東北大學(xué)物理冶金基礎(chǔ)復(fù)習(xí)大綱

1、物理冶金基礎(chǔ)課程主要內(nèi)容第一章金屬的晶體結(jié)構(gòu)1、金屬的通性1）良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性2）正的電阻溫度系數(shù)3）不透明、金屬光澤4）良好的延展性2、晶體與非晶體1）晶體含義晶體是由許多質(zhì)點(diǎn)（包括原子、離子或分子）在三維空間作有規(guī)則的周期性重復(fù)排列而構(gòu)成的固體，非晶體則不呈這種周期性的規(guī)則排列。2）晶體與非晶體的區(qū)別：根本區(qū)別：質(zhì)點(diǎn)是否在三維空間作有規(guī)則的周期性重復(fù)排列。晶體熔化時(shí)具有固定的熔點(diǎn),而非晶體無(wú)明顯熔點(diǎn),只存在一個(gè)軟化溫度范圍。 晶體具有各向異性,非晶體呈各向同性。3）單晶體與多晶體 單晶體 質(zhì)點(diǎn)按同一取向排列。由一個(gè)核心（稱為晶核）生長(zhǎng)而成的晶體 多晶體 通常由許多不同位向的小晶體(晶粒）

2、所組成。晶粒與晶粒之間的界面稱為晶界, 多晶體材料一般顯示出各向同性假等向性。3、空間點(diǎn)陣和晶胞1） 陣點(diǎn) 將構(gòu)成晶體的實(shí)際質(zhì)點(diǎn)（原子、離子、分子）抽象成純粹的幾何點(diǎn)稱為陣點(diǎn)。2）空間點(diǎn)陣 陣點(diǎn)在空間呈周期性規(guī)則排列，并具有等同的周圍環(huán)境的模型。3）晶格（空間格子）作許多平行的直線把陣點(diǎn)連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)三維的幾何格架稱為晶格。4）晶胞定義在空間點(diǎn)陣中，能代表空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的小平行六面體。整個(gè)空間點(diǎn)陣可由晶胞作三維的重復(fù)堆砌而構(gòu)成。晶胞參數(shù) 晶胞三條棱邊的邊長(zhǎng)a、b、c及晶軸之間的夾角、稱為晶胞參數(shù)。 4、晶面指數(shù)與晶向指數(shù)1）晶 向晶體中的某些方向，涉及到晶體中原子的位置，原子列方向，表示

3、的是一組相互 平行、方向一致的直線的指向。2）晶面晶體中原子所構(gòu)成的平面。國(guó)際上通用的是用密勒指數(shù)表示晶面及晶向。 晶向指數(shù)晶面指數(shù)。enjeen3）金屬的三種典型晶體結(jié)構(gòu) 密排六方hcp：密排面為（0001） ABABAB 面心立方fcc：密排面為111 ABCABCABC 體心六方bcc：密排面為（100） ABABAB4）配位數(shù)和致密度配位數(shù)致密度5）晶體結(jié)構(gòu)中的間隙八面體間隙四面體間隙6）同素異晶性（多型性） 當(dāng)外界條件（溫度、壓力）改變時(shí)，元素的晶體結(jié)構(gòu)可以發(fā)生轉(zhuǎn)變，這種性能稱作同素異晶性，或稱多型性，這種轉(zhuǎn)變則稱為同素異晶轉(zhuǎn)變或多型性轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變 的產(chǎn)物叫同素異晶體。第二章合金相結(jié)構(gòu)

4、1、固 溶 體1）固溶體的類型置換固溶體間隙固溶體2）影響置換固溶體固溶度的因素 原子尺寸化學(xué)親和力（電負(fù)性） 電子濃度（原子價(jià)）晶體結(jié)構(gòu)有序化3）有序化對(duì)合金性能的影響： 通常提高硬度、強(qiáng)度、降低塑性有序強(qiáng)化； 電阻降低； 影響鐵磁性； 影響彈性性質(zhì) 2、固溶體的性質(zhì)1）固溶強(qiáng)化固溶體的強(qiáng)度總是比組成它的純組元高，且隨溶質(zhì)原子濃度增加，強(qiáng)度也增加。2）改變物理、化學(xué)性質(zhì) 3）改變點(diǎn)陣常數(shù)4）金屬間化合物（中間相）第三章空位與位錯(cuò)1、空位 空位和間隙原子經(jīng)常是同時(shí)出現(xiàn)和同時(shí)存在的兩類點(diǎn)缺陷，原子作熱振動(dòng)，一定溫度下原子熱振動(dòng)能量一定，呈統(tǒng)計(jì)分布，在瞬間一些能量大的原子克服周圍原子對(duì)它的束縛，遷

5、移至別處，形成空位?？瘴恍纬梢瘘c(diǎn)陣畸變，亦會(huì)割斷鍵力，故空位形成需能量，空位形成能（EV）為形成一個(gè)空位所需能量。2、空位的熱力學(xué)分析 點(diǎn)缺陷與線、面缺陷的區(qū)別之一是后者為熱力學(xué)不穩(wěn)定的缺陷，而點(diǎn)缺陷是熱力學(xué)穩(wěn)定的缺陷。在一定溫度下，晶體中有一定平衡數(shù)量的空位和間隙原子，其數(shù)量可近似算出。 3、空位的性質(zhì)1）晶體中空位在熱力學(xué)上是穩(wěn)定的，一定溫度T對(duì)應(yīng)一平衡濃度C；2）C與T呈指數(shù)關(guān)系，溫度升高，空位濃度大大增大 ；3）空位形成能EV大，空位濃度小 。4、過(guò)飽和空位 給定溫度下，晶體中存在一平衡的空位濃度。5、產(chǎn)生過(guò)飽和空位條件 1）高溫淬火2）塑性變形 3）高能粒子輻射 4）形成金屬間化合

6、物 6、空位的遷移 空位在晶體中的分布是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，其不斷地與周圍原子交換位置，使空位移動(dòng)所必需的能量，叫空位移動(dòng)能Em。空位移動(dòng)所造成的原子遷移，即金屬晶體中的自擴(kuò)散。自擴(kuò)散激活能相當(dāng)于空位形成能與移動(dòng)能的總和。 7、空位對(duì)金屬性能的影響 1）對(duì)電阻的影響 （空位引起點(diǎn)陣畸變，使傳導(dǎo)電子受到散射，產(chǎn)生附加電阻）2）對(duì)力學(xué)性能的影響3）對(duì)高溫蠕變的影響 8、位錯(cuò)的基本類型及特征1）刃型位錯(cuò)特征：刃型位錯(cuò)有一額外半原子面 ；位錯(cuò)線不一定是直線，可以是折線或曲線，但刃型位錯(cuò)線必與滑移矢量垂直，且滑移面是位錯(cuò)線和滑移矢量所構(gòu)成的唯一平面； 位錯(cuò)周圍的點(diǎn)陣發(fā)生彈性畸變，既有正應(yīng)變，又有切應(yīng)變 ；位錯(cuò)

