材料科學基礎回覆題庫及答案
第八章 回覆與再結晶
1 名詞
變形織構
：多晶體中位向不同的晶粒經過塑性變形後晶粒取向變成大體一致，形成晶粒的擇優取向，擇優取向後的晶體結構稱為變形織構，織構在變形中產生，稱為變形織構；
再結晶織構
是具有變形織構的金屬經過再結晶退火後出現的織構，位向於原變形織構可能相同或不同，但常與原織構有一定位向關係。
再結晶全圖
：表示冷變形程度、退火溫度與再結晶後晶粒大小的關係（保溫時間一定）的圖。
冷加工與熱加工
：再結晶溫度以上的加工稱為熱加工，低於再結晶溫度又是室溫下的加工稱為冷加工。
帶狀組織
：多相合金中的各個相在熱加工中可能沿著變形方向形成的交替排列稱為帶狀組織；
加工流線
：金屬內部的少量夾雜物在熱加工中順著金屬流動的方向伸長和分佈，形成一道一道的細線；
動態再結晶：
低層錯能金屬由於開展位錯寬，位錯難於運動而透過動態回覆軟化，金屬在熱加工中由溫度和外力聯合作用發生的再結晶稱為動態再結晶。
臨界變形度：
再結晶後的晶粒大小與冷變形時的變形程度有一定關係，在某個變形程度時再結晶後得到的晶粒特別粗大，對應的冷變形程度稱為臨界變形度。
二次再結晶
：某些金屬材料經過嚴重變形後在較高溫度下退火時少數幾個晶粒優先長大成為特別粗大的晶粒，周圍較細的晶粒逐漸被吞掉的反常長大情況。
退火孿晶
：某些面心立方金屬和合金經過加工和再結晶退火後出現的孿晶組織。
2 問答
1 再結晶與固態相變有何區別？
答：
再結晶是一種組織轉變，從變形組織轉變為無畸變新晶粒的過程，再結晶前後組織形態改變，晶體結構不變；固態相變時，組織形態和晶體結構都改變；晶體結構是否改變是二者的主要區別。
2 簡述金屬冷變形度的大小對再結晶形核機制和再結晶晶粒尺寸的影響。
答：
變形度較小時以晶界弓出機制形核，變形度大的高層錯能金屬以亞晶合併機制形核，變形度大的低層錯能金屬以亞晶長大機制形核。
冷變形度很小時不發生再結晶，晶粒尺寸基本保持不變，在臨界變形度附近方式再結晶晶粒特別粗大，超過臨界變形度後隨變形度增大，晶粒尺寸減少，在很大變形度下，加熱溫度偏高，少數晶粒發二次再結晶，使部分晶粒粗化。
3 燈泡中W絲在高溫下工作，發生顯著晶粒長大效能變脆，在熱應力作用下破斷，試找出兩種延長鎢絲壽命的方法？
答：
燈泡中W絲在高溫下工作，晶粒長大後在熱應力作用下破斷，延長鎢絲壽命的方法可以加入第二相質點阻止晶粒在加熱時長大，如加入ThO2顆粒；或在燒結中使製品中形成微細的空隙也可以抑制晶粒長大，如加入少量K、Al、Si等雜質，在燒結時汽化形成極小的氣泡。
4 戶外用的架空銅導線（要求一定的強度）和戶內電燈用花線，在加工之後可否採用相同的最終熱處理工藝？為什麼？
答：
戶外用的架空銅導線要求一定的強度可以進行回覆退火，只去應力，保留強度；戶內電燈用花線可以進行再結晶退火，軟化金屬，降低電阻率。
5 純鋁經90%冷變形後，取三塊試樣分別加熱到70e ，150e ，300e ，各保溫一小時後空冷，純鋁的熔點為660e。
1） 分析所得組織，畫出示意圖；
2） 說明它們強度、硬度的高低和塑性方面的區別並簡要說明原因。
答：
