多边化产生的条件：a.塑性变形使晶体点阵发生弯曲 b.滑移面上有塞积的同号刃型位错 c.须加热到较高温度，使刃型位错能够产生攀移运动。多边化的产生从本质上包括位错的滑移和攀移，通过攀移使同一滑移面上的异号位错相抵消，位错密度下降，位错重排成较稳定的组态，构成亚晶界，形成回复后的亚晶结构。回复过程中电阻率的下降，主要由于过量空位的减少和应变能的降低，内应力的降低主要由于晶体内弹性应变的基本消除，硬度及强度下降不多则是由于位错密度下降不多，亚晶细小之故。

13.再结晶——显微组织重新改组的过程，基本消除冷变形的影响，驱动力是变形金属经回复后未被释放的储存能（90%），再结晶不是形成新相，晶体的结构并不改变

（1）形核——以多边化形成的亚晶为基础形核 a.晶界弓出形核

对于变形程度较少，应变诱导晶界移动，为了降低系统的自由能，晶界处A晶粒凸入B晶粒中，以吞食B晶粒中亚晶的方式，开始形成无畸变的再结晶晶核。

b.亚晶形核——此机制一般是在大的变形度下发生

亚晶合并机制：合并后的亚晶使相邻亚晶的位向差相应增大，并逐渐转化为大角度晶界，具有大得多的迁移率，然后迅速移动，消除其移动路程中存在的位错，使在它后面留下无畸变的晶体，构成再结晶核心。在变形程度较大且具有高层错能的金属中，多以这种亚晶合并机制形核。

亚晶迁移机制：由于位错密度较高的亚晶界，在加热过程中容易发生迁移并逐渐变为大角度晶界，作为再结晶核心而长大，此机制在变形度很大的低层错能金属中出现。

随着变形度的增加，会产生更多的亚晶而有利于再结晶形核 （2）长大

再结晶晶核形成之后，它就借界面的移动而向周围畸变区域长大，晶界迁移的推动力是无畸变的新晶粒本身与周围畸变的母体（即旧晶粒）之间的应变能差。

再结晶过程有一孕育期，且再结晶开始时的速度很慢，随之逐渐加快，至再结晶的体积分数约为50%时速度达到最大，最后逐渐变慢。

再结晶温度及其影响因素

冷变形金属开始进行再结晶的最低温度称为再结晶温度

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a.变形程度的影响

随着冷变形程度的增加，储存能也增加，再结晶的驱动力就越大，因此再结晶温度越低，同时等温退火时的再结晶速度也越快，但当变形量增大到一定程度后，再结晶温度就基本稳定不变了。在给定温度下，发生再结晶需要一个最小变形量（临界变形度）低于此变形度，不发生再结晶。

b.原始晶粒尺寸

金属的原始晶粒越细小，则变形的抗力越大，冷变形后储能较高，再结晶温度较低，晶界往往是再结晶形核的有利地区

c.微量溶质原子——提高再结晶温度

溶质原子与位错及晶界间存在着交互作用，使溶质原子倾向于在位错及晶界处偏聚，对位错的滑移与攀移和晶界的迁移起着阻碍作用

d.第二相粒子

第二相粒子尺寸较大，间距较宽，再结晶核心在其表面产生；第二相粒子尺寸很小且又密集时，则会阻碍再结晶的进行

e.再结晶退火工艺参数

若加热速度过于缓慢，有足够的时间进行回复，再结晶温度会提高。但极快速度的加热也会使再结晶温度升高。当变形程度和退火保温时间一定时，退火温度升高，再结晶后的晶粒越粗大。

（3）再结晶后的晶粒大小 a.变形度的影响

对应于再结晶后得到特别粗大晶粒的变形程度称为临界变形度 b.退火温度的影响

退火温度的影响较小，但提高退火温度可使再结晶的速度显著加快，临界变形度数值变小。

14.晶粒长大

对晶粒长大而言，晶界移动的驱动力通常来自总的界面能的降低。晶粒长大的分类：正常晶粒长大与异常晶粒长大（二次再结晶）

（1）晶粒界面的不同曲率是造成晶界移动的直接原因，晶粒长大过程就是“大吞并小”和凹面变平的过程。在恒温下发生正常晶粒长大时，平均晶粒直径随保温时间的平方根而增大。晶粒长大是通过大角度晶界的迁移来进行的。