7、是一管道 。2）螺型位錯(cuò)特征： 螺型位錯(cuò)無(wú)額外半原子面，原子錯(cuò)排呈軸對(duì)稱 ；螺型位錯(cuò)與滑移矢量平行，故一定是直線 ；位錯(cuò)線的移動(dòng)方向與晶塊滑移方向互相垂直。3） 混合位錯(cuò) 位錯(cuò)線上任一點(diǎn)的滑移矢量相同，但兩者方向夾角呈任意角度 。4）柏氏矢量b的物理意義 表征位錯(cuò)線的性質(zhì) b表征了總畸變的積累 b表征了位錯(cuò)強(qiáng)度 同一晶體中b大的位錯(cuò)具有嚴(yán)重的點(diǎn)陣畸變，能量高且不穩(wěn)定。 位錯(cuò)的許多性質(zhì)，如位錯(cuò)的能量，應(yīng)力場(chǎng)，位錯(cuò)受力等，都與b有關(guān)。 5）位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng) 位錯(cuò)移動(dòng)阻力點(diǎn)陣阻力，又叫派納力（Peirls- nNabarro），此阻力來(lái)源于周期排列的晶體點(diǎn)陣。刃型位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)方式：滑移、攀移 影響攀移因素：

8、A、溫度：溫度升高，原子擴(kuò)散能力增大，攀移易于進(jìn)行。 B、正應(yīng)力：垂直于額外關(guān)原子面的壓應(yīng)力，促進(jìn)正攀移，拉應(yīng)力，促進(jìn)負(fù)攀移 。6） 螺型位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)螺位錯(cuò)無(wú)多余半原子面，只能作滑移。7）混合位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)9、位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)（位錯(cuò)的彈性行為）位錯(cuò)的存在，在其周圍的點(diǎn)陣發(fā)生不同程度的畸變。中心部分畸變程度最為嚴(yán)重，為位錯(cuò)中心區(qū)，這部分超出了彈性應(yīng)變范圍，不討論，僅討論中心區(qū)以外的彈性畸變區(qū)，借助彈性連續(xù)介質(zhì)模型討論位錯(cuò)的彈性性質(zhì)。 1） 螺型位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)G為切變模量 切應(yīng)力 亦可用直角坐標(biāo)表示： 特征：只有切應(yīng)力，無(wú)正應(yīng)力 的大小與r呈反比，與G、b呈正比 與無(wú)關(guān)，所以切應(yīng)力是軸對(duì)稱的 2） 刃型位錯(cuò)

9、應(yīng)力場(chǎng)G為切變模量，v為泊松比 采用圓柱坐標(biāo)表示，則為： 應(yīng)力場(chǎng)特點(diǎn)應(yīng)力的大小與r呈反比，與G、b呈正比 有正、切應(yīng)力，同一地點(diǎn)|xx|yy|，yy較復(fù)雜，不作重點(diǎn)考慮 y0, xx0，為壓應(yīng)力 y0，為拉應(yīng)力 y=0, xx=yy=0，只有切應(yīng)力 y=x，只有xx、zz3） 位錯(cuò)的應(yīng)變能 位錯(cuò)的存在在其點(diǎn)陣周圍產(chǎn)生彈性應(yīng)變與應(yīng)力，儲(chǔ)存的能量包括：螺型位錯(cuò)的應(yīng)變能 刃型位錯(cuò)應(yīng)變能 混合位錯(cuò)的應(yīng)變能任何一個(gè)混合位錯(cuò)都可分解為一刃型位錯(cuò)和一個(gè)螺型位錯(cuò)，設(shè)其柏氏矢量b與位錯(cuò)線交角為，則 : 刃位錯(cuò) =900 螺位錯(cuò) =00實(shí)際晶體中，r0約為埃的量級(jí)（約為10-8cm）；R約為亞晶尺寸，約為10-3

10、-10-4cm，v取1/3 可得單位長(zhǎng)度位錯(cuò)應(yīng)變能E=KGb2 ，從以上討論可得： A、E與b2呈正比，b小則應(yīng)變能低，位錯(cuò)愈穩(wěn)定 。B、E隨R增大而增加，說(shuō)明位錯(cuò)長(zhǎng)程應(yīng)力場(chǎng)的能量占主導(dǎo)作用，中心區(qū)能量小，可忽略 。C、在晶體中最易于形成螺型位錯(cuò)。 D、兩點(diǎn)間以直線最短，所以直線位錯(cuò)比曲線位錯(cuò)能量小，位錯(cuò)總有伸直趨勢(shì)。位錯(cuò)存在導(dǎo)致內(nèi)能升高，同時(shí)位錯(cuò)的引入又使晶體熵值增加。由F=E內(nèi)-TS，通過(guò)估算得出，因應(yīng)變能而引起系統(tǒng)自由能的增加，遠(yuǎn)大于熵增加而引起系統(tǒng)自由能的減小。故位錯(cuò)與空位不同，它在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的。 10、位錯(cuò)的受力 1） 位錯(cuò)的線張力 為了降低能量，位錯(cuò)有由曲變直，由長(zhǎng)變短的傾向

11、。線張力T表示增加單位長(zhǎng)度位錯(cuò)線所需能量，在數(shù)值上等于位錯(cuò)應(yīng)變能。 位錯(cuò)在受力彎曲時(shí)， 單位長(zhǎng)度位錯(cuò)線彎曲所需外力為 2） 外力場(chǎng)中位錯(cuò)所受的力作用于單位長(zhǎng)度位錯(cuò)線上力為： 可見平衡條件下，曲率半徑R越小，即位錯(cuò)越彎曲，所需與之平衡的切應(yīng)力越大。 11、位錯(cuò)與晶體缺陷的相互作用1）兩平行螺型位錯(cuò)間的交互作用 =450，F(xiàn)r最大 b，b同號(hào)，F(xiàn)r為正值，兩位錯(cuò)相互排斥 b，b異號(hào)，F(xiàn)r為負(fù)值，兩位錯(cuò)相互吸引2）兩個(gè)平衡刃型位錯(cuò)之間的相互作用滑移力 攀移力 根據(jù)以上兩式可推斷出，在不同位置所受到的攀移力和滑移力。 Fy與y軸方向一致，F(xiàn)y為正，即指向上，為負(fù)即指向下。故可推知，兩位錯(cuò)沿y軸方向是互

