《塑性變形》PPT課件

《《塑性變形》PPT課件》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、8.2回復(fù)與再結(jié)晶112/11晶粒組織位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)缺陷密度殘余應(yīng)力畸變能升高，使材料處于熱力學(xué)不穩(wěn)定的高自由能狀態(tài)。經(jīng)塑性變形的材料具有自發(fā)恢復(fù)到變形前低自由能狀態(tài)的趨勢(shì)。塑性變形組織、應(yīng)力、能量狀態(tài)、性能8.2.1冷變形金屬在加熱時(shí)的組織與性能變化28.2.1.1顯微組織的變化組織無(wú)變化，亞結(jié)構(gòu)、性能變化無(wú)畸變等軸新晶粒取代變形組織過(guò)程再結(jié)晶后晶粒長(zhǎng)大(1)強(qiáng)度與硬度：回復(fù)時(shí)變形金屬位錯(cuò)密度很高，再結(jié)晶后位錯(cuò)密度顯著降低。(2)電阻：點(diǎn)缺陷所引起的點(diǎn)陣畸變會(huì)使傳導(dǎo)電子產(chǎn)生散射，提高電阻率。退火使缺陷密度降低，

2、則電阻率下降。(3)內(nèi)應(yīng)力：回復(fù)階段消除大部或全部的宏觀內(nèi)應(yīng)力，而微觀內(nèi)應(yīng)力則只有通過(guò)再結(jié)晶方可消除。(4)亞晶粒尺寸：亞晶粒尺寸在回復(fù)前期變化不大，接近再結(jié)晶時(shí)顯著增大。(5)密度：密度在再結(jié)晶階段急劇增高，除與前期點(diǎn)缺陷數(shù)目減小有關(guān)外，主要是在再結(jié)晶階段中位錯(cuò)密度顯著降低所致。(6)儲(chǔ)能的釋放：回復(fù)時(shí)釋放的儲(chǔ)存能較小，再結(jié)晶晶粒出現(xiàn)的溫度對(duì)應(yīng)于儲(chǔ)能釋放曲線的高峰38.2.1.2性能的變化8.2.2.1回復(fù)動(dòng)力學(xué)8.2.2回復(fù)4R為屈服強(qiáng)度回復(fù)率R=(σm-σr)／(σm-σ0)其中σmσrσ0分別代表變形

3、后(回復(fù)前)，回復(fù)后和完全退火后(變形前)的屈服強(qiáng)度?；貜?fù)時(shí)剩余應(yīng)變硬化分?jǐn)?shù)(1-R)(1-R)愈小，即R愈大，則表示回復(fù)程度愈大。冷變形金屬退火時(shí)，顯微組織和力學(xué)性能無(wú)明顯變化，內(nèi)應(yīng)力大幅度下降，此過(guò)程為回復(fù)5(1)初期的回復(fù)速率很大，隨后即逐漸變慢，直到趨近于零，溫度升高，起始回復(fù)速率加快；(2)每一溫度的回復(fù)程度有一極限值，退火溫度愈高，極限值也愈高，達(dá)到此極限值所需時(shí)間縮短；(3)預(yù)變形量愈大，起始的回復(fù)速率愈快；(4)晶粒尺寸減小有利于回復(fù)過(guò)程的加快。(5)無(wú)孕育期回復(fù)動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)56回復(fù)特征可用一級(jí)

4、反應(yīng)方程來(lái)表達(dá)：t為恒溫下的加熱時(shí)間；x為冷變形導(dǎo)致的性能增量經(jīng)加熱后的殘留分?jǐn)?shù)；c為與材料和溫度有關(guān)的比例常數(shù)；c值與溫度的關(guān)系具有典型的熱激活過(guò)程的特點(diǎn)，可由著名的阿累尼烏斯(Arrhenius)方程來(lái)描述：式中，Q為激活能；R為氣體常數(shù)；T為絕對(duì)溫度；C0為比例常數(shù)。將(5.18)式代入(5.17)一級(jí)反應(yīng)方程中并積分，得(8.17)(8.18)7式中，A為常數(shù)。作lnt-1／T圖，如為直線，則由直線斜率可求得回復(fù)過(guò)程的激活能。x0表示開(kāi)始時(shí)性能增量的殘留分?jǐn)?shù)在不同溫度下，如以回復(fù)到相同程度作比較，此時(shí)

