[科普中國(guó)]-二次再結(jié)晶

介紹

二次再結(jié)晶又稱(chēng)二次重結(jié)晶，異常晶粒長(zhǎng)大(abnormal grain growth)，不連續(xù)晶粒長(zhǎng)大(discontinuous grain growth)。指大晶粒通過(guò)消耗基本上不再長(zhǎng)大的均勻細(xì)晶?；|(zhì)而過(guò)分長(zhǎng)大的過(guò)程。在燒結(jié)末期，當(dāng)某一晶粒的邊界數(shù)大于相鄰各晶粒的邊界數(shù)時(shí)，這些晶界的曲率增大，晶界遷移的推動(dòng)力相應(yīng)增大，該晶粒的長(zhǎng)大要比周?chē)【Я？?，因此小晶粒被吞沒(méi)而大晶粒迅速長(zhǎng)大，其晶界能越過(guò)氣孔并將其包入內(nèi)部，這些被包入的氣孔不僅不易排除，而且其氣壓會(huì)隨著氣孔縮小而增大，當(dāng)氣壓增大到與界面張力平衡時(shí)，會(huì)影響燒結(jié)過(guò)程的正常進(jìn)行，導(dǎo)致致密度降低。

一般生產(chǎn)中要求把二次再結(jié)晶限制在最小的程度。這可通過(guò)控制原料制備及成型工藝，使坯料顆粒大小和組分均勻、生坯密度一致;控制燒成制度，避免燒成溫度過(guò)高、保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。工藝上還常用外加晶粒長(zhǎng)大抑制劑阻礙晶界的遷移，以獲得均勻的細(xì)晶基質(zhì)。

產(chǎn)生條件其發(fā)生的基本條件是正常晶粒長(zhǎng)大過(guò)程被分散相粒子、織構(gòu)或表面熱蝕溝等所強(qiáng)烈阻礙，當(dāng)一次再結(jié)晶組織被繼續(xù)加熱時(shí)，上述阻礙因素一旦被消除，少數(shù)特殊晶界將迅速遷移，導(dǎo)致少數(shù)晶粒變大，而大晶粒界面通常是凹向內(nèi)側(cè)的，并且晶界曲率大，因此在晶界過(guò)剩表面能的驅(qū)動(dòng)下，大晶粒將繼續(xù)長(zhǎng)大，直至相互接觸形成二次再結(jié)晶組織。二次再結(jié)晶為非形核過(guò)程，不產(chǎn)生新晶核，而是以一次再結(jié)晶后的某些特殊晶粒作為基礎(chǔ)而長(zhǎng)大的。

二次再結(jié)晶形成原因（1）一次再結(jié)晶后出現(xiàn)織構(gòu)金屬經(jīng)大量塑變，產(chǎn)生了強(qiáng)烈織構(gòu)，一次再結(jié)晶后組織中保持，發(fā)展了織構(gòu)。織構(gòu)取向規(guī)則化，大多數(shù)相鄰晶粒位向差小，界面能減小，晶界移動(dòng)驅(qū)動(dòng)力減小。少數(shù)晶粒不符合織構(gòu)位向，晶界遷移驅(qū)動(dòng)力大，易長(zhǎng)大。

（2）第二項(xiàng)粒子不均勻分布

當(dāng)?shù)诙?xiàng)粒子大小、分布發(fā)生變化時(shí)，阻礙作用不同。少數(shù)尺寸小的顆粒容易溶解，失去阻礙作用，則靠近這種顆粒的晶粒迅速長(zhǎng)大。而一旦部分晶?？梢詢?yōu)先長(zhǎng)大，與周?chē)木ЯＴ诔叽缟?、位向上和曲率上的差別會(huì)隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大，長(zhǎng)大速度越來(lái)越大，直到長(zhǎng)大一定尺寸后，每個(gè)大晶粒周?chē)性S多小晶粒為鄰，在界面上晶界的邊數(shù)大于6邊。此時(shí)大晶粒迅速吞食周?chē)【Я?，直到大晶粒彼此靠攏，得到非常粗大的組織。

（3）夾雜物影響

由于夾雜物的影響，緊鄰?qiáng)A雜物的晶粒再結(jié)晶時(shí)受到阻礙作用，晶粒長(zhǎng)大較緩慢，儲(chǔ)存能釋放有限，但其他部分再結(jié)晶正常進(jìn)行。當(dāng)退火溫度繼續(xù)升高或退火時(shí)間延長(zhǎng)時(shí)，之前受夾雜物影響沒(méi)來(lái)得及長(zhǎng)大的晶粒此時(shí)會(huì)沖破夾雜的束縛，得到長(zhǎng)大的機(jī)會(huì)，由于此時(shí)是少數(shù)晶粒的長(zhǎng)大，因此它會(huì)以吞噬周?chē)【Я５男问竭M(jìn)行晶界的遷移，最后得到體積很大的晶粒。

再結(jié)晶影響因素1、變形程度

冷變形程度增加，儲(chǔ)存能增加，再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力增加，再結(jié)晶溫度降低。當(dāng)變形增加到一定值后，再結(jié)晶溫度趨于一穩(wěn)定值。

2、金屬的純度

金屬的純度越高，再結(jié)晶溫度越低。金屬中的微量雜質(zhì)或合金元素，特別是高熔點(diǎn)元素，會(huì)阻礙原子的擴(kuò)散、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)或晶界遷移，因此能顯著提高金屬的再結(jié)晶溫度。

3、原始晶粒尺寸

原始晶粒越小，再結(jié)晶溫度越低。由于細(xì)晶粒金屬的變形抗力較大，冷變形后的金屬儲(chǔ)存能較高。

4、加熱時(shí)間和加熱速度

加熱保溫時(shí)間越長(zhǎng)，原子擴(kuò)散移動(dòng)越充分，越有利于再結(jié)晶晶粒的形核和生長(zhǎng)，使再結(jié)晶溫度降低 。 因再結(jié)晶過(guò)程需要一定的時(shí)間來(lái)完成，所以加熱速度越大，會(huì)使再結(jié)晶溫度降低 ；若加熱速度太小 ，變形金屬在再結(jié)晶之前產(chǎn)生回復(fù)，使儲(chǔ)存能降低，再結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力減小，也會(huì)使再結(jié)晶溫度增大 。2

二次再結(jié)晶與一次再結(jié)晶的區(qū)別（1）一次再結(jié)晶是形核與長(zhǎng)大的過(guò)程，二次再結(jié)晶不靠形核，而是一些特殊晶粒的長(zhǎng)大。 （2）一次再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力是儲(chǔ)存能的降低，二次再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力是界面能的降低。 （3）只有在正常長(zhǎng)大受阻時(shí)，才會(huì)發(fā)生二次再結(jié)晶。 （4）二次再結(jié)晶使強(qiáng)度、硬度降低，塑性下降。