12、相排斥的。 滑移力Fx變化規(guī)律為： A、x2y2, Fx指向外，即排斥B、x2max，位錯(cuò)才能不斷向外擴(kuò)張，源源不斷產(chǎn)生位錯(cuò)環(huán)，起到增殖作用。 13、實(shí)際晶體中的位錯(cuò) 實(shí)際晶體簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)中的位錯(cuò)，其 b 總是等于點(diǎn)陣矢量。實(shí)際晶體中根據(jù)柏氏矢量的不同，可把位錯(cuò)分為以下幾種形式：1） b 等于單位點(diǎn)陣矢量的稱為“單位位錯(cuò)”。 2） b等于單位點(diǎn)陣矢量的整數(shù)倍的為“全位錯(cuò)”。 3） b 不等于單位點(diǎn)陣矢量或其整數(shù)倍的為“不全位錯(cuò)”或稱“部分位錯(cuò)” 。Fcc : bcc ： hcp ： 14、層錯(cuò)堆垛順序發(fā)生局部錯(cuò)亂，出現(xiàn)堆垛層錯(cuò)， 層錯(cuò)是一種晶體缺陷，它破壞了晶體排列的周期性，引起能量升高。產(chǎn)生

13、單位面積的層錯(cuò)所需能量為“層錯(cuò)能”。但層錯(cuò)的影響僅表現(xiàn)在次近鄰關(guān)系，僅引起很少的點(diǎn)陣畸變，故層錯(cuò)能相對(duì)晶界能很小，層錯(cuò)能愈小，出現(xiàn)層錯(cuò)的幾率愈大。層錯(cuò)的邊界即為不全位錯(cuò)。 1）不全位錯(cuò) 層錯(cuò)區(qū)與完整晶體的交界處，為“不全位錯(cuò)” 2）肖克萊（Shockley）不全位錯(cuò)特征： ， 且垂直于位錯(cuò)線，為純?nèi)行?，也可為純螺型或混合?可滑移，不能攀移，即可在具有堆垛層錯(cuò)的111面上滑移，引起層錯(cuò)面的擴(kuò)散或收縮，但不能離開層錯(cuò)面3）弗蘭克（Frank）不全位錯(cuò)特征： 在fcc晶體中插入或抽走一層（111）面，就會(huì)形成堆垛層錯(cuò)。若插入或抽走的只是一部分，層錯(cuò)與完整晶體邊界即所謂“Frank位錯(cuò)”。正弗蘭克位

14、錯(cuò)可由填隙原子聚集成園盤而形成 ，負(fù)弗蘭克位錯(cuò)可由空位盤崩塌而形成。 ，b與層錯(cuò)面和位錯(cuò)線垂直，故是純?nèi)行?只能攀移，而攀移必須借助原子的擴(kuò)散，故運(yùn)動(dòng)困難，稱為固定位錯(cuò)。15、位錯(cuò)反應(yīng)與擴(kuò)展位錯(cuò)1）位錯(cuò)反應(yīng) 幾何條件：反應(yīng)前各位錯(cuò)柏氏矢量之和應(yīng)等于反應(yīng)后各 之和即 前= 后 能量條件：能量降低的過(guò)程2）擴(kuò)展位錯(cuò)b 1= b 2+ b 3+層錯(cuò)16、位錯(cuò)的束集擴(kuò)展位錯(cuò)不能交滑移，要交滑移， 必先收縮成螺型全位錯(cuò)，此即束集（Constriction）。束集必對(duì)抗兩個(gè)不全位錯(cuò)間斥力作功，故層錯(cuò)區(qū)愈寬，愈不易束集，愈難于交滑移。 17、鈴木氣團(tuán)溶質(zhì)原子與擴(kuò)展位錯(cuò)之間會(huì)發(fā)生化學(xué)交互作用，產(chǎn)生鈴木氣團(tuán)。由

15、于擴(kuò)展位錯(cuò)的層錯(cuò)區(qū)具有與周圍基體不同的晶體結(jié)構(gòu)（如fcc中層錯(cuò)區(qū)屬hcp），為保持熱力學(xué)平衡，溶質(zhì)原子在層錯(cuò)區(qū)濃度與在基體中濃度不同，有的原子偏聚于層錯(cuò)區(qū)，減小表面能，使層錯(cuò)區(qū)寬度d增大，不易于束集，難于交滑移，從而提高合金強(qiáng)度，這種由化學(xué)交互作用而產(chǎn)生溶質(zhì)原子在層錯(cuò)區(qū)偏聚，構(gòu)成了“鈴木氣團(tuán)”。 與科垂耳氣團(tuán)比較: 1）鈴木氣團(tuán)與溫度無(wú)關(guān) 2）鈴木氣團(tuán)與位錯(cuò)類型無(wú)關(guān) 18、Lomer-Cottrell位錯(cuò)fcc晶體中一種很重要的位錯(cuò)反應(yīng). 三個(gè)不全位錯(cuò)和兩片層錯(cuò)所構(gòu)成的組態(tài)，為“Lomer-Cottrell位錯(cuò)”（面角位錯(cuò)）。它對(duì)fcc金屬加工硬化起重要作用，其中 110位錯(cuò)又叫“壓桿位錯(cuò)”。

16、第四章表面與界面1、表面1）表面的結(jié)構(gòu) 表面原子一側(cè)沒(méi)有固體原子與之鍵合，有較高能量幾個(gè)原子層厚，與周圍氣相或液相接觸的面結(jié)構(gòu)、性能與晶體內(nèi)部不相同 2）表面能3）晶體表面 4）表面吸附 2、晶界、亞晶界1）大角晶界：相鄰晶體位向差100 2）小角度晶界：位向差為2-100（位錯(cuò)模型解釋） 3）亞晶界：位向差20 4） 晶界能 5）第二相6）晶界的其它特性晶界熔點(diǎn)低，易過(guò)燒 晶界是易擴(kuò)散通道 晶界易形核 晶界易受腐蝕晶界常溫下強(qiáng)化，高溫下弱化3、相界：不同結(jié)構(gòu)的兩固相間界面，有共格，半共格，非共格1)共格相界：界面完全有序，無(wú)錯(cuò)配區(qū)域，界面是兩相點(diǎn)陣的共有點(diǎn)陣面，僅在少數(shù)情況下出現(xiàn)，如鈷相變中

