发芽型晶粒长大
发芽型晶粒长大的驱动力是晶界能的下降,即长大前后的界面能差值。
指晶体中有许多晶粒获得长大条件,晶粒的长大是连续地,均匀地进行,晶粒长大过程中晶粒的尺寸是比较均匀的,晶粒平均尺寸的增大也是连续的。
弯曲的晶界总是趋向于平直化,即向曲率中心移动以减少界面积,同时,大角度晶界的迁移率总是大于小角
度晶界的迁移率。
当晶界为三维空间的任意曲面时,作用在单位界面上的力P为:
P:晶界迁移的驱动力
:晶界单位面积的界面能
R1、R2:曲面的两个主曲率半径
如果空间曲面为球面时,R1=R2,即:晶界迁移的驱动力与其曲率半径R成反比,与界面能成正比。
(2)晶界总是向角度较锐的晶粒方向移动,力图使三个夹角都等于120度。
当界面张力平衡时:因为大角度晶界TA=TB=TC,而A+B+C=360度∴A=B=C=120度
在二维坐标中,晶界边数少于6的晶粒,其晶界向外凸出,必然逐渐缩小,甚至消失,而边数大于6的晶粒,晶界
向内凹进,逐渐长大,当晶粒的边数为6时,处于稳定状态。
在三维坐标中,晶粒长大最后稳定的形状是正十四面体。
(1)温度温度越高,晶粒长大速度越快,晶粒越粗大
G:晶界迁移速度
G0:常数
QG:晶界迁移的激活能
(2)第二相晶粒长大的极限半径
K:常数
r:第二相质点半径
f:第二相的体积分数
∴第二相质点的数量越多,颗粒越小,则阻碍晶粒长大的能力越强。
设第二相颗粒为球形,对晶界的阻力为F,与驱动力平衡
α角只取决于第二相颗粒与晶粒间的表面张力,可看作恒定值,现将(1)式对φ求极大值,
假设在单位面积的晶界面上有NS个第二相颗粒,其半径都为r,则总阻力(3)
设单位体积中有NV个质点,其体积分数为f
取单位晶界面积两侧厚度皆为r的正方体,所有中心位于这个1×1×2r体积内半径为r的第二相颗粒,都将与这部
分晶界交截,单位面积晶界将与1×1×2r×NV个晶粒交截。
定义:将再结晶完成后的金属继续加热至某一温度以上,或更长时间的保温,会有少数几个晶粒优先长大,成
为特别粗大的晶粒,而其周围较细的晶粒则逐渐被吞食掉,整个金属由少数比再结晶后晶粒要大几十倍甚至几百
倍的特大晶粒组成。
2.驱动力:同正常晶粒长大一样,是长大前后的界面能差
3.产生条件:正常晶粒长大过程被弥散的第二相质点或杂质、织构等所强烈阻碍。
4.对性能的影响:得到粗大组织,降低材料的室温机械性能,大多数情况下应当避免。
| 晶界 | 表面张力 | 求极大值 |
| 单位面 | 产生条件 | 机械性能 |
1.http://spe.sysu.edu.cn/course/course/17/build/lesson7_4_1.htm
2.http://mse.csu.edu.cn/classes_website/cailiaoxuejichu/unit_9/a9.4.html
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