1）純鋁經90%冷變形後在70e ，150e ，300e 保溫後空冷的組織示意圖如圖。
2）純鋁試樣強度、硬度以70e 退火後最高，150e 退火試樣的強度、硬度次之，300e 保溫後強度、硬度最低，而塑性則以70e 退火後最低，150e 退火試樣的居中，300e 保溫後塑性最好；
工業純金屬的再結晶溫度一般可用T再＝（0。3~0。4）T熔估計，故純鋁的再結晶溫度為100e左右，在70℃保溫合金只是發生回覆，顯微組織仍保持加工狀態，強度。硬度最高，塑性差，組織為纖維組織；150e 加熱發生再結晶，強度、硬度下降，塑性好，300e 保溫後發生晶粒長大，強度、硬度進一步下降，塑性很好。
7 今有工業純鈦、純鋁和純鉛鑄錠，試問如何選擇它們的軋製開坯溫度？開坯後，將它們在室溫（20℃）進行軋製，它們的塑性誰好誰壞？為什麼？它們在室溫下可否連續軋製下去？鈦、鉛、鋁分別怎樣才能軋成很薄的帶材？
已知：工業純金屬的再結晶溫度T再=（0.3-0.4）T熔，鈦熔點1672℃，883℃以下為hcp，883℃以上為bcc；鋁熔點為660℃，fcc結構（面心立方）；鉛熔點為327℃，fcc結構（面心立方）。
答：
可計算得到三種純金屬的再結晶溫度大約為純鈦：550℃，純鋁：100℃，純鉛低於0℃。金屬的軋製開坯溫度要在再結晶溫度以上進行，故工業純鈦、純鋁和純鉛鑄錠的軋製開坯溫度可分別取200℃，800℃，室溫即可。
開坯後在室溫軋製，鉛的塑性最好，鋁的塑性也較好，鈦的塑性最差。在室溫下純鋁和純鉛可以連續軋製，並獲得很薄的帶材，但純鈦不能繼續軋製，要獲得很薄的帶材需要在再結晶溫度以上反覆進行軋製。
8 試說明晶粒大小對金屬材料室溫及高溫力學效能的影響，在生產中如何控制材料的晶粒度。
答：
晶粒大小對金屬材料的室溫力學效能可用Hall－Petch公式
描述，晶粒越細小，材料強度越高；高溫下由於晶界產生粘滯性流動，發生晶粒沿晶界的相對滑動，併產生擴散蠕變，晶粒太細小金屬材料的高溫強度反而降低。
生產中可以透過選擇合適的合金成分獲得細小晶粒，利用變質處理，振動、攪拌，加大過冷度等措施細化鑄錠晶粒，利用加工變形細化晶粒，合理制訂再結晶工藝引數控制晶粒長大。
9 如何提高固溶體合金的強度
答：
固溶強化，細晶強化，加工硬化，第二相強化，相變（熱處理）強化等。
10 試用位錯理論解釋固溶強化，彌散強化，以及加工硬化的原因。
答：
固溶強化的可能位錯機制主要是溶質原子氣團對位錯的釘扎，增加了位錯滑移阻力。如溶質原子與位錯的彈性互動作用的科垂爾氣團和斯諾克氣團，溶質原子與擴充套件位錯互動作用的鈴木氣團使層錯寬度增加，位錯難於束集，交滑移困難；溶質原子形成的偏聚和短程有序，位錯運動透過時破壞了偏聚和短程有序使得能量升高，增加位錯的阻力，以及溶質原子與位錯的靜電互動作用對位錯滑移產生的阻力使材料強度升高。
彌散強化也是透過阻礙位錯運動強化材料，如位錯繞過較硬、與基體非共格第二相的Orowan機制和切割較軟、與基體共格的第二相粒子的切割機制。
產生加工硬化的各種可能機制有滑移面上平行位錯間的互動作用的平行位錯硬化理論，以及滑移面上位錯與別的滑移面上位錯林切割產生割階的林位錯強化理論。