17、fcc相與hcp相的相界 2)半共格相界：與小角度晶界類似，錯(cuò)配區(qū)為界面上位錯(cuò)，如兩種結(jié)構(gòu)相同的晶體，點(diǎn)陣參數(shù)或夾角有少量差異. 相界上只存在點(diǎn)陣參數(shù)差異，在界面上引進(jìn)刃型位錯(cuò)，使位錯(cuò)在單位距離內(nèi)造成的等于相界上點(diǎn)陣平移的相對(duì)差值，松馳晶格中共格彈性畸變相界上原子排列成斜方網(wǎng)絡(luò)時(shí)，若界面上原子仍呈平行，可用刃型位錯(cuò)描述，若相界兩側(cè)原子排列夾角上有差異，則可用螺型位錯(cuò)描述。第五章金屬的塑性變形1、 單晶體金屬的塑性變形1）滑移 單晶體金屬的塑性變形-滑移 滑移變形是不均勻的，常集中在一部分晶面上，而處于各滑移帶之間的晶體沒(méi)有產(chǎn)生滑移，滑移帶的發(fā)展過(guò)程，首先是出現(xiàn)細(xì)滑移線，后來(lái)才發(fā)展成帶，而且，滑

18、移線的數(shù)目隨應(yīng)變程度的增大而增多，它們之間的距離則在縮短。2）滑移的晶體學(xué)特征 滑移面 晶體的滑移通常是沿著一定的晶面發(fā)生的，此組晶面稱為滑移面； 滑移方向 滑移是沿著滑移面上一定的晶向進(jìn)行的，此晶向稱為滑移方向；滑移面與滑移方向大致是最密排面和最密排方向，因?yàn)榇藭r(shí)派納力最小。 滑移系 3）臨界分切應(yīng)力2、多系滑移與交滑移1）單系滑移 只有一個(gè)特定的滑移系處于最有利的位置而優(yōu)先開動(dòng)時(shí)，形成單滑移。 2）多系滑移由于變形時(shí)晶體轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)果，有兩組或幾組滑移面同時(shí)轉(zhuǎn)到有利位向，使滑移可能在兩組或更多的滑移面上同時(shí)或交替地進(jìn)行，形成“雙滑移”或“多滑移”。如果發(fā)生雙滑移或多系滑移，會(huì)出現(xiàn)交叉形的滑移帶

19、 3）交滑移 交滑移是指兩個(gè)或多個(gè)滑移面共同沿著一個(gè)滑移方向的滑移。交滑移的實(shí)質(zhì)是螺位錯(cuò)在不改變滑移方向的情況下，從一個(gè)滑移面滑到交線處，轉(zhuǎn)到另一個(gè)滑移面的過(guò)程。 交滑移是純螺位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)螺位錯(cuò)分解為擴(kuò)展位錯(cuò)時(shí)，欲交滑移，必須先束集為全螺位錯(cuò)，此過(guò)程與層錯(cuò)能有關(guān)（層錯(cuò)能越低，越難束集，難以發(fā)生交滑移），還可因熱激活而得到促進(jìn)。3、孿生 1）孿生的晶體學(xué) 孿生是以晶體中一定的晶面（稱為孿晶面）沿著一定的晶向（孿生方向）移動(dòng)而發(fā)生的。在切變區(qū)域內(nèi)，與孿晶面平行的各層晶面的相對(duì)位移是一定的。 2）孿生的特點(diǎn) 孿生是一部分晶體沿孿晶面相對(duì)于另一部分晶體作切變，切變時(shí)原子移動(dòng)的距離是孿生方向原子間距的

20、分?jǐn)?shù)倍；孿生是部分位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果；孿晶面兩側(cè)晶體的位向不同，呈鏡面對(duì)稱；孿生是一種均勻的切變；孿晶浸蝕后有明顯的襯度，經(jīng)拋光與浸蝕后仍能重現(xiàn)。孿晶的萌生一般需要較大的應(yīng)力，但隨后長(zhǎng)大所需的應(yīng)力較小，其拉伸曲線呈鋸齒狀。孿晶核心大多是在晶體局部高應(yīng)力區(qū)形成。 變形孿晶一般呈片狀。 變形孿晶經(jīng)常以爆發(fā)方式形成，生成速率較快。形變孿晶常見于密排六方和體心立方晶體（密排六方金屬很容易產(chǎn)生孿生變形），面心立方晶體中很難發(fā)生孿生孿生本身對(duì)金屬塑性變形的貢獻(xiàn)不大，但形成的孿晶改變了晶體的位向，使新的滑移系開動(dòng)，間接對(duì)塑性變形有貢獻(xiàn)。 4、多晶體的塑性變形 1)晶界阻滯效應(yīng)：90%以上的晶界是大角度晶界，其結(jié)

21、構(gòu)復(fù)雜，由約幾個(gè)納米厚的原子排列紊亂的區(qū)域與原子排列較整齊的區(qū)域交替相間而成，這種晶界本身使滑移受阻而不易直接傳到相鄰晶粒。 2)取向差效應(yīng)：多晶體中，不同位向晶粒的滑移系取向不相同，滑移不能從一個(gè)晶粒直接延續(xù)到另一晶粒中。5、多晶體金屬塑性變形的特點(diǎn)1)各晶粒變形的不同時(shí)性和不均勻性。 2)各晶粒變形的相互協(xié)調(diào)性，需要五個(gè)以上的獨(dú)立滑移系同時(shí)動(dòng)作。 3)滑移的傳遞，必須激發(fā)相鄰晶粒的位錯(cuò)源。 4)多晶體的變形抗力比單晶體大，變形更不均勻。 5)塑性變形時(shí)，導(dǎo)致一些物理、化學(xué)性能的變化。 6)時(shí)間性6、晶粒大小對(duì)機(jī)械性能的影響1)晶粒大小對(duì)金屬室溫機(jī)械性能的影響 晶粒越細(xì)，室溫強(qiáng)度（s，b，-

22、1）較大，塑性較好，稱為細(xì)晶強(qiáng)化 Hall-Petch公式：S=i+Kd-1/2 大量實(shí)驗(yàn)表明，Hall-Petch公式不僅適用于屈服強(qiáng)度，同時(shí)也適用于整個(gè)流變范圍以至斷裂強(qiáng)度。2)晶粒大小對(duì)高溫強(qiáng)度的影響 高溫下晶界在應(yīng)力作用下會(huì)產(chǎn)生粘滯性流動(dòng)，發(fā)生晶粒沿晶界的相對(duì)滑動(dòng)；另外，還可能產(chǎn)生“擴(kuò)散蠕變”，所以，細(xì)晶粒組織的高溫強(qiáng)度反而較低。 7、合金的塑性變形 1）固溶強(qiáng)化 溶質(zhì)原子溶入基體金屬后,使變形抗力提高，應(yīng)力-應(yīng)變曲線升高，變形能力下降，這就是固溶強(qiáng)化。對(duì)于同一溶質(zhì)，固溶體的屈服強(qiáng)度一般與其含量成直線關(guān)系。 固溶強(qiáng)化的機(jī)制 彈性交互作用 化學(xué)交互作用 電交互作用 幾何交互作用 2）屈服

