材料的形变和再结晶

主要包含弹性、粘弹性、塑性变形、回复、再结晶、冷热变形等。希望可以对大家有所帮助。

材料的形变和再结晶

5.1弹性和粘弹性

弹性

本质：外力去除后，原子会恢复其原来的平衡位置，变形完全消失。

特征：①可逆变形；②应力、应变保持单值线性函数关系；③服从胡克定律第四章

正应力下

切应力下

弹性模量：E，表征晶体中原子间结合力强弱的物理量

弹性的不完整性

包申格效应：同向加载（弹性极限）升高，反向加载下降

弹性后效：弹性极限内，应变滞后于外加应力，并与时间有关

弹性滞后

加载线与卸载线不重合而形成一闭合回线

内耗：弹性滞后，加载时消耗于材料的变形功大于卸载时材料恢复释放的功，多余的部分被材料内部所消耗。大小用弹性滞后环的面积度量。

循环韧性

粘弹性

变形形式：弹性变形、塑性变形、粘性流动

粘性流动：指非晶态固体和液体在很小外力作用下发生无确定形状的流变，并在外力去除后形变不能恢复。

特点：应变落后于应力

5.2晶体的塑性变形

特点：不可逆的永久变形

单晶体的塑性变形

常温、低温

滑移（主要）：①不均匀，集中在某些晶面上；②平移滑动相对滑动两部分晶体位向关系不变；③；④滑移线与应力轴成一定角度；滑移线先于滑移面出现

孪生

特点：①取向不同②均匀切变③两部分镜面对称

孪晶：变形（机械）、生长、退火

扭折

高温

扩散性变形

晶界滑动

晶界移动

多晶体的塑性变形

晶粒取向的影响

晶界的影响

合金的塑性变形

单向固溶体合金的塑性变形

多相合金的塑性变形

塑性变形对材料组织与性能的 影响

1.显微组织的变化

2.亚结构变化

3.性能变化

4.形变织构

5.残余应力

宏观残余应力

微观残余应力

点阵畸变（80%~90%）

5.3回复和再结晶

冷变形金属在加热时组织与性能的变化

回复

1.回复动力学 特点:①无孕育期②一定T下，初期回复速率很大，随后逐渐变慢直至趋于0③退火温度越高，回复程度极限值越高，达到它所需时间越短④预变形量越大，起始回复速率越快

回复机制

a.低温回复：点缺陷

b.中温回复：位错及部分点缺陷

c.高温回复：位错

再结晶

再结晶过程

a.形核

1.晶界弓出形核

2.亚晶形核

①亚晶合并机制

②亚晶迁移机制

b.长大

再结晶动力学：①有孕育期②开始速度很慢

再结晶温度及其影响因素

冷变形开始进行再结晶的最低温度

影响因素

a.变形程度的影响

b.原始晶粒尺寸

c.微量溶质原子

d.第二相粒子

e.再结晶退货工艺参数

再结晶后的晶粒大小

a.变形度的影响

b.退火温度的影响

晶粒长大

1.晶粒正常长大及其影响因素

自发过程；驱动力：降低其总界面能

影响因素

a.温度

b.分散相粒子

c.晶粒间的位相差

d.杂质与微量合金元素

异常晶粒长大（二次再结晶）：驱动力：界面能的降低

再结晶退火后的组织

再结晶退火后的晶粒大小取决于预先变形度和退火温度

再结晶织构

具变形织构的金属经再结晶后的新晶粒任具择优取向

与原变形织构：①相一致；②原有织构消失取而代之以新的织构；③原有织构消失不再形成新的织构

形成机制：定向生长理论（取向不同)；定向形核理论（相一致）

5.4热变形与动态回复、再结晶

再结晶温度是区分冷热加工的分界线

热加工：再结晶温度以上

冷加工：再结晶温度以下又不加热

温加工：变形温度低于再结晶温度高于室温

动态回复

动态再结晶

热加工对室温力学性能的影响：热加工不会发生加工硬化；可消除铸造中的某些缺陷（气孔、输送焊合）；改善夹杂物和脆性物的形状及分布；消除部分偏析；破碎粗大柱状晶、树枝晶为细小、均匀等轴晶。

蠕变机制：a、位错（回复）蠕变b、扩散蠕变c、晶界滑动蠕变

超塑性：材料在一定条件下进行热变形，可获得生长率达500%~2000%的均匀塑性变形且不发生缩颈现象。