9.Каковы факторы, влияющие на скорости зарождения и роста зерен при рекристаллизации? Что такое примесное торможение границ зерен?

Одним из самых значимых факторов, определяющих скорость роста зерен является температура отжига (рекристаллизации) Т_отж..

Скорость рекристаллизации очень сильно зависит от степени пластической деформации и, в меньшей степени, от способа и условий деформирования. Рекристаллизация сильно деформированных материалов будет протекать быстрее, чем у слабо деформированных. Как уже отмечалось, ниже критической величины деформации материал вообще не может быть рекристаллизован.

В некоторых случаях деформация может быть необычайно однородной, а в некоторых – протекать только в определенных кристаллографических плоскостях. Отсутствие градиентов ориентации и других неоднородностей мешает образованию жизнеспособных (стабильных) зародышей.

Эксперименты с молибденом показали, что после 30%-ной деформации растяжения рекристаллизация идет интенсивнее, чем после волочения и сжатия.

О риентация зерен и ее изменение (текстурирование) в процессе деформации влияет на величину запасенной энергии, а следовательно на скорость последующей рекристаллизации. Поэтому подвижность границ зерен зависит от ориентации зерен (рис.), так что, например, кристаллографическое текстурирование поликристаллического материала будет ускорять рекристаллизацию.

Если деформация проводится при повышенных температурах (так называемая, горячая деформация), то это будет приводить к конкуренции деформации (запасания энергии) и возврата (потеря энергии кристаллом за счет отжига дефектов). Поэтому горячедеформированные материалы будут рекристал-лизовываться медленнее, чем деформированные при комнатной температуре (холодная деформация). Рекристаллизация, происходящая в процессе горячей деформации, носит название динамической рекристаллизации

Рис.Зависимость скорости миграции  границы наклона от угла разориентации соседствующих зерен при повороте вокруг кристаллографического направления [111] в алюминии.

Кинетика рекристаллизации деформированного кристалла очень сильно зависит от чистоты поликристалла, а также присутствия в нем частиц инородных, более прочных фаз (например, окислов, нитридов, карбидов и т.д.).

Присутствующие в металле примеси легко сегрегируют на границах зерен (особенно случайных), поскольку их структура более рыхлая и примеси легко туда проникают и закрепляются. Сегрегация примесей приводит к уменьшению энергии границ зерен, то есть к увеличению необходимого для движения границы критического давления. Последнее вызывает необходимость совершения дополнительной, по сравнению с чистым кристаллом, работы для того чтобы оторвать границу от облака примесей в процессе деформации. Другими словами, загрязнение поликристалла примесями приводит к аномальному снижению подвижности границ зерен, получившему название примесного торможения границ.

Тест 10.

10.Опишите схему изменения микроструктуры дефомированного металла при рекристаллизационном отжиге.

Последовательность трансформации зерен при отжиге деформированного поликристалла при Т>=Трекр. схематически показано на рис.

(а) (б) (в) (г) (д)

Рис. Схема изменения микроструктуры дефомированного металла при рекристаллизационном отжиге: а – исходная структура холоднодеформированного металла; б - начало стадии первичной рекристаллизации; в - завершение стадии первичной рекристал­лизации; г – рост зерен на стадии собирательной рекристаллизации; д – образование равновесной структуры после завершения стадии собирательной рекристаллизации

Согласно этой схеме, в зависимости от температуры и времени отжига различают три стадии рекристаллизации: первичную, собирательную и вторичную.

Зарождение новых зерен при рекристаллизации происходит в участках с наибольшей плотностью дислокаций, обычно на границах деформированных удлиненных зерен (а), после завершения стадии возврата (б).Чем выше степень пластической деформации(выше число дислокаций), тем больше появляется центров первичной рекристаллизации. Последние возникают путем перераспределения и частичного уничтожения зернограничных дислокаций. С течением времени рекристаллизационного отжига образовавшиеся центры новых зерен увеличиваются в размерах вследствие диффузного перехода атомов от деформированного окружения к более совершенной решетке растущего нового зерна, в результате чего границы новых зерен перемещаются вглубь деформированного металла(в).

Рассмотренная стадия первичной рекристаллизации завершается полным замещением деформированных исходных зерен новыми, более или менее равновесными зернами во всем объеме деформированного металла(г).После завершения стадии первичной рекристаллизации увеличение времени выдержки отжига и темпер. вызовет дальнейший рост зерен(собирательная стадия).На этой стадии меньшие зерна постепенно уменьшаются в размерах, а большие, постепенно поглощая мелкие, становятся еще более крупными(д).Затем начинается вторичная рекристаллизация, которая приводит к неравномерному росту зерен.

Тест 10.