再结晶和晶粒长大
冷变形金属的回复、再结晶与长大
根据加热温度不同，发生回复、再结晶及晶粒长大过程，经塑性变形后的金的过程称之为“退火”.回复阶段，从光学显微镜下观察的组织几乎没有变化，晶粒仍是冷变形之后的纤维状；在再结晶阶段，首先是出现新的无畸变的核心，然后逐渐消耗周围的变形基体而长大，直到变形组织完全改组为新的、无畸变的细等轴晶粒为止；晶粒长大阶段，是在界面能的驱动下，再结晶的新晶粒相互吞并而长大，以获得该温度下更为稳定的晶粒尺寸回复和再结晶的驱动力是内部储存的畸变能（内应力），在回复和再结晶过程中全部释放出来，不同的金属类型，再结晶以前释放的储能不同，从纯金属→不纯金属→合金，储能的释放增加；由于杂质和溶质原子阻碍再结晶的形核和长大，推迟再结晶过程.三个阶段金属的性能变化如图所示：①电阻率在回复阶段就已明显下降，到再结晶时下降更快，最后恢复到变形前的电阻；②强度和硬度在回复阶段下降不多，再结晶开始后硬度急剧下降，降低的规律因金属的种类不同而不同；③内应力在回复阶段明显下降,宏观内应力在回复时可以全部或大部分被消除，微观内应力部分消除；在再结温度以上，微观内应力被全部消除.④材料的密度随退火温度升高而增加.所谓回复是指冷变形金属在加热时，在新的无畸变晶粒出现之前，所产生的亚结构与性能的变化过程.回复动力学研究材料的性能向变形前回复的速率问题：①回复过程没有孕育期；②在一定的温度下，初期的回复速率很高，以后逐渐减慢，直到最后回复的速率为零.③每一个温度的回复过程都有一个极限值，退火温度越高，这个极限值越高，需要时间越短.R为回复时已恢复的加工硬化，σm σr σ0分别为变形后、回复后以及完全退火的屈服应力，R越大，（1-R）越小，表示回复阶段性能恢复程度越大.回复过程的组织变化与回复机制多边形化：金属塑性变形后，滑移面上塞积的同号刃型位错沿原滑移面水平排列，高温时通过滑移和攀移使位错变成沿垂直滑移面的排列，形成所谓的位错墙，每组角度晶界分割晶粒成亚晶，这一过程称为位错的多边形化.只在产生単滑移的晶体中，多边形化过程最典型，多滑移情况下可能存在，更易形成胞状组织.胞状组织的规整化：过剩空位消失，变形胞状组织内的位错被吸引到胞壁，并与胞壁中的异号位错互相抵消位错密度降低，位错变得平直较规整，当回复继续时，胞胞壁中的位错缠结逐渐形成能量较低的位错网，胞壁变薄，单胞有所长大，构成亚晶粒.亚晶粒的合并：可能通过位错的攀移和位错壁的消失，从而导致亚晶转动来完成.去应力退火：冷变形金属经回复后使内应力得到很大程度的消除，同时又能够保持效果，因此回复退火又称为去应力退火.工件中内应力的降低可以避免工件的变形或开裂，②异号位错在热激活作用下相互吸引而抵消③亚晶粒长大；①位错攀移和位错环缩小；②亚晶粒合并；③多边形化；中温回复（0.3-0.5T m ）高温回复（≧0.5T m ）不同温度下对应的回复机制（T 表示熔点）温度回复机制低温回复（0.1-0.3T m ）①点缺陷移至晶界或位错处消失；②点缺陷①缠结中的位错重新排列而构成亚晶；.冷加工”塑性变形后的金属再进行加热仍是冷变形之后的纤维状；在周围的变形基体而长大，直到阶段，是在界面能的驱动粒尺寸的过程.回复和再结晶过程中全部释放金属→不纯金属→合金，储能，推迟再结晶过程.这个极限值越高，需要时间越短.后以及完全越大.沿原滑移面水平排列，高温时，每组位错墙均以小可能存在，更易形成胞状组织.被吸引到胞壁，并与胞壁中的时，胞内几乎无位错，单胞有所长大，构成亚晶粒.导致亚晶转动来完成.够保持冷变形的硬化开裂，并提高其耐腐蚀性.而抵消，位错密度下降；熔点）点缺陷合并；；0σσσσ--=m r m R质原子被吸附在晶界，织；②加工温度范围在速率敏感系数.状；抛光表面没有显示滑移线；，晶粒长大越明显；。
晶粒生长
再结晶与晶粒长大是与烧结并行的高温动 力学过程，特别是晶粒长大与二次再结晶过程 往往与烧结中、后期的传质过程是同时进行的。 它对烧结过程和烧结体的显微结构和性能有不 可忽视的影响。 晶粒生长:无应变的材料在热处理时，平衡晶 粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续长大的 过程.
