题目
有人将工业纯铝在室温下进行大变形量轧制使其成为薄片试样,所测得的室温强度表明呈冷加工状态;然后将试样加热到100℃,保温12d,再冷却后测得的室温强度明显降低。试验者查得工业纯铝得T再=150℃,所以他排除了发生再结晶的可能性。请解释上述现象,并说明如何证明你的设想。
有人将工业纯铝在室温下进行大变形量轧制使其成为薄片试样,所测得的室温强度表明呈冷加工状态;然后将试样加热到100℃,保温12d,再冷却后测得的室温强度明显降低。试验者查得工业纯铝得T再=150℃,所以他排除了发生再结晶的可能性。请解释上述现象,并说明如何证明你的设想。
题目解答
答案
将大变形量轧制后的工业纯铝加热到100℃、保温12d后其室温强度明显下降的可能原因是由于工业纯铝已经发生了再结晶过程。试验者查得的T再=150℃,是指在1h内完成再结晶的温度。而金属在大量冷变形后,即使在较低于T再的退火温度,只要保温足够的时间,同样可以发生再结晶。所以,工业纯铝变形后在100℃加热、保温12d完全有可能已完成再结晶过程。 通过观察薄片试样的金相组织,如果出现的等轴状晶粒,则可确认发生再结晶过程。
解析
关键知识点:
- 再结晶温度(T再)的定义:通常指材料在特定保温时间(如1小时)内完成再结晶的最低温度。
- 再结晶的条件:需要足够高的温度、足够长的时间,且材料必须处于冷变形状态(具有足够的储存能量)。
- 长时间保温的影响:即使温度低于T再,若保温时间足够长,仍可能发生再结晶。
破题关键:
题目中工业纯铝的T再为150℃,但保温时间为12天(远长于1小时)。需说明长时间保温可能突破T再的限制,导致再结晶发生,从而解释强度下降的现象。
现象解释
- 冷加工后的强度升高:大变形量轧制使工业纯铝产生冷加工强化,位错密度增加,晶格扭曲,导致强度升高。
- 加热后的强度下降:加热到100℃(低于T再)保温12天后强度降低,说明材料内部发生了软化机制。
- 软化的可能原因:
- 回复:位错运动导致位错密度降低,但晶粒形状仍为变形后的长条状。
- 再结晶:形成等轴晶粒,完全消除冷加工强化效果。
关键推理
- T再的局限性:T再通常基于1小时保温时间定义,而实际保温时间远长于1小时时,再结晶可能在更低温度下发生。
- 长时间保温的作用:12天的保温为原子扩散提供了充足时间,使变形铝在100℃下完成再结晶。
证明方法
通过金相显微镜观察晶粒形态:
- 若晶粒为等轴状,则证明发生再结晶;
- 若晶粒仍为变形后的长条状,则仅为回复。