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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 金属 » 交流互助 » 连续动态再结晶是热激活过程么
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lkmilk

木虫 (正式写手)

[交流] 连续动态再结晶是热激活过程么已有6人参与

众所周知，一般的非连续动态再结晶是热激活过程，该过程的发生与否及演化与温度挂钩。然而连续动态再结晶则不然，即使是在常温下，只要累积应变够大，也会发生连续动态再结晶，且其本质为位错及亚结构的相互协调及重排，临界应变也与温度、应变速率无关。那么，连续动态再结晶算不算热激活过程呢？
另：若上述理解有误，希望得到指正。
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1楼2014-05-22 16:25:00
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comma

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“该过程的发生与否及演化与温度挂钩”有误，再结晶的发生不是温度的原因，再结晶的驱动力是储存能，而温度是动力学参量，即是再结晶快/慢、难/易的参量，也就是说只要储存能足够，0K以上都能再结晶，快慢与否是温度做推动。就目前研究进展看，所有再结晶在本质上都是一样的，各种机制是再结晶行为和表现的不同，唯一不同的是几何动态再结晶不是如此行为，是形变“扁”晶粒两侧因为应变发生锯齿状协调，最终锯齿尖相遇合并“切割”形变晶粒完成再结晶。
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564147973
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2楼2014-05-22 23:24:45
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lkmilk

木虫 (正式写手)
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2楼: Originally posted by comma at 2014-05-22 23:24:45
“该过程的发生与否及演化与温度挂钩”有误，再结晶的发生不是温度的原因，再结晶的驱动力是储存能，而温度是动力学参量，即是再结晶快/慢、难/易的参量，也就是说只要储存能足够，0K以上都能再结晶，快慢与否是温度 ...

再结晶的驱动力是储存能这点是毋庸置疑的，但这只是从能量角度阐述了促使再结晶过程组织演化的能量来源及相应的热力学方向，并不是相应的机制。比如说一个高温气体，在无外力作用下，他会自发的散失能量，高的内能是其驱动力；但如何散失，可以做功，可以热传导等等，你不能说他是同一个机制。同理再结晶演化本身是一个过程，相当于一个路径函数，其结果是自由能降低，但路径可不相同。据文献记载，非连续动态再结晶存在大角晶界的长程迁移，仅出现在低层错能材料再结晶温度以上的热变形过程，是一种热激活过程（也是过程）。而连续动态再结晶不发生大角晶界的长程迁移，出现在高层错能材料的全部温度范围及低层错能材料再结晶温度以下的范围，我的问题是这算不算热激活过程，且热激活的准确定义应该是什么。此外，我并没有说动态再结晶的发生与温度挂钩，我说的是非连续动态再结晶与温度挂钩。
总之，谢谢你的回答，希望多多交流。
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3楼2014-05-23 08:56:40
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comma

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11楼: Originally posted by 564147973 at 2015-06-09 11:26:19
很专业的回复，学习了。Comma老师我想请教：几何动态再结晶的驱动能也是储存能吗，非连续动态再结晶有成核长大这些过程，驱动能是储存能，那大角晶界的变形协调迁动包括切割也要消耗能量吧，这些能量是材料的储存能 ...

按道理再结晶的驱动力都是储存能，各种机制只应是表现形式上不同；
但是“几何动态再结晶”确实有其不同于其他机制的表现，它是相邻“锯齿”状晶界相遇“切割”形成一段段的再结晶晶粒，是因为大变形过程的几何原因发生的。
当材料在经受大的压缩（例如热轧或热挤压）变形，横截面看晶粒变为扁平状，在初期，动态回复时大角度晶界发展为锯齿状，这些锯齿波与亚晶尺寸相当，并且亚晶尺寸几乎与应变量无关，所以大角度晶界的百分数随应变量增加而增加。最终当晶界的锯齿波纹尺寸与晶粒厚度相当时，波纹皱褶的晶界将会相互贯通，结果形成小的与亚晶尺寸相当的小等轴晶，它们的晶界是大角度晶界，整个过程完成了几何动态再结晶。
我觉得没有必要强调它的驱动力是不是储存能，无论如何，最终它的过程还是一定程度消耗了形变态，降低系统自由能。当下人们的研究显示，当大角度晶界间距与亚晶尺寸相似，即晶粒尺寸与亚晶尺寸相当时，就会发生几何动态再结晶。也就是说它的发生具有显著的几何条件。
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12楼2015-06-09 16:14:19
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3楼: Originally posted by lkmilk at 2014-05-23 08:56:40
再结晶的驱动力是储存能这点是毋庸置疑的，但这只是从能量角度阐述了促使再结晶过程组织演化的能量来源及相应的热力学方向，并不是相应的机制。比如说一个高温气体，在无外力作用下，他会自发的散失能量，高的内能 ...

