②连续动态再结晶高层错能金属中的动态再结晶机制通常为连续动态再结晶机制。合金连续动态再结晶过程大致分为三个阶段[14]。第一阶段,形成再结晶的晶核。在变形过程中直接形成的大角亚晶或是变形组织在动态回复时,由于位错的滑移与攀移在形成了亚晶界(取向差角﹤1°),它们都可以成为再结晶晶核。第二阶段,亚晶界转变为大角度晶界。由于亚晶界上位错的增多,使其取向差角不断增大,最终转化成为大角度晶界。在热变形过程中,大角亚晶的形成过程是连续的,应力-应变曲线为一条单峰值曲线,没有出现任何波动。第三阶段,亚晶界的减少与消失。当亚晶界上位错不断累积,取向角不断增大,亚晶界一般会移动到周围晶界或是大角度晶界,且移动速度随取向角的增大而越来越快,最终中间的亚晶界消失,亚晶合并长大,为再结晶提供晶核。
经研究发现,基体中第二相粒子的数目和应变量的大小等因素也会影响连续动态再结晶过程。这是因为,亚晶周围存在的细小的第二相粒子会阻碍位错的运动,由变形产生的位错在运动时,与第二相粒子相遇并发生相互缠结形成了位错墙,经规整化和多边形化后的位错墙转变成了小角度晶界,所以基体中的第二相粒子越多,小角度晶界更易转变为大角度晶界,从而影响连续动态再结晶。同样,一般来说应变量越大,动态再结晶过程进行越充分和均匀。当变形量适中时,首先在具有高密度位错的变形带内出现动态再结晶;变形量更大时,位错密度变大,整个变形组织内位错均匀分布,所以促进再结晶过程进行得更均匀。
③几何动态再结晶发生几何动态再结晶的过程描述如下:在高温变形时,原始大角度晶粒发生变形晶粒被拉长变薄,大角度晶界变成锯齿形,随着应变的增加,变形的原始晶粒越来越薄,厚度减小至亚晶尺寸的一至三倍,原始大角度晶界发生接触,原属于晶粒的一部分发生分离,从而变成了新的细小晶粒。
通常在高层错能的合金中,要发生几何动态再结晶必须要满足以下三个条件:第一,动态回复要充分进行获得足够多的亚晶粒,才能为动态再结晶提供晶核。第二,原始晶粒厚度需减小到约为亚晶尺寸的一到三倍,当达到这个尺寸后,锯齿状的原始大角晶界发生接触,并分离出新的小晶粒。第三,要在高温低应变速率下发生变形,这是因为只有在高温条件下,晶界才能更好的流动,而几何动态再结晶的发生就是依靠晶界的移动,同时还要保证合金中有足够多的第二相粒子,晶界附近存在的第二相粒子可以起钉扎作用,阻止晶界的移动,防止晶粒粗化。
1.4固溶过程中的再结晶行为
固溶[15]指通过高温加热使合金中的强化相溶入基体组织中,随后快速冷却,抑制强化相在冷却过程中重新析出,从而获得一种以铝为基体的过饱和的固溶体。在固溶过程中通常会发生亚晶长大和再结晶等行为。
铝合金在塑性变形过程中所消耗的功,其中一部分以空位、位错等晶体缺陷的形式存储在变形材料内部,提高了塑性变形后的金属自由能,由热力学第二定律可知,这种状态不稳定,合金具有向低自由能状态转换的趋势。在固溶过程中,随着温度的升高,原子活动能力增强,为了使系统自由能降低,变形组织自发地由不稳定状态向稳定状态转变,合金发生再结晶。
再结晶是高强铝合金热处理过程中的重要组织特征。在热处理过程中,除了析出相会对其最终力学性能产生影响以外,合金的再结晶同样具有重要影响。通常认为,与未再结晶组织相比,再结晶组织的断裂韧性、强度以及抗疲劳性能均下降。