Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
264
J'лава Il
имеет место на полосах сброса или деформационных полосах другого типа, так что образующиеся в этих участках субзерна оказываются благоприятно ориентированными для последующего роста [11, 40].
Ф и г. 11.17. Гост зерен рекристаллизации от границы зерна (а); субзерпа у границы
и внутри зерна (6) (Кромптон). Полированный алюминий, подвергнутый анодному травлению. Оптические микрофотографии, X20О
Недавние исследования на алюминии [66] подтвердили, что субзерна являются зародышами рекристаллизованных зерен и что те из субзерен, которые выступают в этой роли, имеют наибольшие разориентпровки относительно своих соседей. Эти исследования показали, что слияние ячеек
Отжиг деформированных металлов
265
происходит, по-видимому, без значительной миграции их стенок. Перестройка стенок ячеек более вероятна в металлах с высокой энергией дефекта упаковки, например в алюминии, в противоположность меди и серебру, в которых до образования зародышей происходит лишь небольшое перераспределение дислокаций.
Значительное влияние характера распределения дислокаций в деформированных металлах на поведение последних при рекристаллизации подчеркивается исследованиями на монокристаллических листах кремнистого железа определенных ориентировок [44, 47]. Наличие ориентировки {10O)
Фиг. 11.18. Зародыш рекристаллизации в деформированном никеле [39]. Электронная микрофотография, x?OUU.
(110) в плоскости листа позволяет сильно деформировать кристалл кремнистого железа без существенного рассеяния ориентировки [48], что затрудняет рекристаллизацию. Аналогичные результаты были получены на кристаллах меди и алюминия с ориентировкой типа {110} (112) [49]. Xy [441 сопоставил поведение при рекристаллизации кристаллов кремнистого железа с ориентировками {100} (110) и {100} (001); последние после деформации легко рекристаллизуются при отжиге. Исследование структуры деформации выявило наличие деформационных полос в кристаллах с ориентировкой {100} (001), которые отсутствовали в кристаллах с другой ориентировкой. Эти полосы были резко очерчены и легко выявлялись травлением; на границах полос наблюдались группы так называемых микрополос с меньшей раз-ориентировкой шириной 1—Змкм. Наличие такого рода разориентированных областей отражается в текстуре деформации, которая становится менее резко выраженной, чем текстура деформированных кристаллов с ориентировкой {001} (110), в которых деформационные полосы не развиваются. Наличие таких локализованных областей разориентировки приводит к большей легкости протекания процесса рекристаллизации. Электронограммы участков микрополос деформации показывают, что разориентировка в них может достигать 30', в то время как разориентировка внутри больших полос не превосходит нескольких градусов.
Электронные микрофотографии тонких фольг Ag, Cu и Ni (фиг. 11.18) показывают, что субзерна растут преимущественно в областях микрополос
"266
Глава 11
путем поглощения других субзерен, причем некоторые субграницы исчезают без миграции; аналогичное явление наблюдалось в алюминии [46, 50]. Предполагается, что коалесценция субзерен достигается путем поворота одного или большего числа смежных субзерен до исчезновения между ними раз-ориентировки [51]. Затем укрупнившиеся субзерна становятся зародышами рекристаллизации. Можно считать, что электронно-микроскопические исследования подтвердили существовавшую прежде точку зрения относительно того, что зародыши образуются путем роста субзерен в полосах деформации и на границах зерен, хотя благодаря этим исследованиям мы располагаем теперь более детальными сведениями о процессе роста субзерен и о распределении дислокаций вблизи зародыша.
§ 9. Развитие теоретических положений
Упомянутые выше результаты электронно-микроскопических исследований привели к развитию теории, предсказывающей степень рекристаллизации не через величины N и G, а с точки зрения изменения поверхностной энергии и упругой энергии искажений, которое происходит во время роста зародыша. Бейли и Хирш [39, 40] вывели выражение для скорости роста рекристаллизованных зерен, используя модель, в которой граница длиной 2L выгибается в виде сферического колпака радиуса Л, который затем перемещается (фиг. 11.19). Предполагается, что движущей силой процесса является различие упругой энергии искажений (т. е. плотности дислокаций) по обе стороны от границы.
Скорость роста рекристаллизован-ного зерна dVldt можно тогда выразить следующим образом:
Ж = '**/("¦")
здесь А — площадь поверхности рекри-сталлизованного зерна, E — разность запасенных энергий по обе стороны от границы, у — поверхностная энер-3 — объем одного атома и / — частотный множитель, определяемый
ї=Ше-^ІЯТ, (11.12)
¦Ф И г.
гия, Ъ как
11.19. Модель роста зародыша рекристаллизации [39].
где Д^а — разность свободных энергий, приходящаяся на 1 моль, в началь-лом и активированном состояниях, v — частота перехода, у — константа. Чтобы происходил рост, должно быть dV/dt > 0; таким образом,
0
и тогда можно показать, что L > 2у/Е. Это неравенство показывает, что имеется минимальная длина границы, которая может расти. В серебре, деформированном не слишком сильно растяжением, L>-10~4 см, что примерно соответствует размерам, наблюдаемым в электронно-микроскопических исследованиях.