坯体继续致密化
❖晶界越过气孔或杂质，产生二次再结晶，把气 孔包入晶体内部
⑵有少量液相出现在晶界上—少量液相抑制晶粒 长大
5.极限晶粒直径：
DL—晶粒正常生长时的极限尺寸
DL d f
d—夹杂物或气孔的平均直径 f—夹杂物或气孔的体积分数
讨论：
①当f愈大时则DL愈小 ②当f一定时，d愈大则晶界移动时与夹杂
物相遇的机会就越少，于是DL愈大
三. 二次再结晶
(或称异常长大和晶粒不连续长大)
1.定义：二次再结晶是少数巨大晶粒在细晶消耗时 成核长大的过程（当正常的晶粒长大过程停止后， 个别具有多边界的大晶粒以自身为核心不断吞并 周围小晶粒而异常长大的过程为二次再结晶）
2.推动力：大晶粒界面与邻近高表面能和小曲率半 径的晶面相比有较低的表面能
1
❖logD—t作图为一直线，其斜率为 2
4.影响晶粒生长的因素：
图示1 图示2
⑴第二相夹杂物(杂质、气孔)影响—阻碍作用
当气孔汇集在晶界上时，晶界移动可能出现的 三种情况:
❖晶界移动被气孔或杂质所阻挡，使正常的晶粒 长大终止
❖晶界带动气孔或杂质以正常速度移动，使气孔 保持在晶界上，并可利用晶界的快速通道排除，
⑴ 原始粒度不均匀，存在个别大晶粒 ⑵ 烧结温度偏高或烧结速率太快 ⑶ 成型压力不均，局部有不均匀液相
5.避免二次再结晶采取的措施：
第7章 回复、再结晶-2
再结晶后晶粒的长大
再结晶完成后,得到细小等轴的晶粒，从 热力学角度看，晶粒长大，总的晶界面积减 少，能量降低是一个自发过程。 长大： ¾ 正常长大（连续均匀长大）：参与长大的晶粒 数量多，且分布均匀；所有晶界具有大致相同 的可动性；各晶粒尺寸差异不大，且平均尺寸 连续增大。 ¾ 异常长大（二次再结晶）：少数晶粒优先长 大，吞食周围晶粒而长成粗大晶粒。
式中：m 为比例常数，称为晶界的平均迁移率（即单位驱 动力作用下的晶界平均迁移速度）；r 为晶界的平均曲率 半径，正常长大时r≈D。 m和σ对各种金属在一定温度均可视为常数，则：
近似有： 上式表明：在恒温下，晶粒发生正常长大时，平均直径与 保温时间的平方根成线性关系。 上述关系适用：高纯度金属在高温加热保温时。在一般情 况下，时间的指数小于1/2。
1
一、正常长大 长大方式： 依靠界面移动“大吃小、凹吃 凸”，长大中界面向曲率中心方向移 动，大晶粒吞食了小晶粒，直到晶界平 直化。
2
1、晶粒长大时的晶界迁移方向和驱动力 晶界迁移：晶界在其法线方向上的迁移。 晶界迁移的驱动力：界面能的减少，与曲率有关。（界面
向曲率中心方向移动将引起晶界面积减小，降低界面能。但这 种驱动力与储存能相比是较小的，所以晶粒长大时晶界迁移速 度比再结晶时慢。）
26
3、动态回复组织特点 在伸长的晶粒内部存在许多动态回复亚晶。 动态回复亚晶粒：胞壁位错密度小，胞内位错密度也 小。 当达到稳衡态时，动态回复亚晶有如下特征： 等轴状；胞状亚晶之间的取向差保持不变；胞壁之 间距离（亚晶尺寸）保持不变；胞壁之间的位错密度 保持不变。 注意：热加工过程中的动态回复不能看成是冷加工与 静态回复的叠加。应变与回复同时出现就避免了冷加 工效果的累积，所以，形变金属不能发展成高位错密 度，而且亚晶较细。 动态回复亚晶平均尺寸d与形变温度T和变形速率ε的 关系： d∝T/ε
316l不锈钢纤维再结晶与晶粒长大行为研究
