再結晶織構

再結晶織構

通常具有變形織構的金屬經再結晶後的新晶粒若仍具有擇優取向,稱為再結晶織構。再結晶織構與可存在以下三種情況:與原有的織構相一致、原有織構消失而代之以新的織構、原有織構消失不再形成新的織構。

再結晶織構也稱初次再結晶織構或退火織構。與冷軋織構相比,由於再結晶和晶粒長大的特點是大角晶界遷移,所以伴隨著織構也發生了較大變化。再結晶織構常以某些特定的位向關係與冷軋織構相聯繫。再結晶織構主要與在形變基體中一定位向的新晶粒擇優生核有關。在再結晶早期階段新晶粒的位向分布就基本確定了再結晶織構組分。

基本介紹

  • 中文名:再結晶織構
  • 外文名:recrystallization texture
  • 定位:新晶粒若仍具有擇優取向
  • 理論:定向生長理論和定向形核理論
  • 原變形織構:三種情況
  • 別稱:退火織構
簡介,取向長大,取向形核,

簡介

再結晶織構的本質取決於新晶粒的取向以及這些晶粒的形核和長大速率的相對關係。長期以來對於再結晶織構的形成機制存在著爭論,有取向形核理論和取向長大理論兩類不同觀點。眾所周知,再結晶核心在形變基體中已經存在,除非發生形變孿晶可以改變取向外,不可能有其他取向存在。事實上,再結晶織構一般都與形變織構不同,所以不論什麼理論,首要的問題是解釋新的取向是如何產生的。關於其形成機制,一般認為有定向生長原變形織構之間理論和定向形核理論。
定向生長理論認為:一次再結晶過程中形成了各種位向的晶核,但只有某些具有特殊位向的晶核才可能迅速向變形基體中長大,即形成了再結晶織構。當基體存在變形織構時,其中大多數晶粒取向是相近的,晶粒不易長大,而某些與變形織構呈特殊位向關係的再結晶晶核,其晶界則具有很高的遷移速度.故發生擇優生長,並通過逐漸吞食其周圍變形基體達到互相接觸,形成與原變形織構取向不同的再結晶織構。
定向形核理論認為:當變形量較大的金屬組織存在變形織構時,由於各亞晶的位向相近,而使再結晶形核具有擇優取向.並經長大形成與原有織構相一致的再結晶織構。

取向長大

取向長大理論認為再結晶核心不必一定有特殊取向,只有那些相對於基體的某些有利於生長的特殊取向核心才具有較大的長大速度,其他取向的核心因為它們的界面遷移速度太慢,在競爭生長中被淘汰。結果,再結晶後具有與形變基體取向有關的再結晶織構。
除了由取向關係引發的取向長大外,有一些其他因素導致某些取向晶粒長大較快或較慢,從而影響再結晶織構,如:
(1)尺寸因素,在形變基體不同類型的位置出現的再結晶核心取向不同,在形變過渡帶中的立方取向區域出現的再結晶核心,核心尺寸比較大,大尺寸的核心由晶界曲率引起的拖曳壓力比較小,它比其他晶粒長大得快,這會導致出現再結晶立方織構。
(2)位置因素,與高儲存能區域鄰接的再結晶晶粒,再結晶速度比其他地方的快。因為儲存能的大小依賴於取向,這樣會導致再結晶的擇尤取向的發展。

取向形核

在形變織構基體上形成特定的晶體學取向的核心,這些核心長大而成的晶粒必然會具有相對於基體取向的某種特定取向。因為基體是擇尤取向的,所以這些晶核長大後的晶粒也必然具有擇尤取向。
晶體在變形時晶體內部發生轉動,但是各部分不會同時一致轉動,使晶體轉動軌跡線各處留下少許為晶向轉動的殘餘小晶體。當形變晶體轉動分裂為不同的穩定區的兩部分時,中間就是過渡帶,越過過渡帶有很強的取向梯度。殘留在過渡帶中的小晶體,它與鄰域的取向有很激烈的不連續,所以在再結晶退火時它們很易成為實際的核心,有人認為它們可以以應變誘導晶界遷移(SIBM)機制形成核心。當某些特定取向的殘留的小晶體激發形核後,它們長大便形成某種特定的再結晶織構。
以Φ=90°截面示意描述了它們在軋制過程取向演變的軌跡,可以看到取向轉動路線在立方取向附近經過,所以在形變過渡帶中會含有一些立方取向的組分。
截面示意圖截面示意圖
TEM實驗的確觀察到在軋板中含有少量的立方取向小晶體。甚至經大形變數的單晶,在形變帶中也存在立方取向小晶體。這些立方取向小晶體成為再結晶核心,核心長大後最終形成很強的再結晶立方織構。
最近很多研究表明,取向形核發生在某些形變組分中,並且它通常不一定與形變的不均勻相聯繫,但與局部取向環境尤其是與毗鄰的特殊織構組分有關。這樣的擇尤取向形核的原因,可能與核心鄰接晶粒相對的顯微結構和儲存能,同時也可能與它們的相對取向提供形核有利因素有關。大變形量軋制的銅、鋁和某些合金退火可獲得非常明顯的立方織構,以取向形核能更好解釋這種織構的形成。實驗還發現,鋁的再結晶立方織構的強度直接與形變後的立方取向組分強度成正比,這也間接說明再結晶立方取向核心來源於形變結構中的立方取向組分。

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