肯定是热激活的。再结晶是对储能载体的消耗过程，即缺陷，更多是位错密度的减小，位错等缺陷受热激活运动形成组态、自销以及被大角度晶界等因素消耗必是热激活过程！再结晶过程当然是动力学过程的，但本质是统一的，而过程行为不同。如同我们都在海平面以上，以具有高势能，此高势能类同于储存能，水往低处流是势能降低的必然......
“......仅出现在低层错能材料再结晶温度以上的热变形过程......”和“出现在高层错能材料的全部温度范围及低层错能材料再结晶温度以下的范围”的说法看不懂。
再次强调，无论什么类型的再结晶，温度都是动力学推动，非本质驱动，温度当然会影响微观机制，核心在于影响位错形成何种组态。
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4楼2014-05-23 10:47:10
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lkmilk

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4楼: Originally posted by comma at 2014-05-23 10:47:10
肯定是热激活的。再结晶是对储能载体的消耗过程，即缺陷，更多是位错密度的减小，位错等缺陷受热激活运动形成组态、自销以及被大角度晶界等因素消耗必是热激活过程！再结晶过程当然是动力学过程的，但本质是统一的 ...

谢谢你的回答，你能给个热激活的准确的定义么
我从没说过温度是本质驱动，只是说温度不同再结晶的机制不同，而不同的再结晶机制就如你所说位错形成何种组态以降低内能。
我对热激活的理解是：某些过程虽然总的热力学方向是确定的，但由于存在能垒，必须提高温度使原子运动能越过能垒，故该过程必须在一定的温度下（也就是热力学与动力学同时满足）才能发生（比如我说的不连续动态再结晶）。而部分再结晶机制是温度无关的，故这部分机制我认为不是热激活的，但又没有相应的文献明确这么说过，所以在这问问。
感觉你没看仔细我的问题，我问的是“连续（continuous）”与“非连续（discontinuous）”再结晶与热激活的关系，而不是再结晶本身的驱动力
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5楼2014-05-23 12:41:33
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comma

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5楼: Originally posted by lkmilk at 2014-05-23 12:41:33
谢谢你的回答，你能给个热激活的准确的定义么
我从没说过温度是本质驱动，只是说温度不同再结晶的机制不同，而不同的再结晶机制就如你所说位错形成何种组态以降低内能。
我对热激活的理解是：某些过程虽然总的热 ...

其实之前的帖子内容已经说明，无论何种再结晶行为都是涉及位错等缺陷的重组以释放储能。在这里，缺陷的运动都需热激活使其运动，缺陷运动才有重组/消散的机会。
热激活从微观来看即是原子从一个位置跳动到另一个位置，过程中克服势垒，如你所说。
你的首帖子说常温也会发生再结晶，常温也是有温度的。在0K以上都是热激活温度。有些材料在273K以下就可能发生回复再结晶。
上贴中“......而部分再结晶机制是温度无关的......”不知何来？

以上均是浅见，关于再结晶尤其DRX、CDRX的机制问题仍是学术界争论的热点，欢迎更多同仁共同交流研讨。
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6楼2014-05-24 11:12:07
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lfooo

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6楼: Originally posted by comma at 2014-05-24 11:12:07
其实之前的帖子内容已经说明，无论何种再结晶行为都是涉及位错等缺陷的重组以释放储能。在这里，缺陷的运动都需热激活使其运动，缺陷运动才有重组/消散的机会。
热激活从微观来看即是原子从一个位置跳动到另一个位 ...

Comma老师理解的很透彻，给的回复很有建设性。其实提“连续”和“不连续”这个概念是基于唯相理论的。Humphreys, F. J. 教授也说，这个分类不基于任何具体的组织演化机制。只是有些教科书或者paper里把他们混到一起去了。正如Comam老师说的：只有几何动态再结晶非常具有特色，可以单独分类。其他的现象上的“连续”与“不连续”没有本质区别，很大一部分其实要归于“均匀性”这个东西。不知道Comma老师对“回复”与“再结晶”这两个概念是如何区分的。能否用“晶界发生迁移”这个标志来区分呢？
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7楼2014-05-26 15:41:30
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comma

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7楼: Originally posted by lfooo at 2014-05-26 15:41:30
Comma老师理解的很透彻，给的回复很有建设性。其实提“连续”和“不连续”这个概念是基于唯相理论的。Humphreys, F. J. 教授也说，这个分类不基于任何具体的组织演化机制。只是有些教科书或者paper里把他们混到一起 ...

不敢当。
有关问题还有待进一步研究，相信未来研究者对该问题的探讨还有深入研究。
关于区分，目前还是在是否涉及大角度晶界迁移来判断，有学者不认为这里需要区分，这是无可厚非的；本来再结晶必然经历回复阶段，回复的确算是再结晶前期储备。
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8楼2014-05-26 18:15:10
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lkmilk

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6楼: Originally posted by comma at 2014-05-24 11:12:07
其实之前的帖子内容已经说明，无论何种再结晶行为都是涉及位错等缺陷的重组以释放储能。在这里，缺陷的运动都需热激活使其运动，缺陷运动才有重组/消散的机会。
热激活从微观来看即是原子从一个位置跳动到另一个位 ...

请问热变形初期产生的波浪形晶界是由什么导致的？
究竟是多边形化呢还是相邻晶粒的相对运动导致的扭折呢还是什么其它的机制  谢谢
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9楼2014-05-27 10:29:12
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9楼: Originally posted by lkmilk at 2014-05-27 10:29:12
请问热变形初期产生的波浪形晶界是由什么导致的？
究竟是多边形化呢还是相邻晶粒的相对运动导致的扭折呢还是什么其它的机制  谢谢...

形变在晶界附近需要应变协调，晶界的取向差对应变传递产生影响，导致波浪，有时还会产生几何必须位错
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10楼2014-05-27 15:42:59
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