23、點(diǎn)現(xiàn)象 試樣開始屈服時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為上屈服點(diǎn)載荷首次降低的最低載荷或不變載荷稱為下屈服點(diǎn)，試樣繼續(xù)伸長(zhǎng)，應(yīng)力保持為定值或有微小的波動(dòng)，在拉伸曲線上出現(xiàn)一個(gè)應(yīng)力平臺(tái)區(qū)，試樣在此恒定應(yīng)力下的伸長(zhǎng)稱為屈服伸長(zhǎng)。3）呂德斯帶 在發(fā)生屈服延伸階段，試樣的應(yīng)變是不均勻的， 在試樣表面可觀察到與縱軸約呈45度交角的應(yīng)變痕跡，稱為呂德斯（Lders）帶。呂德斯帶會(huì)造成拉伸和深沖過(guò)程中工件表面不平整。 4）屈服現(xiàn)象的解釋 ：與金屬中微量的溶質(zhì)原子有關(guān)。 溶質(zhì)原子與位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生彈性交互作用，形成氣團(tuán)釘扎位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，必須在更大的應(yīng)力作用下才能產(chǎn)生新的位錯(cuò)或使位錯(cuò)脫釘，表現(xiàn)為上屈服點(diǎn)；一旦脫釘，使位錯(cuò)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的應(yīng)力

24、就不需開始時(shí)那么大，故應(yīng)力值下降到下屈服點(diǎn)，試樣繼續(xù)伸長(zhǎng)，應(yīng)力保持為定值或有微少的波動(dòng)。 ：位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)與增殖的結(jié)果。 應(yīng)變速率 mbv 其中：應(yīng)變速率，可通過(guò)試驗(yàn)機(jī)人為控制成固定不變的速度, m ：位錯(cuò)密度，b：柏氏矢量 ,而位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速度v=（/0）m 其中：0 ：位錯(cuò)作單位速度運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的應(yīng)力 m ：應(yīng)力敏感指數(shù)， ：外加有效應(yīng)力 開始變形時(shí)，m低，欲使應(yīng)變速率固定，需要較大的v值，故需要較高的應(yīng)力，表現(xiàn)為上屈服點(diǎn)；一旦塑性變形開始后，位錯(cuò)迅速增殖，m 增加，必然導(dǎo)致v的突然下降（為保持應(yīng)變速率固定），所以所需的應(yīng)力 突然下降，產(chǎn)生了屈服現(xiàn)象。是否產(chǎn)生屈服點(diǎn)現(xiàn)象還與材料的m 值有關(guān)，m小的材料

25、，如Ge，Si，Li，F(xiàn)e等出現(xiàn)顯著的上下屈服點(diǎn)。 5）應(yīng)變時(shí)效 將低碳鋼試樣拉伸到產(chǎn)生少量預(yù)塑性變形后卸載，然后重新加載，試樣不發(fā)生屈服現(xiàn)象，但若產(chǎn)生一定量的塑性變形后卸載， 在室溫停留幾天或在低溫（如150）時(shí)效幾小時(shí)后再進(jìn)行拉伸，此時(shí)屈服點(diǎn)現(xiàn)象重新出現(xiàn)，并且上屈服點(diǎn)升高，這種現(xiàn)象即應(yīng)變時(shí)效。應(yīng)變時(shí)效原因： 室溫長(zhǎng)期停留或低溫時(shí)效期間，溶質(zhì)原子C、N又聚集到位錯(cuò)線周圍重新形成氣團(tuán)所致。 6）解決由于呂德斯帶造成的工件表面不平整的措施 加入少量能奪取固溶體合金中的溶質(zhì)原子，使之形成穩(wěn)定化合物的元素。 板材在深沖之前進(jìn)行比屈服伸長(zhǎng)范圍稍大的預(yù)變形（約0.5%-2%變形度），使位錯(cuò)掙脫氣團(tuán)的釘扎

26、，然后盡快進(jìn)行深沖。 8、復(fù)相合金的塑性變形主要變形方式仍然是滑移與孿生。 通常按第二相粒子的尺寸將合金分成兩大類：如果第二相粒子尺寸與基體晶粒尺寸屬同一數(shù)量級(jí)，稱為聚合型；如果第二相粒子十分細(xì)小，并且彌散地分布在基體晶粒內(nèi)，稱為彌散分布型。 1）如果兩個(gè)相都具有塑性，則合金的變形決定于兩相的體積分?jǐn)?shù)。 等應(yīng)變理論 ：假定塑性變形過(guò)程中兩相應(yīng)變相等。合金產(chǎn)生一定應(yīng)變的平均流變應(yīng)力：a = f1 1 + f2 2其中：f1、f2為兩個(gè)相的體積分?jǐn)?shù)f1+ f2=1 ，1、2為兩個(gè)相在此應(yīng)變時(shí)的流變應(yīng)力 等應(yīng)力理論 ：假定塑性變形過(guò)程中兩相應(yīng)力相同。對(duì)合金施加一定應(yīng)力時(shí)，平均應(yīng)變a= f11+f 2

27、2 其中：f1、f2為兩個(gè)相的體積分?jǐn)?shù)1,2為此應(yīng)力下兩相的應(yīng)變 2）如果兩相中一個(gè)是塑性相，而另一個(gè)是硬脆相時(shí)，則合金的機(jī)械性能主要取決于硬脆相的存在情況。 第二相粗大變形只在機(jī)體中，第二相易破碎或周圍產(chǎn)生裂紋，合金強(qiáng)度塑性不好 第二相連續(xù)分布在晶界上，合金很脆 9、彌散分布型兩相合金的塑性變形當(dāng)?shù)诙嘁约?xì)小彌散的微粒均勻分布在基體相中時(shí)，將產(chǎn)生顯著的強(qiáng)化作用，通常將微粒分成不可變形的和可變形的兩類。 1）不可變形微粒的強(qiáng)化作用奧羅萬(wàn)機(jī)制（位錯(cuò)繞過(guò)機(jī)制） 適用于第二相粒子較硬并與基體界面為非共格的情形。 2)彌散分布型兩相合金的塑性變形奧羅萬(wàn)機(jī)制（位錯(cuò)繞過(guò)機(jī)制） 減小粒子尺寸或提高粒子的體積

