應用電子顯微鏡觀察冷加工金屬晶體中的位錯結構
借助于透射電子顯微術,能夠直接觀察金屬晶體中的位錯及其
行為,因而對于形變和退火過程的基本了解,取得了很大進展。
金屬的性質取決于它的顯微組織。形變和退火,是用來改變金屬與
合金的組織結構,使材料的較終性能發生變化的較重要的工藝方法
。由于這些工藝的重要性,并且在這些領域中研究工作已經有了很
長的歷史,因而在文獻中積累了大量關于這方面的科學知識。本文
的范圍是綜述冷加工金屬退火時所發生的各種現象(主要是合金組
織和性能的變化),并討論這些過程的機制。形變金屬的退火,包
括一系列使形變狀態不斷轉變為低能狀態的過程。整個退火過程習
慣上劃分為三個階段:回復、再結晶和晶粒長大。正如大家所知道
的,這種劃分是近似的,階段與階段之間常有重迭現象。不同作者
在使用這些術語時也有分歧。本文所用的這幾個術語的含義是大家
普遍接受的,它按下述現象來加以分類。
(1)回復冷加工金屬退火時較早發生的變化,就是回復階段的開始
。回復階段發生的各種組織結構變化,以及與之相應的各種性能變
化,都不涉及大角晶界的遷移。因此,從退火消除點缺陷及點缺陷
群、位錯的相消和重新排列、多邊化或亞晶形成及長大,一直到形
成再結晶晶核,都屬于回復階段。在這個退火階段中,因不涉及大
角晶界遷移,所以形變金屬的織構并沒有發生根本變化。
(2)再結晶這個術語,如無附加說明,通常視為初次再結晶的同義
語。可以把開始形成穩定的再結晶晶核,作為再結晶階段的開始。
這些晶核基本上是無應變的,并且可以通過大角晶界遷移,消除多
邊化的基體而長大。當整個試樣都為新的再結晶晶粒所占有時,再
結晶階段便結束了。再結晶主要通過大角晶界遷移來完成,結果引
起大的局部再取向點織物變化.
(3)晶粒長大這個術語,通常用來指再結晶完成以后,進一步退火
時,平均再結晶晶粒尺寸的增加。晶粒長大是通過新晶粒集合體內
晶界的遷移而實現的。由于晶?傮w積一定,所以平均晶粒尺增加
,晶粒數目就減少。因而晶粒長大使試樣中總的晶界面積減少。晶
粒長大又可進一步分為兩類:正常(連續的或逐漸的)晶粒長大,其
特點是長大速度比較均勻,而且在長大過程中,尺寸和形狀的分布
幾乎不變;反常(不連續的或異常的)晶粒長大,經常又稱為二次再
結晶,其明顯的特征是只有少數晶粒吞噬基體中的小晶粒,不成比
例地長大到很大尺寸。這些基體晶粒長大可能伴隨發生織構的緩慢
變化,而反常晶粒長大或二次再結晶,則經常引起織構顯著變化。
形變狀態和冷加工儲能普遍認為,要清晰地了解退火過程特別是回
復和再結晶過程,必須以充分了解形變狀態為基礎。而要做到這一
點,無論從理論上或實驗上,都不易辦到;因為范性形變,特別是
高應變下的范性形變問題,是很復雜的。