文章标题：316L不锈钢纤维再结晶与晶粒长大行为研究一、引言在材料科学领域，316L不锈钢纤维作为一种重要的纤维材料，具有优异的耐蚀性和强度，被广泛应用于化工、航空航天等领域。
然而，随着纤维材料使用条件的不断升级，316L不锈钢纤维再结晶和晶粒长大行为的研究变得尤为重要。
二、再结晶行为研究1. 再结晶的概念再结晶是指晶体材料在一定温度和应力条件下，由于晶界能的降低，局部区域内原有的晶粒被消除，形成新的晶粒，使材料产生显著的晶粒细化和组织结构的变化。
2. 316L不锈钢纤维再结晶的影响因素a) 温度：适当提高温度有利于不锈钢纤维的再结晶，但过高的温度会导致晶粒长大；b) 应力：外力作用下，316L不锈钢纤维的再结晶行为受到显著影响；c) 时间：不同的处理时间对纤维的再结晶行为有着不同的影响。
三、晶粒长大行为研究1. 晶粒长大的机制晶粒长大是指晶体中晶粒尺寸的增大。
在316L不锈钢纤维中，晶粒长大的机制主要包括了晶界迁移和再结晶后的晶粒长大。
2. 影响晶粒长大的因素a) 温度和时间：温度和时间对晶粒长大起着至关重要的作用；b) 应力：外部应力会促使晶界迁移，从而影响晶粒长大的行为。
四、研究总结与展望通过对316L不锈钢纤维再结晶和晶粒长大行为的研究，我们能够更深入地了解材料在不同条件下的性能变化规律。
对于相关工程应用具有指导意义。
未来，我们可进一步探索纤维材料再结晶和晶粒长大的微观机制，提高不锈钢纤维的性能稳定性。
个人观点与理解：通过对316L不锈钢纤维再结晶与晶粒长大行为的研究，我深刻认识到了材料科学的重要性。
对于材料的微观结构和性能变化规律的深入研究，不仅可以为相关工程应用提供指导，还可以为材料科学领域的进步贡献力量。
这也促使我不断学习和探索材料科学领域的前沿知识，努力为材料科学的发展贡献自己的力量。
在文章中多次提及“316L不锈钢纤维再结晶与晶粒长大行为”的内容，可以帮助我更深入地理解相关主题，并为我在相关领域的学习和工作提供有力的支持。
晶粒生长与二次再结晶的区别
晶粒生长与二次再结晶的区别
晶粒生长是晶体通过凝聚分子、原子或离子形成大尺寸单晶粒所经历的变化，主要地热力学分子漂移或原子游离活动及结晶反应机制相结合的一个过程。
二次再结晶是利用已有的晶体作为原料，进行热力学加工而形成的一种结晶形态。
它的原理是由一个原的晶体溶解，经过晶体熔点的改变，均布在溶液中，随着温度的降低而形成新的晶体结晶体，从而使该物质呈现出高度纯净的晶体结晶体。
两者最大的区别在于：晶粒生长是形成单一晶体的过程，是一个持续性的过程，通过一定的热力学机理来维护晶体无缝地增大；而二次再结晶则是利用已经存在的晶体进行热力学加工，用改变溶液中晶体熔点的方法来形成新的晶体；并且，晶粒生长的晶粒不能自行生长，它们需要一种热源，通常用伴热来维持一定的温度；而二次再结晶则通过调节溶液中晶体熔点，来实现该过程。
第四节再结晶后的晶粒长大
4r
3
随φ增大、r减小，Dmin减小。
Fe-3%Si合金中的MnS 粒子限制了晶粒长大
Fe-3%Si合金在800 ℃时的晶粒长大
利用分散相粒子阻碍高温下晶粒长大的实例
钢中加入少量的Al、Ti、V、Nb等元素，可形 成适当体积分数（数量）和尺寸的AlN、TiN、 VC、NbC等分散相微粒，能有效阻碍高温下钢 的晶粒长大，使钢在焊接或热处理后仍具有较 细小的晶粒，保证良好的力学性能。
纯金属及单相合金中， 大角度晶界的晶界能为常数， 即：
