發芽型晶粒長大

定義

發芽型晶粒長大發芽型晶粒長大的驅動力是晶界能的下降,即長大前後的界面能差值。

發芽型晶粒長大彎曲的晶界總是趨向於平直化，即向曲率中心移動以減少界面積，同時，大角度晶界的遷移率總是大於小角

度晶界的遷移率。

當晶界為三維空間的任意曲面時，作用在單位界面上的力P為：

P：晶界遷移的驅動力

：晶界單位面積的界面能

R1、R2：曲面的兩個主曲率半徑

發芽型晶粒長大

如果空間曲面為球面時，R1=R2，即：晶界遷移的驅動力與其曲率半徑R成反比，與界面能成正比。

（2）晶界總是向角度較銳的晶粒方向移動，力圖使三個夾角都等於120度。

當界面張力平衡時：因為大角度晶界TA=TB=TC，而A+B+C=360度∴A=B=C=120度

在二維坐標中，晶界邊數少於6的晶粒，其晶界向外凸出，必然逐漸縮小，甚至消失，而邊數大於6的晶粒，晶界

向內凹進，逐漸長大，當晶粒的邊數為6時，處於穩定狀態。

在三維坐標中，晶粒長大最後穩定的形狀是正十四面體。

發芽型晶粒長大（1）溫度溫度越高，晶粒長大速度越快，晶粒越粗大

G：晶界遷移速度

G0：常數

QG：晶界遷移的激活能

（2）第二相晶粒長大的極限半徑

K：常數

r：第二相質點半徑

f：第二相的體積分數

∴第二相質點的數量越多，顆粒越小，則阻礙晶粒長大的能力越強。

設第二相顆粒為球形，對晶界的阻力為F，與驅動力平衡

α角只取決於第二相顆粒與晶粒間的表面張力，可看作恆定值，現將（1）式對φ求極大值，

假設在單位面積的晶界面上有NS個第二相顆粒，其半徑都為r，則總阻力（3）

設單位體積中有NV個質點，其體積分數為f

取單位晶界面積兩側厚度皆為r的正方體，所有中心位於這個1×1×2r體積內半徑為r的第二相顆粒，都將與這部

分晶界交截，單位面積晶界將與1×1×2r×NV個晶粒交截。

發芽型晶粒長大定義：將再結晶完成後的金屬繼續加熱至某一溫度以上，或更長時間的保溫，會有少數幾個晶粒優先長大，成

為特別粗大的晶粒，而其周圍較細的晶粒則逐漸被吞食掉，整個金屬由少數比再結晶後晶粒要大幾十倍甚至幾百

倍的特大晶粒組成。

2.驅動力：同正常晶粒長大一樣，是長大前後的界面能差

3.產生條件：正常晶粒長大過程被彌散的第二相質點或雜質、織構等所強烈阻礙。

4.對性能的影響：得到粗大組織，降低材料的室溫機械性能，大多數情況下應當避免。