28、分?jǐn)?shù)，都使合金的強(qiáng)度提高。3）可變形微粒的強(qiáng)化作用切割機(jī)制 適用于第二相粒子較軟并與基體共格的情形。強(qiáng)化作用主要決定于粒子本身的性質(zhì)以及其與基體的聯(lián)系，主要有以下幾方面的作用： 位錯(cuò)切過(guò)粒子后產(chǎn)生新的界面，提高了界面能。 若共格的粒子是一種有序結(jié)構(gòu)，位錯(cuò)切過(guò)之后，沿滑移面產(chǎn)生反相疇，使位錯(cuò)切過(guò)粒子時(shí)需要附加應(yīng)力。由于粒子的點(diǎn)陣常數(shù)與基體不一樣，粒子周圍產(chǎn)生共格畸變，存在彈性應(yīng)變場(chǎng)，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。 由于粒子的層錯(cuò)能與基體的不同，擴(kuò)展位錯(cuò)切過(guò)粒子時(shí)，其寬度會(huì)產(chǎn)生變化，引起能量升高，從而強(qiáng)化。由于基體和粒子中滑移面的取向不一致，螺型位錯(cuò)線切過(guò)粒子時(shí)必然產(chǎn)生一割階，而割階會(huì)妨礙整個(gè)位錯(cuò)線的移動(dòng)。 增大

29、粒子尺寸或增加體積分?jǐn)?shù)有利于提高強(qiáng)度。 10、金屬塑性變形后的組織與性能1）組織的變化 晶粒內(nèi)出現(xiàn)大量的滑移帶，進(jìn)行了孿生變形的金屬還出現(xiàn)孿晶帶纖維組織和帶狀組織胞狀組織 2）胞狀組織的形成因素： 變形量：變形量越大，胞的數(shù)量增多，尺寸減小，跨越胞壁的平均取向差也逐漸增加。 材料類型：層錯(cuò)能高的金屬（如Al、Fe）等，當(dāng)變形程度較高時(shí)，出現(xiàn)明顯的胞狀組織；低層錯(cuò)能金屬，不易形成位錯(cuò)纏結(jié)，冷變形后的胞狀組織不明顯。 3）加工硬化 金屬經(jīng)冷加工變形后，其強(qiáng)度、硬度增加、塑性降低。4)單晶體的典型加工硬化曲線：- 曲線的斜率=d/d 稱為“加工硬化速率”，曲線明顯可分為三個(gè)階段： 易滑移階段：發(fā)生單

30、滑移，位錯(cuò)移動(dòng)和增殖所遇到的阻力很小，I 很低。 線性硬化階段：發(fā)生多系滑移，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)困難，II 遠(yuǎn)大于I，并接近于一常數(shù)拋物線硬化階段：與位錯(cuò)的多滑移過(guò)程有關(guān)，III 隨應(yīng)變?cè)黾佣档?，?yīng)力應(yīng)變曲線變?yōu)閽佄锞€。5)影響單晶體加工硬化曲線的因素 晶體結(jié)構(gòu)類型 雜質(zhì)含量 晶體位向 6)多晶體的加工硬化 其應(yīng)力應(yīng)變曲線不出現(xiàn)第一階段，且加工硬化率明顯高于單晶體。 細(xì)晶粒的加工硬化率一般大于粗晶粒金屬 合金比純金屬的加工硬化率要高，溶質(zhì)原子的加入，在大多數(shù)情況下增大加工硬化率。7)加工硬化的實(shí)際意義 使金屬基體具有一定的抗偶然過(guò)載的能力。 加工硬化和塑性變形適當(dāng)配合可使金屬進(jìn)行均勻塑性變形。 是強(qiáng)化

31、金屬的重要手段之一?？山档退苄?，改善材料，如低碳鋼的切削加工性能。11、變形后金屬中的殘余應(yīng)力 金屬塑性變形時(shí)，外力所作的功除了轉(zhuǎn)化為熱量之外，還有一小部分被保留在金屬內(nèi)部，表現(xiàn)為殘余應(yīng)力。按照殘余應(yīng)力平衡范圍的不同，通常將其分為三類： 1)第一類內(nèi)應(yīng)力，又稱宏觀殘余應(yīng)力 2)第二類內(nèi)應(yīng)力， 屬微觀內(nèi)應(yīng)力 3)第三類內(nèi)應(yīng)力，即晶格畸變應(yīng)力第一類內(nèi)應(yīng)力又稱宏觀殘余應(yīng)力，作用范圍為整個(gè)工件，它是由金屬材料（或零件）各個(gè)部分（如表面和心部）的宏觀形變不均勻而引起的。 第一類內(nèi)應(yīng)力使工件尺寸不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)甚至使工件在受力之下變形產(chǎn)生斷裂。 第二類內(nèi)應(yīng)力 屬微觀內(nèi)應(yīng)力 ,作用尺度與晶粒尺寸為同一數(shù)量級(jí)，

32、往往在晶粒內(nèi)或晶粒之間保持平衡，是由于晶?；騺喚ЯＶg變形不均勻而引起的。第二類內(nèi)應(yīng)力使金屬更容易腐蝕，以黃銅最為典型，加工以后由于內(nèi)應(yīng)力存在，于春季或潮濕環(huán)境下發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。 第三類內(nèi)應(yīng)力即晶格畸變應(yīng)力，屬微觀內(nèi)應(yīng)力,塑性變形時(shí)產(chǎn)生大量空位和位錯(cuò)，其周圍產(chǎn)生了點(diǎn)陣畸變和應(yīng)力場(chǎng)，此時(shí)的內(nèi)應(yīng)力是在幾百或幾千個(gè)原子范圍內(nèi)保持平衡，其中占主要的又是由于生成大量位錯(cuò)所形成的應(yīng)力。第三類內(nèi)應(yīng)力是產(chǎn)生加工硬化的主要原因。12、變形織構(gòu)1)定義：多晶體中位向不同的晶粒取向變成大體一致，這個(gè)過(guò)程稱為“擇優(yōu)取向”。擇優(yōu)取向后的晶體結(jié)構(gòu)稱為“織構(gòu)”，由變形引起的織構(gòu)稱為變形織構(gòu)。 2)絲織構(gòu) 在拉絲時(shí)形成，使