T1=T2=T3，则θ1=θ2=θ3 =120 °
二维晶粒为六边 形，晶界角均为 120°时，晶界为直 线，处于稳定形状。 在继续加热时，每个 晶粒都不易长大或缩 小。
在平衡条件(退 火状态)下，单相合金 金相试样中观察到三 叉晶界，确实接近 120°角。
三个(或三个以上)晶界交会处的界面角的变 化是：趋向于使作用在各晶界的表面张力在交 会点达到互相平衡的状态。
3、晶粒的稳定形状：
二维晶粒的稳定形状：
三晶界交会处各晶界角均等于120°，晶界为直线状。 三个晶粒1、2、3共同相遇于一点，达到平衡状态时， 其界面张力(晶界能) T1、T2、T3与界面角θ1、θ2、θ3 之间 应满足：
分散相粒子对晶界移动的约束力与晶界能所 提供驱动力相等时，正常晶粒长大停止。
此时的晶粒平均直径 为极限平均晶粒直径。
若分散相粒子为球状，半径为r，体积分数
为φ，比晶界能为γb，则晶界与粒子交截时，单 位面积晶界上各粒子对晶界移动所施加的总约束
力为：
F mix
3 2
b
r
极限平均晶粒尺寸：
Dm i n
二维晶粒的稳定形状
如果二维晶粒不是六 边形，为了使晶粒各顶 角形成120°的夹角：
晶粒长大晶粒长大
3．晶粒的稳定形状
驱动力作用
即
总界面能下降
通过
晶界变直
二维： 三角晶界120°
三维： 趋向十四面体
4．影响晶粒长大的因素
1）温度 （同再结晶因素） 热激活过程——温度↑——长大速度↑
2）分散相颗粒 （异于再结晶——无二重性） 分散相颗粒——阻碍晶界迁移——长大速度↓
第四节 再结晶后的晶粒长大
长大类型： 连续、均匀长大 —— 正常长大 少数晶粒突发、非均匀长大 —— 异常长大
一、正常长大
1．长大方式
大角晶界的迁移——大晶粒吞并小晶粒——晶粒长大
2．晶粒长大的热力学与动力学
1）热力学 驱动力： 体系自由能下降 —— 总界面能下降 冷变形度不再有影响 因为再结晶后已完全消除了晶格畸变
称为
再结晶织构
进一步
二次再结晶织构
表现出
各向异性
机理：
定向（择优）形核理论
定向（择优）成长理论
凸出晶核、亚晶均 保持原织构取向
有利位向晶粒长大速度快 其它位向晶粒长大受抑制
与原形变织构相同的 再结晶织构
特殊位向织构 （可能与原形变织构相同或不同）
择优形核、择优成长理论
少数再结晶后较大的晶粒
晶界迁移能力↑ ↑
少数晶粒快速长大
异常粗大的晶粒组织 性能恶化
2．异常长大热力学及动力学
1）热力学 驱动力 —— 体系自由能下降 —— 总晶界能下降 + 总表面能下降
2）动力学 纯长大过程——先快后慢
三、再结晶退火及组织控制
1．再结晶退火
工艺： 加热至T再以上保温 —— 再结晶 目的：1）软化冷变形后金属——方便后续加工
冷变形金属的回复、再结晶与晶粒长大
30
ductility
20
300 Recovery
RecrystallizatioGnrain Growth
(二)、回复机制
以相对温度表征回复进行程度：
TH=T/Tm T为实际温度， Tm为熔点。
1. 低温回复（0.1<TH<0.3)
期间空位浓度明显降低，两种方式：点缺陷迁移至晶界、 表面、位错处消失；空位与间隙原子相遇而对消。
3. 力学性能：
强度、硬度略减小, 塑性略有提高。
4. 物理性能：
因点缺陷密度降低，电阻率减小、密度增大。
材料的变形与再结晶
