应用电子显微镜观察冷加工金属晶体中的位错结构
借助于透射电子显微术,能够直接观察金属晶体中的位错及其
行为,因而对于形变和退火过程的基本了解,取得了很大进展。
金属的性质取决于它的显微组织。形变和退火,是用来改变金属与
合金的组织结构,使材料的较终性能发生变化的较重要的工艺方法
。由于这些工艺的重要性,并且在这些领域中研究工作已经有了很
长的历史,因而在文献中积累了大量关于这方面的科学知识。本文
的范围是综述冷加工金属退火时所发生的各种现象(主要是合金组
织和性能的变化),并讨论这些过程的机制。形变金属的退火,包
括一系列使形变状态不断转变为低能状态的过程。整个退火过程习
惯上划分为三个阶段:回复、再结晶和晶粒长大。正如大家所知道
的,这种划分是近似的,阶段与阶段之间常有重迭现象。不同作者
在使用这些术语时也有分歧。本文所用的这几个术语的含义是大家
普遍接受的,它按下述现象来加以分类。
(1)回复冷加工金属退火时较早发生的变化,就是回复阶段的开始
。回复阶段发生的各种组织结构变化,以及与之相应的各种性能变
化,都不涉及大角晶界的迁移。因此,从退火消除点缺陷及点缺陷
群、位错的相消和重新排列、多边化或亚晶形成及长大,一直到形
成再结晶晶核,都属于回复阶段。在这个退火阶段中,因不涉及大
角晶界迁移,所以形变金属的织构并没有发生根本变化。
(2)再结晶这个术语,如无附加说明,通常视为初次再结晶的同义
语。可以把开始形成稳定的再结晶晶核,作为再结晶阶段的开始。
这些晶核基本上是无应变的,并且可以通过大角晶界迁移,消除多
边化的基体而长大。当整个试样都为新的再结晶晶粒所占有时,再
结晶阶段便结束了。再结晶主要通过大角晶界迁移来完成,结果引
起大的局部再取向点织物变化.
(3)晶粒长大这个术语,通常用来指再结晶完成以后,进一步退火
时,平均再结晶晶粒尺寸的增加。晶粒长大是通过新晶粒集合体内
晶界的迁移而实现的。由于晶粒总体积一定,所以平均晶粒尺增加
,晶粒数目就减少。因而晶粒长大使试样中总的晶界面积减少。晶
粒长大又可进一步分为两类:正常(连续的或逐渐的)晶粒长大,其
特点是长大速度比较均匀,而且在长大过程中,尺寸和形状的分布
几乎不变;反常(不连续的或异常的)晶粒长大,经常又称为二次再
结晶,其明显的特征是只有少数晶粒吞噬基体中的小晶粒,不成比
例地长大到很大尺寸。这些基体晶粒长大可能伴随发生织构的缓慢
变化,而反常晶粒长大或二次再结晶,则经常引起织构显著变化。
形变状态和冷加工储能普遍认为,要清晰地了解退火过程特别是回
复和再结晶过程,必须以充分了解形变状态为基础。而要做到这一
点,无论从理论上或实验上,都不易办到;因为范性形变,特别是
高应变下的范性形变问题,是很复杂的。