单相合 金或纯金属在三晶粒会聚处，界面交角成120°时，界面张力达到平衡， 因此，晶粒长大达到的稳定形状应是规则六边形，具有平直界面，交角 互成l 20°角，如图11-23所示
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3.4晶粒长大及其他结构变化
三. 正常晶粒长大的影响因素
(1)温度
➢温度影响界面迁移速度；温度愈高，界面迁移速度愈大，因而晶粒长 大速度也越快。
如晶粒长大速度以晶粒平均直径 D 增大的速度( D / dt )表示，界面曲率 近似以 D 代表，则晶粒长大速度与温度有以下关系：
dD dt
2
D
K1
1 D
2
Dt
2
D0
K 't
D0 为恒定温度下起始平均晶粒直径，Dt为经时间t后的平均晶粒直径， K’为常数，如 Dt 远大于D0，上式中D0可忽略不计，则由上式可导出：
1
Dt Ct 2
即正常晶粒长大时，一定温度下，平均晶粒直径随保温时间的平方
根而增大，当有阻碍界面移动的其他因素存在时，有关
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3.4晶粒长大及其他结构变化
四. 反常晶粒长大
➢反常晶粒长大是在一定条件下，继晶粒正常、均匀长大后发生的晶粒 不均匀长大的过程。
➢长大过程中，晶粒尺寸相差悬殊，少数几个晶粒择优生长；逐渐吞并 周围小晶粒，直至这些择优长大的晶粒互相接触；周围细小晶粒消失， 全部形成粗大晶粒，过程结束，如图11-26所示。
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3.4晶粒长大及其他结构变化
➢不均匀长大中晶粒尺寸分布曲线如图11-27所示。
可以看出，晶粒尺寸分布曲线的特征是有两 个相距很宽的极大点，代表两组尺寸明显不 同的晶粒。 长大过程中，长大晶粒的尺寸及其所占面积 连续增加，而其他晶粒的尺寸保持不变，其 数目或面积减少。两组晶粒尺寸的差别逐渐 增大，最后全部形成大晶粒。 在不均匀长大中，少数大晶粒相当于核心， 吞并其他晶粒而长大，故此过程也叫二次再 结晶。