回复和再结晶过程中显微硬度下降趋势
Vickers hardness
50
as deformed state (80% rolling reduction)
annealing at 300oC
材料的变形与再结晶
(一)、回复过程的特征 回复定义：
冷变形金属在加热时，在新的无畸变晶粒出现以 前，所产生的亚结构与性能变化的过程。
回复过程的特征：
1. 组织形貌：
光学显微镜下仍是变形组织形态，但高倍显微 镜下观察到胞状位错缠结形成的亚晶。
材料的变形与再结晶
2. 内应力：
宏观残余内应力完全消除，有部分微观残余内应力。
• Effects of cold work are reversed!
tensile strength (MPa) ductility (%EL)
Annealing Temperature (癈)
100 3 00 500
600 tensile strength
700 60
50 5 00
40
回复再结晶晶粒长大课件
未来研究可以加强与其他学科的合作，如物理学 、化学等，以提供更全面的理论支撑和实验手段 。
技术发展前景
高效化
随着技术的不断发展，回复再结 晶晶粒长大的效率将得到提高， 从而缩短工艺时间，提高生产效
率。
智能化
未来技术将更加智能化，通过引 入人工智能、大数据等技术，实 现对晶粒长大过程的实时监控和
回复再结晶晶粒长大课件
目录
• 回复再结晶晶粒长大概述 • 回复再结晶晶粒长大的原理 • 回复再结晶晶粒长大的实验研究 • 回复再结晶晶粒长大的应用 • 回复再结晶晶粒长大的挑战与展望
01
回复再结晶晶粒长大概述
定义与特点
定义
回复再结晶晶粒长大是指在金属材料加工过程中，通过控制温度、应力和时间 等条件，使金属内部微观组织结构发生改变，晶粒逐渐变大的过程。
自动控制。
精细化
随着实验条件和设备的不断改进 ，对晶粒长大的控制将更加精细 化，从而实现更精确的晶粒尺寸
和分布。
THANK YOU
回复再结晶技术的应用有助于推动新能源技术的研发和商业化进程，促
进清洁能源的推广和应用。
05
回复再结晶晶粒长大的挑战与 展望
当前面临的挑战
技术难题
当前在回复再结晶晶粒长大的研 究中，仍存在许多技术难题。例 如，如何精确控制晶粒长大的过 程，如何提高回复再结晶的效率 等。
理论模型的不完善
目前对回复再结晶晶粒长大的理 论模型仍有许多不完善的部分， 这使得在预测和控制晶粒长大过 程时存在困难。
02
回复再结晶晶粒长大的原理
回复再结晶晶粒长大的机制
回复再结晶晶粒长大的微观机制
原子或分子的扩散迁移，晶界移动，晶格畸变等。
用回复,再结晶和晶粒长大解释铁素体变形 80%经不同温度退火的组织演变
用回复,再结晶和晶粒长大解释铁素体变形80%经不
同温度退火的组织演变
铁素体变形是通过回复、再结晶和晶粒长大三个过程来解释的。
这三种过程在不同温度退火下，对80%的铁素体组织演变产生了显著的影响。
1. 回复过程：在退火初期，铁素体晶粒内部的应力状态发生改变，晶格畸变逐渐消除，这一过程称为回复。
回复过程使铁素体晶粒尺寸略有增大，但变化不明显。
2. 再结晶过程：随着退火温度的升高，铁素体晶粒开始发生再结晶，即原有的铁素体晶粒破碎，重新形成新的晶粒。
在再结晶过程中，铁素体晶粒尺寸显著减小，组织变得更加细小。
在80%的铁素体中，再结晶过程使晶粒尺寸降低，提高了铁素体的塑性。