33、各個(gè)晶粒的某一晶向轉(zhuǎn)向與拉伸方向平行，以與線軸平行的晶向表示。3)板織構(gòu)軋制時(shí)，使晶粒的某一晶向趨向于與軋制方向平行，某一晶面趨向于與軋制面平行，以與軋面平行的晶面hkl和與軋向平行的晶向表示，記為hkl。 4)變形量越大，擇優(yōu)取向的趨勢(shì)越明顯。5)織構(gòu)利弊織構(gòu)的形成使材料的性能出現(xiàn)各向異性。第六章回復(fù)再結(jié)晶與熱加工1、 變形金屬加熱時(shí)組織性能變化的特點(diǎn) 儲(chǔ)能是促使冷變形金屬發(fā)生變化的驅(qū)動(dòng)力。觀察冷變形金屬加熱時(shí)的變化，從儲(chǔ)能釋放及組織結(jié)構(gòu)和性能的變化來(lái)分析，可分為回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大三個(gè)階段。1）顯微組織的變化 2）性能的變化2、回復(fù) 1)回復(fù)動(dòng)力學(xué)曲線 回復(fù)過(guò)程沒(méi)有孕育期，隨著退火的開始

34、進(jìn)行，發(fā)生軟化。在一定溫度下，初期的回復(fù)速率很大，以后逐漸變慢，直到最后回復(fù)速率為零。每一溫度的回復(fù)程度有一極限值，退火溫度越高，這個(gè)極限值也越高而達(dá)到此極限所需時(shí)間則越短?；貜?fù)不能使金屬性能恢復(fù)到冷變形前的水平。2)回復(fù)動(dòng)力學(xué)方程 設(shè)P為冷變形后在回復(fù)階段發(fā)生變化的某種性能，如臨界切應(yīng)力，P0為變形前該性能的值，P=P-P0為加工硬化造成的性能的增量，與晶體中晶體缺陷的體積濃度CP成正比。 3）回復(fù)機(jī)制一般認(rèn)為是點(diǎn)缺陷和位錯(cuò)在退火過(guò)程中發(fā)生運(yùn)動(dòng)，從而改變了它們的組態(tài)和分布。 低溫回復(fù)：回復(fù)的機(jī)制主要是過(guò)剩空位的消失，趨向于平衡空位濃度。 中溫回復(fù)：其主要機(jī)制是位錯(cuò)滑移導(dǎo)致位錯(cuò)重新組合；異號(hào)位

35、錯(cuò)會(huì)聚而互相抵消以及亞晶粒長(zhǎng)大。 高溫回復(fù)：回復(fù)機(jī)制是包括攀移在內(nèi)的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和多邊化，以及亞晶粒合并。4）回復(fù)退火的應(yīng)用 主要用作去應(yīng)力退火，使冷加工金屬在基本上保持加工硬化的狀態(tài)下降低其內(nèi)應(yīng)力，以穩(wěn)定和改善性能，減少變形和開裂，提高耐蝕性。3、再結(jié)晶冷變形后的金屬加熱到一定溫度后，在原來(lái)的變形組織中產(chǎn)生無(wú)畸變的新晶粒，而且性能恢復(fù)到變形以前的完全軟化狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程稱為再結(jié)晶，其驅(qū)動(dòng)力為冷變形時(shí)所產(chǎn)生的儲(chǔ)能。4、再結(jié)晶的形核與長(zhǎng)大 形核 1）亞晶粒粗化的形核機(jī)制一般發(fā)生在冷變形度大時(shí)亞晶合并形核，適于高層錯(cuò)能金屬 亞晶粒長(zhǎng)大形核，適于低層錯(cuò)能金屬 通過(guò)亞晶合并和亞晶長(zhǎng)大，使亞晶界與基體間的取向

36、差增大，直至形成大角度晶界，便成為再結(jié)晶的核心。2）原有晶界弓出的形核機(jī)制一般發(fā)生在形變較小的金屬中 長(zhǎng)大 形核之后，無(wú)畸變核心與周圍畸變的舊晶粒之間的應(yīng)變能差是核心長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)各個(gè)新晶粒彼此接觸，原來(lái)變形的舊晶粒全部消失時(shí)，再結(jié)晶過(guò)程即告完成。 5、再結(jié)晶動(dòng)力學(xué) 1）恒溫動(dòng)力學(xué)曲線 冷軋60%的含Si3.25鋼的等溫再結(jié)晶具有S形特征，存在孕育期； 再結(jié)晶速率開始時(shí)很小，然后逐漸加快，再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)約為0.5時(shí)，速度達(dá)到最大值，隨后逐漸減慢 ；溫度越高，轉(zhuǎn)變速度越快。2）再結(jié)晶方程Johnson-Mehl（約翰遜梅厄）方程已再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù) N：形核速度 G：長(zhǎng)大速度 退火保溫時(shí)間 Avr

37、ami（阿弗瑞米）方程： ：已再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù) kn：系數(shù)t：退火保溫時(shí)間 阿弗瑞米方程較約翰遜梅厄方程更為適用。6、影響再結(jié)晶速率與再結(jié)晶溫度的主要因素 通常把再結(jié)晶溫度定義為經(jīng)過(guò)嚴(yán)重冷變形的金屬（70%），加熱1小時(shí)，再結(jié)晶體積占到總體積的95%的溫度。另外，有的文獻(xiàn)把保溫30-60min，開始發(fā)生再結(jié)晶或完成50%再結(jié)晶的溫度定義為再結(jié)晶溫度，因此，引用再結(jié)晶溫度時(shí)，必須注意它的具體條件。對(duì)于工業(yè)純金屬，其起始再結(jié)晶溫度與熔點(diǎn)之間存在下列關(guān)系： T再=（0.3-0.4）T熔。1)退火溫度 升高退火溫度，將顯著提高和G，再結(jié)晶速度加快。 2)變形程度 變形程度增高，再結(jié)晶速度加快，再結(jié)晶溫度

38、降低，并逐步趨于一穩(wěn)定值。3)微量溶質(zhì)原子或雜質(zhì) 提高金屬的再結(jié)晶溫度，降低再結(jié)晶速度4)第二相可能促進(jìn)，也可能阻礙再結(jié)晶，主要取決于基體上第二相粒子的大小及其分布。5)原始晶粒 原始晶粒細(xì)小使再結(jié)晶速 度增加，再結(jié)晶溫度降低。 6)加熱速度 極快的加熱或加熱速度過(guò)于緩慢時(shí)，再結(jié)晶速度降低，再結(jié)晶溫度上升。 7)加熱時(shí)間 在一定范圍內(nèi)延長(zhǎng)加熱時(shí)間會(huì)降低再結(jié)晶溫度 。7、再結(jié)晶后晶粒大小的控制 再結(jié)晶后晶粒尺寸d與G和之間存在下列關(guān)系：上式表明：增大形核率或減小長(zhǎng)大速率G可以得到細(xì)的再結(jié)晶晶粒1)變形程度對(duì)應(yīng)于再結(jié)晶后得到特別粗大晶粒的變形程度稱為“臨 界變形度”，一般為 2-10%，當(dāng)變形量超

