本文主要详细介绍了再结晶发生的过程,再结晶的分类及其影响因素。该过程可通过热处理或热变形引发。在材料变形过程中,会产生各种缺陷,如位错和界面,导致材料处于不稳定状态。高温下的变形倾向于消除这些缺陷,从而降低系统的自由能。
通过位错的重排和湮没,部分恢复到变形前的组织和性能。在储存能量的驱动下,新的晶粒结构形成,这一过程称为再结晶。
再结晶可分为静态再结晶(SRX)和动态再结晶(DRX)。
静态再结晶发生在退火过程中,而动态再结晶则发生在热变形过程中。
根据再结晶发生的具体过程,可以进行更详细的分类,如连续动态再结晶(CDRX)、不连续动态再结晶(DDRX)、几何动态再结晶(GDRX)和亚动态再结晶(MDRX)。
这些分类虽然没有严格的界限,但为科学家提供了更清晰的研究框架。
再结晶受多个因素影响,其中层错能(γSFE)是重要因素之一,决定了层错宽度并影响位错的分解程度。低γSFE有利于位错的离解反应,阻碍位错的移动和滑移,从而延缓动态再结晶的发生。原始晶粒尺寸、热加工条件(如温度和应变速率)以及第二相粒子等也影响再结晶的程度。较小的晶粒尺寸会增加晶界的数量,阻碍位错的运动,从而影响位错的容易程度和材料的屈服强度。热加工条件如温度和应变速率也会影响再结晶的程度。较低的应变速率和较高的温度有利于再结晶的发生。第二相粒子在再结晶过程中起着重要作用,可以通过阻碍晶界运动来减缓再结晶的进行。
经典的图片分析方法包括EBSD和TEM。EBSD可以通过观察DefRex图来判断再结晶晶粒,并计算其百分比。
然而,由于分辨率的限制,该方法可能存在一定的准确性问题。而透射电子显微镜(TEM)则可以直接观察位错等亚结构,是研究再结晶的有力手段。金鉴实验室现有两台TF20 场发射透射电镜,配备能谱仪,可用于无机材料微结构与微区组成的分析和研究,还提供全面的材料分析解决方案,包括但不限于EBSD、X射线衍射、扫描电子显微镜等技术,可以满足对材料特性全面了解的需求。
总之,再结晶是材料发生结晶过程的一种形式,受到层错能、原始晶粒尺寸、热加工条件和第二相粒子等多个因素的影响。图片分析方法如EBSD和TEM可以用来观察和研究再结晶过程。
再结晶晶粒通常被大角度晶界所包裹。因此,可以通过观察晶界来判断晶粒是否发生了再结晶。如果某个晶粒被大角度晶界所包裹,则说明该晶粒发生了再结晶。如图2所示,绿线表示大角度晶界,被分开的晶粒就是发生了动态再结晶的晶粒。
EBSD技术的出现增强了对再结晶的理解。然而,由于该技术依赖像素点的计算,误差难以避免。相比之下,TEM技术可以直接观察位错等亚结构,直观地判断晶粒是否为再结晶晶粒。图3显示了TiAl合金在轧制过程中的TEM照片,可以清楚地看到没有位错的等轴晶粒,它们就是再结晶晶粒。
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