3. 晶粒长大过程：在退火后期，随着温度的进一步升高，铁素体晶粒逐渐长大。
晶粒长大过程使铁素体晶粒尺寸增大，但过大的晶粒尺寸可能会导致铁素体塑性降低。
在80%的铁素体中，晶粒长大过程对组织演变的影响相对较小。
通过以上分析，可以得出以下结论：在不同温度退火下，铁素体变形主要受回复、再结晶和晶粒长大三个过程的控制。
适当的退火温度可以实现铁素体的细化和组织均匀化，提高其塑性和韧性。
而退火温度过高或过低，都可能对铁素体的性能产生不利影响。
因此，在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的退火温度，以实现铁素体的高性能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、初次再结晶
概念
初次再结晶是指从塑性变形的、具 有应变的基质中，生长出新的无应 变晶粒的成核和长大过程。
初次再结晶常发生在金属中，无机非金属材料特别 是 — 些软性材料 NaCl 、 CaF2 等，由于较易发生塑性 变形，所以也会发生初次再结晶过程。另外，由于无 机非金属材料烧结前都要破碎研磨成粉料，这时颗粒 内常有残余应变，烧结时也会出现初次再结晶现象。
dD k u dr D
实验结果斜率较 理论预测结果小
D D kt
2 2 0
烧结后期D>>D0
D 2 kt
4 f d Dc 3V V
最终晶粒平均尺寸 与第二相物质阻碍 作用间的平衡关系
晶粒正常长大时，如果晶界受到第二相杂质的 阻碍，其移动可能出现三种情况：
1．晶界能量较小，晶界移动被杂质或气孔 所阻挡，晶粒正常长大停止。 2．晶界具有一定的能量，晶界带动杂质或气孔继 续移动，这时气孔利用晶界的快速通道 排除，坯体不断致密。 3．晶界能量大，晶界越过杂质或气孔，把气孔 包裹在晶粒内部。由于气孔脱离晶昂界，再不能 利用晶界这样的快速通道而排除，使烧结停止， 致密度不再增加。这时将出现二次再结晶现象。
但是，并不是在任何情况下二次再结晶过程 都是有害的。 在现代新材料的开发中常利用二次再结过程 来生产一些特种材料。如铁氧体硬磁材料 BaFel2019的烧结中，控制大晶粒为二次再结晶 的晶核，利用二次再结晶形成择优取向，使 磁磷畴取向一致，从而得到高磁导率的硬磁 材料。
图24 由于晶粒长大使气孔扩大示意图
最终和初始晶粒大小之比
初始粒子尺寸（μm）
图25 BeO在2000℃下经2.5小时二次再结晶后的相对晶粒长大
造成二 次再结 晶的原 因主要 是原始 物料粒 度不均 匀及烧 结温度 偏高
产 生 原 因
其次是 成型压 力不均 匀及局 部有不 均匀的 液相等
二次再结晶出现后．对材料性能的影响： 由于个别晶粒异常长大．使气孔不能排除，坯体不 再致密，加之大晶粒的晶界上有应力存在，使其内 部易出现隐裂纹，继续烧结时坯体易膨胀而开裂， 使烧结体的机械、电学性能下降。 工艺上的措施： 工艺上常采用引入适当的添加剂，以减缓晶界的移 动速度，使气孔及时沿晶界排除，从而防止或延缓 二次再结晶的发生。
晶粒长大速率随温度升高呈指数规律增加且晶界 移动速率与晶界曲率有关。温度愈高，曲率半径 愈小，晶界向曲率中心移动的速率亦愈快。
图22 Ba0.8Sr0.2TiO3陶瓷的SEM 照片
3 4 5
10
6
图23 烧结后期晶粒长大示意图