39、過(guò)臨界變形度以后， 隨變形度增加，再結(jié)晶晶粒變細(xì)。 2)原始晶粒大小 原始晶粒越細(xì)，再結(jié)晶后晶粒越細(xì)。 3)退火溫度 當(dāng)變形程度和保溫時(shí)間一定時(shí)，退火溫度越高，所得到的晶粒越粗大。8、 晶粒長(zhǎng)大晶粒長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力是晶界能的下降,即長(zhǎng)大前后的界面能差值。1）晶粒的正常長(zhǎng)大定義：指晶體中有許多晶粒獲得長(zhǎng)大條件，晶粒的長(zhǎng)大是連續(xù)地，均勻地進(jìn)行，晶粒長(zhǎng)大過(guò)程中晶粒的尺寸是比較均勻的，晶粒平均尺寸的增大也是連續(xù)的。2）晶粒長(zhǎng)大的方式彎曲的晶界總是趨向于平直化，即向曲率中心移動(dòng)以減少界面積，同時(shí)，大角度晶界的遷移率總是大于小角度晶界的遷移率。當(dāng)晶界為三維空間的任意曲面時(shí)，作用在單位界面上的力P為：P：晶界遷

40、移的驅(qū)動(dòng)力 ：晶界單位面積的界面能 R1、R2：曲面的兩個(gè)主曲率半徑 如果空間曲面為球面時(shí)，R1=R2 ， 即：晶界遷移的驅(qū)動(dòng)力與其曲率半徑R成反比，與界面能成正比。 晶界總是向角度較銳的晶粒方向移動(dòng)，力圖使三個(gè)夾角都等于120度。在二維坐標(biāo)中，晶界邊數(shù)少于6的晶粒，其晶界向外凸出，必然逐漸縮小，甚至消失，而邊數(shù)大于6的晶粒，晶界向內(nèi)凹進(jìn)，逐漸長(zhǎng)大，當(dāng)晶粒的邊數(shù)為6時(shí)，處于穩(wěn)定狀態(tài)。 9、影響晶粒長(zhǎng)大（即晶界遷移率）的因素 1）溫度： 溫度越高，晶粒長(zhǎng)大速度越快，晶粒越粗大 2）第二相： 晶粒長(zhǎng)大的極限半徑 ， 第二相質(zhì)點(diǎn)的數(shù)量越多，顆粒越小，則阻礙晶粒長(zhǎng)大的能力越強(qiáng)。 3）可溶解的雜質(zhì)或合金

41、元素阻礙晶界遷移，特別是晶界偏聚現(xiàn)象顯著的元素，其阻礙作用更大。但當(dāng)溫度很高時(shí)，晶界偏聚可能消失，其阻礙作用減弱甚至消失。10、晶粒的異常長(zhǎng)大（二次再結(jié)晶）定義：將再結(jié)晶完成后的金屬繼續(xù)加熱至某一溫度以上，或更長(zhǎng)時(shí)間的保溫，會(huì)有少數(shù)幾個(gè)晶粒優(yōu)先長(zhǎng)大，成為特別粗大的晶粒，而其周圍較細(xì)的晶粒則逐漸被吞食掉，整個(gè)金屬由少數(shù)比再結(jié)晶后晶粒要大幾十倍甚至幾百倍的特大晶粒組成。 1)驅(qū)動(dòng)力：同正常晶粒長(zhǎng)大一樣，是長(zhǎng)大前后的界面能差 2)產(chǎn)生條件：正常晶粒長(zhǎng)大過(guò)程被彌散的第二相質(zhì)點(diǎn)或雜質(zhì)、織構(gòu)等所強(qiáng)烈阻礙。 3)對(duì)性能的影響：得到粗大組織，降低材料的室溫機(jī)械性能，大多數(shù)情況下應(yīng)當(dāng)避免。 11、金屬的熱加工將

42、金屬或合金加熱至再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的壓力加工稱為熱加工。 熱加工時(shí)，硬化過(guò)程與軟化過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行的，按其特征不同，可分為下述五種形式：1) 動(dòng)態(tài)回復(fù) 2) 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶 3) 亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶 4) 靜態(tài)再結(jié)晶 5) 靜態(tài)回復(fù) 12、動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶 1）動(dòng)態(tài)回復(fù) （真應(yīng)力真應(yīng)變曲線）微應(yīng)變階段 動(dòng)態(tài)回復(fù)的初始階段 穩(wěn)態(tài)變形階段2）組織結(jié)構(gòu)的變化 熱加工后的晶粒沿變形方向伸長(zhǎng)，同時(shí)，晶粒內(nèi)部出現(xiàn)動(dòng)態(tài)回復(fù)所形成的等軸亞晶粒。亞晶尺寸與穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力成反比，并隨變形溫度升高和變形速度降低而增大。 3）動(dòng)態(tài)回復(fù)的機(jī)制是位錯(cuò)的攀移和交滑移，攀移在動(dòng)態(tài)回復(fù)中起主要的作用。層錯(cuò)能的高低是決定動(dòng)態(tài)回復(fù)進(jìn)行充分與否的關(guān)鍵因素，動(dòng)態(tài)回復(fù)易在層錯(cuò)能高的金屬，如鋁及鋁合金中發(fā)生。4）動(dòng)態(tài)再結(jié)晶 （真應(yīng)力真應(yīng)變曲線）加工硬化階段 （0c) 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的初始階段 （c0.5T熔 等軸、復(fù)相的極細(xì)晶粒（d10m） 5）（組織）超塑性變形后的組織變化 晶粒保持為等軸狀，但產(chǎn)生粗化; 有明顯的晶界滑動(dòng)和晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)，沒(méi)有明顯的晶內(nèi)滑移，也沒(méi)有位錯(cuò)密度的顯著升高，看不到晶內(nèi)亞結(jié)構(gòu);不產(chǎn)生織構(gòu)。6）組織超塑性變形的機(jī)制 目前傾向于認(rèn)為是晶界滑動(dòng)和晶?；剞D(zhuǎn)為主，