初始晶粒尺寸及镓元素对小变形条件下纯铝再结晶行为的影响

发布时间：2021-10-18 11:07

　　单晶制备是深入认识晶体基本物性参数的必要前提,对于某些材料,如存在同素异形体转变的纯金属或凝固偏析严重的合金材料,传统的熔体结晶法并不适用于制备其单晶体。利用临界应变条件下的固态再结晶过程是制备该类材料单晶体的重要关键之一,但目前对其研究很少。本文针对具有不同初始晶粒尺寸的纯铝与Al-1.8at.%Ga合金在小变形条件下的再结晶行为进行了研究,明晰了初始晶粒尺寸与镓元素添加对小变形条件下纯铝再结晶行为的影响,并分析了造成该影响的原因,为临界应变再结晶法单晶制备技术提供了指导。不同变形量粗晶纯铝的退火再结晶实验可以得到关于再结晶临界应变量的结论。0～10%压缩的粗晶纯铝试样经退火30min处理后的晶粒尺寸分析结果表明,随着压缩变形量的增加,退火30min后的晶粒尺寸呈现先增大后减小的趋势,最大晶粒尺寸处对应的变形量即为该条件下的临界应变量。当变形量小于再结晶临界应变量时,试样中仅出现回复,回复延缓了晶粒粗化的过程,因而所得晶粒尺寸相对较小;而当变形量稍大于再结晶临界应变量时,形成极少量再结晶核心,其吞并形变基体而最终长成粗大晶粒;当变形量远大于再结晶临界应变量时,大量再结晶核心形成,再结... 

【文章来源】：中国工程物理研究院北京市

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１再结晶示意图：（ａ）形核过程；（ｂ）核心长大过程Ｗ??

大变形条件下再结晶的形核机理主要是颗粒激发形核［１２１以及亚晶粗化［１３１。小变形条??件下再结晶的形核机理主要为应变诱发晶界迁移形核（Ｓｔｒａｉｎ?Ｉｎｄｕｃｅｄ?Ｇｒａｉｎ?Ｂｏｕｎｄａｒｙ??Ｍｉｇｒａｔｉｏｎ，?Ｓ１ＢＭ）。图１．２给出了应变诱发晶界迁移形核的过程［１４］，形核前提是大角度??界面两侧存在较大的位向梯度，位错密度低的区域长入相邻位错密度高的晶粒中，形成??几乎无应变硬化的“舌状物”，这个膨胀的亚晶就是再结晶核心??Ｇｒ３ｉｎ１?Ｖ?＾??（ａ）?（ｂ）??（Ｃ）?（ｄ）??图１．２应变诱发晶界迁移形核（ＳＩＢＭ）示意图：（ａ）ＳＩＢＭ机制下区分髙储存能晶粒（ｆｊ和低储??存能晶粒（￡２）的界面：（ｂ）迁移界面后方的位错拖曳现象；（ｃ）、（ｄ）无位错的迁移界面Ｍ??同时，小变形条件下的再结晶行为与大变形条件下的再结晶行为也有明显的差异。??肖菊珍等ｎｗ基于工业纯铝再结晶行为的研究表明，形变量小于６％时，再结晶晶粒尺寸??３??

与退火温度有关，相同变形量下，退火温度越高，再结晶结束时得到的晶粒尺寸越小；??然而形变量增加到８％以上后，再结晶晶粒尺寸与退火温度无关，而主要取决于形变量（见??图１．３），这种差异可能源于不同变形条件下再结晶形核机制的不同。??４０，???—６２０＂Ｃ??ｉ３〇－Ｖ，?＼?二＝??丨：：動??０?２?４?６?８??Ｓｔｒａｉｎ?／％??图１．３不同退火温度下，冷加工变形量与再结晶后平均晶粒尺寸的关系曲线＾??从再结晶形核与晶粒长大动力学来推测，由于形核率和长大速率均符合Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ??公式［丨９］：??Ｎ?＝?／Ｖ〇ｅｘｐ?（?－?Ｑｎ／ＲＴ）?（１－１）??Ｇ?＝?Ｇ〇ｅｘｐ?（?－?Ｑｇ／ＲＴ）?（１－２）??其中，々是形核率，￣（）是再结晶刚完成时的晶粒数，是形核激活能，Ｒ是气体常数，??Ｔ是开式开尔文Ｋｅｌｖｉｎ温度。Ｇ是长大速率，ＧＱ是再结晶刚完成时的长大速率，是长??大激活能，Ｒ是气体常数，ｒ是开式开尔文Ｋｅｌｖｉｎ温度。??根据实验测得形核率和长大速率后

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3442695