（2）二次再结晶

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发生异常晶粒长大的基本条件：正常晶粒长大过程被分散相粒子，织构或表面热蚀沟等强烈阻碍。二次再结晶的驱动力来自界面能的降低，而不是来自应变能，它不是靠重新产生新的晶核，而是以一次再结晶后的某些特殊晶粒作为基础而长大。

15.再结晶退火后的组织 （1）再结晶织构

通常具有变形织构的金属经再结晶后的新晶粒，若仍具有择优取向，称为再结晶织构。再结晶织构与原变形织构之间的关系：与原有的织构相一致；原有的织构消失而代之以新的织构；原有织构消失不再形成新的织构。再结晶织构的形成机制：定向生长理论和定向形核理论

（2）退火孪晶

包括晶界交角处得退火孪晶和贯穿晶粒的完整退火孪晶 16.动态回复和动态再结晶

第六章 单相组元相图和纯晶体的凝固

重点：相律、结构起伏和相起伏，能量起伏，成分起伏的概念、热力学条件以及形核功会推导、临界形核半径、光滑界面和粗糙界面的概念、晶体长大机制

1.单元系相变的热力学及相平衡

体系中具有相同的物理、化学性质的，且与其他部分以界面分开的均匀部分——相

吉布斯相律：f=C-P+2 不含气相的体系 f=C-P+1 纯金属相图可用温度轴表示

2.液态结构的定性模型：长程无序，短程有序（在近程范围内存在接近晶态的原子排列情况），结构起伏，能量起伏

3.晶体凝固的热力学条件

按热力学第二定律，在等温等压下，过程自发进行的方向是体系自由能降低的方向

4.晶体的凝固的形核 （1）均匀形核

新相晶核是在母相中均匀地生成的，即晶核由液相中的一些原子团直接形成，不受杂质粒子或外表面的影响。

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由于液体中原子热运动较为强烈，在其平衡位置停留时间甚短，故这种局部有序排列的原子集团此消彼长，即结构起伏或相起伏（概念很重要）

晶胚的外层原子与液体中不规则排列的原子相接触而构成界面 总的自由能变化，形核功（公式很重要，要会自己推导） 临界晶核半径的概念以及推导公式重要

形成临界晶核时的自由能仍是增高的，其增值相当于其表面能的1/3，即液固之间的体积自由能差值只能补偿形成临界晶核表面所需能量的2/3，而不足1/3需依靠液相中存在的能量起伏来补充（要结合图理解透彻）

能量起伏：体系中有个微小体积所实际具有的能量，会偏离体系平均能量水平而瞬时涨落的现象（概念很重要）

形核率由两个因素控制：形核功因子和原子扩散的几率因子。有以下几点需要注意：a.在过冷度较小时，形核率主要受形核率因子控制，随着过冷度的增加，所需的临界形核半径减小，因此形核率继续增加，并达到最高值。

b.随后当过冷度继续增大时，尽管所需的临界晶核半径继续减小，但由于原子在较低温度下难以扩散，此时，形核率受扩散的几率因子所控制，即过峰值后，随温度的降低，形核率随之减小。

c.对于易流动的液体来说，形核率随温度下降至某值时突然显著增大，此温度可视为均匀形核的有效形核温度

（2）非均匀形核

新相优先在母相中存在异质处形核，即依附于液相中的杂质或外来表面形核。（概念重要）

非均匀形核的公式重要

润湿角的三种情况：a.当θ=180°时，均匀形核功与非均匀形核功相等，型壁对形核不起作用；b.当θ=0°时，非均匀形核不需做形核功，即完全润湿的情况；c.在非极端的情况下

非均匀形核的形核功小，因此所需要的过冷度小，另外，非均匀形核的临界晶核是一个球冠，而均匀形核的临界晶核是一个球，故当半径相同时，前者的体积小于后者，因此形核时需要的结构起伏小。

5.晶体凝固的长大

长大的必要条件：动态过冷度（液固界面向液相移动时所需的过冷度）大于零（重要）

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