5、上式的左邊為一常數(shù)，兩邊取對(duì)數(shù)，可得實(shí)驗(yàn)表明，冷變形鐵有不同的激活能值短時(shí)間回復(fù)時(shí)激活能與空位遷移能相近長(zhǎng)時(shí)間回復(fù)時(shí)激活能與自擴(kuò)散激活能相近回復(fù)機(jī)制不是單一的(8.19)8.2.2.2回復(fù)機(jī)制低溫回復(fù)點(diǎn)缺陷遷移、點(diǎn)缺陷密度降低；點(diǎn)缺陷遷移至表面或晶界空位與間隙原子結(jié)合點(diǎn)缺陷與位錯(cuò)交互作用，使位錯(cuò)攀移空位聚集成空位片并崩塌成位錯(cuò)環(huán)中溫回復(fù)位錯(cuò)滑移運(yùn)動(dòng)和重新分布，亞結(jié)構(gòu)變化；同一滑移面上異號(hào)位錯(cuò)相互吸引而抵消位錯(cuò)偶極子的兩根位錯(cuò)線相消812/11高溫回復(fù)位錯(cuò)滑移、攀移形成多邊化結(jié)構(gòu)9多邊化過(guò)程的驅(qū)動(dòng)力—應(yīng)變能的下

6、降多邊化過(guò)程產(chǎn)生的條件—塑性變形使點(diǎn)陣彎曲；滑移面上有同號(hào)刃型位錯(cuò)塞積；溫度較高使位錯(cuò)攀移刃型位錯(cuò)滑移攀移產(chǎn)生結(jié)果：（1）使滑移面上不規(guī)則的位錯(cuò)重新分布，刃型位錯(cuò)垂直排列成墻，顯著降低位錯(cuò)的彈性畸變能，此溫度范圍內(nèi)有較大的應(yīng)變能釋放。（2）形成沿垂直于滑移面方向排列并具有一定取向差的位錯(cuò)墻(小角度亞晶界)，以及由此所產(chǎn)生的亞晶，即多邊化結(jié)構(gòu)。9stope8.2.3再結(jié)晶冷變形后的金屬加熱到一定溫度之后，在原變形組織中重新產(chǎn)生了無(wú)畸變的新晶粒，性能發(fā)生明顯的變化并恢復(fù)到變形前的水平，這個(gè)過(guò)程稱之為再結(jié)晶。再結(jié)晶

7、是顯微組織重構(gòu)的過(guò)程，非相變過(guò)程。再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力是變形金屬經(jīng)回復(fù)后未被釋放的儲(chǔ)存能(相當(dāng)于變形總儲(chǔ)能的90％)。108.2.3.1再結(jié)晶過(guò)程形核與長(zhǎng)大a形核以多邊化形成的亞晶為基礎(chǔ)形核11(1)晶界弓出形核機(jī)制變形量小于20%的金屬12對(duì)一個(gè)任意曲面，可定義兩個(gè)主曲率半徑r1、r2，當(dāng)這個(gè)曲面移動(dòng)時(shí)，有若該曲面為一球面，則r1=r2=r，而設(shè)dV為弓出的晶界由位置I移到位置Ⅱ時(shí)掃過(guò)的體積；dA為其表面積；ΔG為由此而引起的單位體積總的自由能變化；γ為晶界的表面能；Es為冷變形晶粒中單位體積的儲(chǔ)存能；假定晶界掃

8、過(guò)體積的儲(chǔ)存能全部釋放，則晶界弓出時(shí)單位體積的自由能變化為晶界弓出形核的能量條件即晶界弓出形核時(shí)再結(jié)晶核心保持初始亞晶取向13CC（a）亞晶遷移機(jī)制14(2)亞晶形核機(jī)制變形量很大、層錯(cuò)能低的金屬中以此機(jī)制形核網(wǎng)絡(luò)位錯(cuò)結(jié)構(gòu)，位錯(cuò)密度較高的亞晶界，其兩側(cè)亞晶的位向差較大，在加熱過(guò)程中容易發(fā)生界面遷移（通過(guò)位錯(cuò)滑移、遷移）并逐漸變?yōu)榇蠼蔷Ы纾勺鳛樵俳Y(jié)晶核心長(zhǎng)大，再結(jié)晶核心保持初始亞晶取向。1415(2