对任意一个晶粒，每条边的曲率半径与晶粒直径D 成比例，所以由晶界过剩自由焓引起的晶界移动速 度和相应的晶粒长大速度与晶粒尺寸成反比
初次再结晶也包括两个步骤：成核和长大。晶粒长大 通常需要一个诱导期，它相当于不稳定的核胚长大成稳 定晶核所需要的时间。
G N dN N 0 exp( ) dt RT
Eu u u0 exp( ) RT
d u(t t0 )
最终晶粒大小取决于成核和晶粒长大的相对速率。 由于这两者都与温度相关，故总的结晶速率随温度 而迅速变化。提高再结晶温度，最终的晶粒尺寸增 加，这是由于晶粒长大速率比成核速率增加的更快。
晶粒直径(mm)
时间(分)
图19 在400℃受400g/mm2应力作用的NaCl晶体，
置于470℃再结晶的情况
推动力
初次再结晶过程的推动力是基 质塑性变形所增加的能量。
一般储存在变形基质中的能量约为0.5～1Cal／g的数量 级，虽然数值较熔融热小得多 (熔融热是此值的1000倍 甚至更多倍)，但却足够提供晶界移动和晶粒长大所需 的能量。
第三节 再结晶和晶粒长大
在烧结中，坯体多数是晶态粉状材料压制而成，随 烧结进行，坯体颗粒间发生再结晶和晶粒长大，使坯体 强度提高。所以在烧结进程中，高温下还同时进行着两 个过程，再结晶和晶粒长大。尤其是在烧结后期，这两 个和烧结并行的高温动力学过程是绝不对不能忽视的， 它直接影响着烧结体的显微结构(如晶粒大小，气孔分 布)和强度等性质。
u f ( f A B ns RT G G f B A ) exp( )[1 exp( ) Nh RT RT
G RT
G G 1 exp （ ） RT RT
ns V G 1 1 u exp( )( ) Nh RT r1 r2图20 烧结温度对AlN晶 Nhomakorabea尺寸的影响
二、晶粒长大
概念
在烧结中、后期，细小晶粒逐渐 长大，而一些晶粒的长大过程也 是另一部分晶粒的缩小或消失过 程，其结果是平均晶粒尺寸增加
这一过程并不依赖于初次再结晶过程；晶粒 长大不是小晶粒的相互粘接，而是晶界移动 的结果。其含义的核心是晶粒平均尺寸增加。
推动力
晶粒长大的推动力是晶界过剩的 自由能，即晶界两侧物质的自由 焓之差是使界面向曲率中心移动 的驱动力。
小晶粒生长为大晶粒．使界面面积减小， 界面自由能降低，晶粒尺寸由 1μm 变化 到lcm，相应的能量变化为0.1-5Cal/g。
两个晶粒
自由焓
△G
＊
△G 位置 (a) (b)
图21 晶界结构及原子位能图
晶粒长大动力学
1 1 P ( ) r1 r2
G VP ST
f A B
温度不变时
G V P V (
1 1 ) r1 r2
ns RT G exp[ ] Nh RT
f B A
ns RT G G exp[ ] Nh RT
晶界移动速度u
三、二次再结晶
概念
二次再结晶是坯体中少数大晶粒尺 寸的异常增加，其结果是个别晶粒 的尺寸增加，这是区别于正常的晶 粒长大的。
简言之，当坯体中有少数大晶粒存在时，这些 大晶粒往往成为二次再结晶的晶核，晶粒尺寸 以这些大晶粒为核心异常生长。
推动力
推动力仍然是晶界过剩 界面能。
二次再结晶发生后，气孔进人晶粒内部，成 为孤立闭气孔，不易排除，使烧结速率降低甚 至停止。因为小气孔中气体的压力大，它可能 迁移扩散到低气压的大气孔中去，使晶界上的 气孔随晶粒长大而变大。