[科普中国]-动态再结晶

动态再结晶(dynamic recrystallization)，是指金属在热变形过程中发生的再结晶现象。与热变形各道次之间以及变形完毕后加热和冷却时所发生的静态再结晶相比，动态再结晶的特点是：动态再结晶要达到临界变形量和在较高的变形温度下才能发生；与静态再结晶相似，动态再结晶易在晶界及亚晶界形核；动态再结晶转变为静态再结晶时无需孕育期；动态再结晶所需的时间随温度升高而缩短。1

特点金属在热变形过程中发生的再结晶。与热变形各道次之间以及变形完毕后加热和冷却时所发生的静态再结晶相比，动态再结晶的特点是：

（1）动态再结晶要达到临界变形量和在较高的变形温度下才能发生。

（2）与静态再结晶相似，动态再结晶易在晶界及亚晶界形核。

（3）动态再结晶转变为静态再结晶时无需孕育期。

（4）动态再结晶所需的时间随温度升高而缩短。

原理动态再结晶又可以分成连续动态再结晶和非连续动态再结晶，连续与非连续的发生是与材料的本质属性有关的，主要是层错能的大小，也就是说影响位错运动灵便性与否的因素。

传统的动态再结晶理论中动态再结晶过程通过动态再结晶晶粒的形核和长大的方式来消除形变基体中的位错及亚晶界等形变缺陷，这一过程通过大角度晶界的迁移实现，是一种“不连续”的现象，因此传统的动态再结晶理论又被称为“不连续动态再结晶理论”，一般认为该现象只能在低、中等层错能材料中发生。然而较高层错能材料，如铝、alpha-Fe等，在热变形过程中亚晶界持续吸收位错，角度不断增大，最终由小角度晶界转为大角度晶界，即亚晶成为真正的晶粒。虽然这一过程几乎不涉及到大角度晶界的迁移，但亚晶界由小角度晶界转为大角度晶界同样消耗了大量的位错密度，并导致原始组织的细化，实际上也是一种动态再结晶行为，人们将这种动态再结晶称为“连续动态再结晶”。

由于在再结晶的形核长大期间同时还进行金属的形变，再结晶新形成的晶粒在它们生长的同时也在变形.当在再结晶完成之前，再结晶晶粒中心的位错密度达到足够发生另一次再结晶，新的形核周期又开始，于是在已再结晶的晶粒中又开始新一轮的形核长大.因此在任一时刻，在金属中均存在一个形变程度不等的地区，就是这种状态的组织维持金属的流变应力高于静态再结晶的流变应力。

出现动态再结晶的金属，往往是较难发生动态回复的金属，这些金属的层错能较低，如铜，镍，钴等. 因为层错能低，它们发生交滑移、攀移等活动过程的困难较大些，因此动态回复速率低，亚结构的位错密度大，促进了动态再结晶的形核。

应力一应变过程发生动态再结晶的金属的应力一应变曲线具有图1b所示的特征。

在变形的开始阶段，应力随变形的增加而增加，达到某一峰值时σm（对应于此应力的变形为εm） 后，由于发生了动态再结晶，屈服应力又下跌至某一恒定的σs值（曲线1）。这时加工硬化与动态软化达到了平衡。在高的温度或低的变形速度下，动态再结晶引起软化，但紧跟着又重新产生加工硬化，致使应力—应变曲线呈现出波浪形（曲线2）。变形速度提高或变形温度下降皆使σm和εm增大，发生动态再结晶所需变形量也要增加。如通常的厚板热轧（变形速度大但道次压下量较小）时较难发生动态再结晶;而变形速度较小的大型水压机上的锻造、变形程度大的热挤压以及行星轧机轧制板材等，只要达到一定的温度，动态再结晶就能顺利发生。变形温度与变形速度对变形过程中产生动态再结晶的影响如图2所示。

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学