[科普中国]-再结晶织构

简介

再结晶织构的本质取决于新晶粒的取向以及这些晶粒的形核和长大速率的相对关系。长期以来对于再结晶织构的形成机制存在着争论，有取向形核理论和取向长大理论两类不同观点。众所周知，再结晶核心在形变基体中已经存在，除非发生形变孪晶可以改变取向外，不可能有其他取向存在。事实上，再结晶织构一般都与形变织构不同，所以不论什么理论，首要的问题是解释新的取向是如何产生的。关于其形成机制，一般认为有定向生长原变形织构之间理论和定向形核理论。

定向生长理论认为：一次再结晶过程中形成了各种位向的晶核，但只有某些具有特殊位向的晶核才可能迅速向变形基体中长大，即形成了再结晶织构。当基体存在变形织构时，其中大多数晶粒取向是相近的，晶粒不易长大，而某些与变形织构呈特殊位向关系的再结晶晶核，其晶界则具有很高的迁移速度．故发生择优生长，并通过逐渐吞食其周围变形基体达到互相接触，形成与原变形织构取向不同的再结晶织构。

定向形核理论认为：当变形量较大的金属组织存在变形织构时，由于各亚晶的位向相近，而使再结晶形核具有择优取向．并经长大形成与原有织构相一致的再结晶织构。

取向长大取向长大理论认为再结晶核心不必一定有特殊取向，只有那些相对于基体的某些有利于生长的特殊取向核心才具有较大的长大速度，其他取向的核心因为它们的界面迁移速度太慢，在竞争生长中被淘汰。结果，再结晶后具有与形变基体取向有关的再结晶织构。

除了由取向关系引发的取向长大外，有一些其他因素导致某些取向晶粒长大较快或较慢，从而影响再结晶织构，如：

（1）尺寸因素，在形变基体不同类型的位置出现的再结晶核心取向不同，在形变过渡带中的立方取向区域出现的再结晶核心，核心尺寸比较大，大尺寸的核心由晶界曲率引起的拖曳压力比较小，它比其他晶粒长大得快，这会导致出现再结晶立方织构。

（2）位置因素，与高储存能区域邻接的再结晶晶粒，再结晶速度比其他地方的快。因为储存能的大小依赖于取向，这样会导致再结晶的择尤取向的发展。

取向形核在形变织构基体上形成特定的晶体学取向的核心，这些核心长大而成的晶粒必然会具有相对于基体取向的某种特定取向。因为基体是择尤取向的，所以这些晶核长大后的晶粒也必然具有择尤取向。

晶体在变形时晶体内部发生转动，但是各部分不会同时一致转动，使晶体转动轨迹线各处留下少许为晶向转动的残余小晶体。当形变晶体转动分裂为不同的稳定区的两部分时，中间就是过渡带，越过过渡带有很强的取向梯度。残留在过渡带中的小晶体，它与邻域的取向有很激烈的不连续，所以在再结晶退火时它们很易成为实际的核心，有人认为它们可以以应变诱导晶界迁移（SIBM）机制形成核心。当某些特定取向的残留的小晶体激发形核后，它们长大便形成某种特定的再结晶织构。

以Φ=90°截面示意描述了它们在轧制过程取向演变的轨迹，可以看到取向转动路线在立方取向附近经过，所以在形变过渡带中会含有一些立方取向的组分。

TEM实验的确观察到在轧板中含有少量的立方取向小晶体。甚至经大形变量的单晶，在形变带中也存在立方取向小晶体。这些立方取向小晶体成为再结晶核心，核心长大后最终形成很强的再结晶立方织构。

最近很多研究表明，取向形核发生在某些形变组分中，并且它通常不一定与形变的不均匀相联系，但与局部取向环境尤其是与毗邻的特殊织构组分有关。这样的择尤取向形核的原因，可能与核心邻接晶粒相对的显微结构和储存能，同时也可能与它们的相对取向提供形核有利因素有关。大变形量轧制的铜、铝和某些合金退火可获得非常明显的立方织构，以取向形核能更好解释这种织构的形成。实验还发现，铝的再结晶立方织构的强度直接与形变后的立方取向组分强度成正比，这也间接说明再结晶立方取向核心来源于形变结构中的立方取向组分。2