变形量对Cu_4Al合金再结晶激活能的影响

1、第22卷第4期2001年12月上海有色金属SHANGHAINONFERROUSMETALSVol122No14Dec.2001文章编号:1005-2046(2001)04-0164-02变形量对Cu24Al合金再结晶激活能的影响常立民1,刘建华2,于升学2,谌岩2(1.四平师范学院分析测试中心,吉林四平136000;2.燕山大学材料与化工学院,河北秦皇岛066004)摘要:研究了变形量对Cu24Al合金再结晶激活能的影响,根据公式G=G0exp(-Q/RT)计算出再结晶激活能(Q)。结果表明:Cu24Al合金再结晶激活能随其变形量的增加而减小。关键词:Cu24Al合金;变形量;再结晶激活能中图

2、分类号:TG14611+1文献标识码:A1前言,重要依据。为此,本文计算了不同变形量Cu24Al合金再结晶激活能。由金相显微组织(图1)可见,再结晶晶核优先在原晶粒晶界处产生,并向未再结晶畸变能较高的区域吞食长大。2试验材料与方法试验材料为退火Cu24Al合金,化学成分(wt%)为:96%Cu、4%Al。试样尺寸为10mm20mm,在压机下进行冷变形,其变形量分别为30%、50%、70%。将变形的试样在400、425、450温度下进行再结晶退火。再结晶等温退火在SX24210型电阻炉中进行。为保证炉温均匀,在炉膛中先垫置石棉板,并在指定温度下保温4小时,待炉温充分均匀恒定后再把试样放在石棉板上

3、,并尽量使之靠近热电偶,保温时间到后取出水冷。为了提高实验精度,先做预备性实验,大致掌握成核时间后,再确定不同的保温时间。每个等温温度至少做3次,取最小值。为了减少炉温的波动,一次装炉量不得超过6块试样,保温时间较短者,采取单件处理,但试样一定要严格定位。用NEOPHOT21金相显微镜观察再结晶形核部位,并测试不同变形量、不同温度下形核尺寸小于0101mm的等温时间,根据实验数据,计算其再结晶激活能。收稿日期:2001205210作者简介:常立民(1966),男,副教授,硕士研究生,主要从事表面技术与金属材料的研究.图1再结晶晶核形核部位(50%,425512min)400对于Cu24Al合金

4、来说,各晶粒的变形是不均匀的,故各区域所含的储存能大小和释放的时间也不相同。通常的情况下,回复过程和再结晶过程中按一定比例释放2。然而铝原子阻碍回复过程的进行,特别是位错密度大,缠结较严重的地方,铝原子的钉扎作用更为严重,加之内应力的影响更是如此3。所以一般升温过程中来不及回复,等温退火过程中也能保留很长时间,故直至进入再结晶过程时才释放出大量的储存能。这就使得在Cu24Al合金试样内各区域之间回复和再结晶交叉进行。因此变形Cu24Al合金试样内第4期常立民等:变形量Cu24Al合金再结晶激活能的影响165各区域稳定再结晶晶核形成的孕育期大小也不相同。故本实验中是以金相法(至少3次实验)出现第

5、1个稳定再结晶晶粒(小于10m)的最短时间作为孕育期t0的大小。其测试结果见表1。表1不同条件下再结晶孕育期)(min)4501151121由表1的数据计算出lnt与1/T的数值,做lnt1/T关系曲线示于图2。由图2可见,lnt与1/T呈直线关系,由斜率(K)可计算出再结晶激活能。经计算变形量为30%、50%、70%,再结晶激活能分别为48161kJ/mol、3415kJ/mol、30101kJ/mol。由此可见,Cu24Al变形量(%)305070140032115425212116112合金再结晶激活能随变形量的增加而减小。因为变形量愈大,再结晶驱动力即储存能愈大1,4,同时Cu24Al

6、合金晶粒之间晶界处的位错、空位等缺陷密度愈大,原子之间引力减弱,再结晶(势垒)减小,;再者,再结晶晶1,而临界cv,其中,为表面能,Gv,变形量愈大,则临界(rc)愈小;反之亦然。其结果必然变形量愈大,再结晶愈容易。由Arrhenius方程(2Q/RT)(1)G=G0exp设G=Xv/t=G0exp(2Q/RT),当再结晶体积分数(Xv)一定时,上式可转变为:()1/t=Aexp2Q/RT由(2)式可得,(3)lnt=Q/RT-A式中:QR气体常数,T绝对温度,t,lnA常数。4结论Cu24Al合金变形后再结晶晶核优先在原晶粒晶界处产生,其再结晶激活能随变形量的增加而减小,当变形量为30%、5

7、0%、70%时,其再结晶激活能分别为48161kJ/mol、3415kJ/mol、30101kJ/mol。参考文献:1李超编.金属学原理M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出T/10-4K-1图2lnt与的关系曲线T2哈宽富.金属力学性质的微观理论M.北京:科学技术出版社,1983.78.3崔明勋.东北重型机械学院学报,1987,11(2):4344.4刘国勋.金属学原理M.北京:机械工业出版社,1980.178.EffectofDeformationLevelonRecrystallizationActivationEnergyofCu24AlAlloyCHANGLi2min1,LIUJian2hua

8、2,YUSheng2xue2,CHENYan2(1.Measuring&TestingCenterofSipingNormalCollege,Siping136000,China;2.CollegeofMaterialsandChemicalEngineering,YanshanUniversity,Qinhuangdao066004,China)Abstract:TheeffectofdeformationlevelontherecrystallizationactivationenergyofCu24Alalloywasstudiedand()therecrystallizationactivationenergyofthealloywascalculatedbymakinguseofG=G0exp-Q/RT.Theresultsshowthattheactiv