Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
N = aeH. (11.8)
Это резкое возрастание N со временем находится в противоречии с уменьшением, следующим из формальной теории Аврами.
Скорость роста G определяется путем измерения диаметра D наиболее крупных рекристаллизованных эервн в серии образцов, отожженных в течение различного, все возрастающего времени. Зависимость D от t получается линейной; это свидетельствует о том, что скорость роста G не зависит от времени.
262
Глава 11
По экспериментально определенным значениям ./V и G можно затем рассчитать долю рекристаллизованного материала как функцию времени, используя следующее выражение, выведенное из формальной теории для случая двумерной рекристаллизации в предположении, что Лг экспоненциально изменяется со временем [37]:
/(() = 1-вхр {-[— (т-у-г-т)Л • (11-9)
где а и Ъ — константы в формуле (11.8). Выражение (11.9) имеет общую форму выражения (11.7). Полученная таким образом кривая весьма близка построенным экспериментально кривым для алюминия и кремнистого феррита (фиг. 11.15).
ю
ю~
/О'
J /70'С / і /155 139/ /25/
. / / / 7
¦п / і f /
1 / //
/ /
/Ог /О* 10й
Время оттига, с
10і
10і
Фиг. 11.16. Зависимость In
(і—~ГЩ) °Т вРеменн для алюмшшя зонной очистки, содержащего 0,0034% Cu. Деформация прокаткой на 40% при 273 К [38].
Справедливость выражения типа (11.7) была подтверждена при исследовании алюминия с 0,0034 вес.% меди; зависимость In {1/[I — /(?)]} от In^ оказалась линейной в определенной области температур (фиг. 11.16) [38]. В данном случае к « 2, но в других исследованиях величина к изменялась в широких пределах. При удалении из алюминия меди кинетика процесса рекристаллизации изменяется и линейная зависимость наблюдается только на ранних стадиях превращения. В дальнейшем реакция замедляется благодаря заметному уменьшению скорости роста новых зерен, что может быть следствием конкуренции со стороны процесса полигонизации в деформированных областях, еще не поглощенных новыми зернами.
Скорости образования и роста зародышей рекристаллизации сильно зависят от температуры; эти скорости могут быть представлены в виде
N = Ae-Q«>*T, G = Be~Qo!RT,
Отжиг деформированных металлов
263
где Qn и Qg — энергии активации процессов образования и роста зародышей соответственно, А и В—константы. Эти выражения вместе с приведенными выше приводят к следующей температурной зависимости скорости рекристаллизации:
^==Л'<гдД/лг, (11.10)
где QR — энергия активации процесса рекристаллизации в целом, а Л' — константа.
Энергия активации постоянна для превращения в серии одинаково деформированных образцов, но заметно изменяется в зависимости от величины деформации. Например, для меди чистоты 99,999% Qn составляет около 31 ккал/г-атом после удлинения на 40% и примерно 35 ккал/г-атом после удлинения на 10% [20]. Энергия активации изменяется также в зависимости от химического состава; это отражает тот факт, что менее чистые металлы рекристаллизуются труднее, чем чистые. Например, Qn возрастает от 15 ккал/г-атом для зонноочищенного алюминия до примерно 30 ккал/г-атом, когда в твердый раствор вводится 0,007 ат. % меди.
§ 8* Источник зародышей рекристаллизации
Микроскопические исследования показали, что благоприятными местами для образования зародышей рекристаллизации являются границы зерен [41] (фиг. 11.17), межфазные границы [42], двойники [43], полосы деформации [44, 45] и поверхность материала. Такие участки часто представляют собой области сильных искажений или высокой плотности дислокаций, но в равной степени справедливо утверждение, что эти участки часто находятся в областях заметного изменения ориентировки кристалла. Несколько лет назад Кан [45] предположил, что зародыши фактически являются субграницами, образующимися при полигонизации. Это утверждение основывалось на наблюдениях, показывающих, что зародыши появляются в наиболее сильно деформированных участках, но сами относительно свободны от искажений, т. е. плотность дислокаций в них невелика. Была выдвинута количественная теория [45], основанная на использовании модели такого типа. Тщательные микроскопические наблюдения в последние два десятка лет подтвердили, что процессы образования субзерен и последующего замещения деформированных зерен рекристаллизованными тесно связаны.
Появление метода электронно-микроскопического исследования тонких фольг позволило детально изучить распределение дислокаций и субграниц до процесса рекристаллизации и во время него; в результате выдвинутые ранее теории возникновения зародышей рекристаллизации были подтверждены и развиты дальше.
Бейли и Хирш [39, 40] исследовали процесс рекристаллизации в поликристаллических фольгах меди, серебра и никеля после сильной деформации, которая приводила к образованию внутри зерен четко выраженной ячеистой структуры с границами ячеек, состоящими из сложных дислокационных образований. После обжатия на 90% при прокатке разориентировка по обе стороны стенки ячеек составляла обычно около 10°. В масштабе электронно-микроскопического увеличения рекристаллизация очень неоднородна; однако многочисленные наблюдения показывают, что процесс начинается с появления выступов на границах зерен, возникающих путем миграции границ. Затем они образуют зародыши рекристаллизации, но для роста последних необходимо, чтобы между растущим субзерном и соседним еще деформированным материалом была существенная разориентировка. Границы зерен обеспечивают такое большое различие ориентировок, так что на границах могут образовываться большие субзерна, прорастающие через границу в примыкающее зерно (фиг. 11.17, б). Более или менее аналогичная ситуация
