在結晶完成後，正常的晶粒應是均勻的、連續的。但在某些情況下，晶粒的長大只是少數晶粒突發性地、迅速地粗化，使晶粒之間的尺寸差別越來越大。這種不正常的晶粒長大稱為晶粒的反常長大。這種晶粒的不均勻長大就好像在再結晶後均勻細小的等軸晶粒中又重新發生了再結晶，所以稱為二次再結晶。
基本介紹
- 中文名：二次再結晶
- 外文名：secondary recrystallization
- 學科：材料科學
- 別稱：二次重結晶
- 危害：影響燒結過程正常進行
- 產生原因：正常晶粒長大過程被影響
介紹,產生條件,形成原因,影響因素,區別,
介紹
二次再結晶又稱二次重結晶，異常晶粒長大(abnormal grain growth)，不連續晶粒長大(discontinuous grain growth)。指大晶粒通過消耗基本上不再長大的均勻細晶粒基質而過分長大的過程。在燒結末期，當某一晶粒的邊界數大於相鄰各晶粒的邊界數時，這些晶界的曲率增大，晶界遷移的推動力相應增大，該晶粒的長大要比周圍小晶粒快，因此小晶粒被吞沒而大晶粒迅速長大，其晶界能越過氣孔並將其包入內部，這些被包入的氣孔不僅不易排除，而且其氣壓會隨著氣孔縮小而增大，當氣壓增大到與界面張力平衡時，會影響燒結過程的正常進行，導致緻密度降低。
一般生產中要求把二次再結晶限制在最小的程度。這可通過控制原料製備及成型工藝，使坯料顆粒大小和組分均勻、生坯密度一致;控制燒成制度，避免燒成溫度過高、保溫時間過長來實現。工藝上還常用外加晶粒長大抑制劑阻礙晶界的遷移，以獲得均勻的細晶基質。
產生條件
其發生的基本條件是正常晶粒長大過程被分散相粒子、織構或表面熱蝕溝等所強烈阻礙，當一次再結晶組織被繼續加熱時，上述阻礙因素一旦被消除，少數特殊晶界將迅速遷移，導致少數晶粒變大，而大晶粒界面通常是凹向內側的，並且晶界曲率大，因此在晶界過剩表面能的驅動下，大晶粒將繼續長大，直至相互接觸形成二次再結晶組織。二次再結晶為非形核過程，不產生新晶核，而是以一次再結晶後的某些特殊晶粒作為基礎而長大的。
形成原因
（1）一次再結晶後出現織構金屬經大量塑變，產生了強烈織構，一次再結晶後組織中保持，發展了織構。織構取向規則化，大多數相鄰晶粒位向差小，界面能減小，晶界移動驅動力減小。少數晶粒不符合織構位向，晶界遷移驅動力大，易長大。
（2）第二項粒子不均勻分布
當第二項粒子大小、分布發生變化時，阻礙作用不同。少數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大。而一旦部分晶粒可以優先長大，與周圍的晶粒在尺寸上、位向上和曲率上的差別會隨時間的延長而逐漸增大，長大速度越來越大，直到長大一定尺寸後，每個大晶粒周圍有許多小晶粒為鄰，在界面上晶界的邊數大於6邊。此時大晶粒迅速吞食周圍小晶粒，直到大晶粒彼此靠攏，得到非常粗大的組織。
（3）夾雜物影響
由於夾雜物的影響，緊鄰夾雜物的晶粒再結晶時受到阻礙作用，晶粒長大較緩慢，儲存能釋放有限，但其他部分再結晶正常進行。當退火溫度繼續升高或退火時間延長時，之前受夾雜物影響沒來得及長大的晶粒此時會衝破夾雜的束縛，得到長大的機會，由於此時是少數晶粒的長大，因此它會以吞噬周圍小晶粒的形式進行晶界的遷移，最後得到體積很大的晶粒。
影響因素
1、變形程度
冷變形程度增加，儲存能增加，再結晶的驅動力增加，再結晶溫度降低。當變形增加到一定值後，再結晶溫度趨於一穩定值。
2、金屬的純度
金屬的純度越高，再結晶溫度越低。金屬中的微量雜質或合金元素，特別是高熔點元素，會阻礙原子的擴散、位錯運動或晶界遷移，因此能顯著提高金屬的再結晶溫度。
3、原始晶粒尺寸
原始晶粒越小，再結晶溫度越低。由於細晶粒金屬的變形抗力較大，冷變形後的金屬儲存能較高。
4、加熱時間和加熱速度
加熱保溫時間越長，原子擴散移動越充分，越有利於再結晶晶粒的形核和生長，使再結晶溫度降低 。 因再結晶過程需要一定的時間來完成，所以加熱速度越大，會使再結晶溫度降低 ；若加熱速度太小 ，變形金屬在再結晶之前產生回復，使儲存能降低，再結晶驅動力減小，也會使再結晶溫度增大 。
區別
二次再結晶與一次再結晶的區別
（1）一次再結晶是形核與長大的過程，二次再結晶不靠形核，而是一些特殊晶粒的長大。 （2）一次再結晶的驅動力是儲存能的降低，二次再結晶的驅動力是界面能的降低。 （3）只有在正常長大受阻時，才會發生二次再結晶。 （4）二次再結晶使強度、硬度降低，塑性下降。
