1、退火強化 強度和微觀結構之間的關系一般可通過細晶強化和位錯強化兩種機制來描 述23。細晶強化則與晶粒大小有關，其本質是大角度晶界對可動位錯的阻礙， 即所謂的 Hall-Petch 關系；位錯強化由位錯密度決定，而位錯主要來自兩部分： 晶界之間的獨立位錯以及小角晶界提供的位錯 23較大的軋制變形量反而出現強度下降的反常現象，主要是由于較大變形量的 樣品的晶內位錯密度以及小角度晶界的比例減少， 而晶粒度變化不大所致。工業 純鋁經大變形冷軋至某一程度時（樣品B, £ VM=3.3）,原始的等軸晶經剪切 變形破碎，大部分破碎的晶粒最終演化形成典型的層狀結構區域， 小部分仍處于 向層狀結構晶粒

2、過渡的狀態,形成了高位錯密度和小角度晶界為主的近似等軸晶 區域。經進一步軋制變形后（樣品D , £ VM=4.1），處于過渡狀態的近似等軸 晶區域消失，演化形成典型的層狀結構區域。 使得較大變形量樣品整體的位錯密 度以及能夠作為位錯強化的小角度晶界的比例下降,從而導致屈服強度的降低。 通常情況下,金屬在塑性變形過程中,位錯增殖,交互作用從而阻礙位錯運動, 導致材料強度上升,即所謂的加工硬化。對傳統粗晶材料,塑性變形后進行熱處 理（退火）,退火過程中材料內部的位錯將發生回復,位錯密度降低,從而導致 材料強度降低，即退火致軟化現象。但是近年來人們卻在晶粒尺寸處于1卩m以 下超細晶甚至晶粒

3、尺寸處于 100nm 以下的納米晶材料中發現了相反的退火致 強化現象，即退火反而導致材料的強度上升對于純金屬來說，材料的強度主要取決于晶界和位錯的共同作用， 位錯與晶 界在金屬塑性變形中都有著雙重身份。 晶界會阻礙位錯滑移，同時也可作為位錯 阱來吸收位錯，位錯的滑移引起塑性變形，同時纏結在一起的位錯團也會阻礙位 錯的運動。隨著晶粒的逐步細化，晶界與位錯的貢獻以及它們所扮演的身份也在 逐步變化。 對于傳統的退火軟化現象，很容易用我們已知的知識來解釋。對于 正常的工業純鋁，晶粒在幾十到幾百微米之間，在退火時，晶粒一定程度的長大， 位錯被激活運動， 位錯密度下降。根據霍爾佩奇關系， 晶粒在幾十到幾百

4、微米之 間時，晶粒長大，材料強度下降，位錯密度下降是的原本纏結在一起的位錯部分 消失，即對位錯運動的阻礙降低， 材料強度下降。這兩者都決定了材料的退火致 軟化。有限位錯源強化（dislocation source limited strengthenijng已被基本認定 為退火致強化主要機理 19,41，其基本思想可以概括為：由于 Frank-Read 位錯 源在亞微米晶和納米晶內部存在的可能性很小， 晶界位錯源成為塑性變形所需的 主要位錯源（source，相應地，晶界也成為位錯阱。退火后，晶粒內部位錯密 度降低甚至不包含位錯，這就使得材料在發生塑性變形時需要更大的力來啟動晶 界上的位錯源來產

5、生位錯，從而導致了退火致強化。當晶粒大小細化到亞微米級 時，由于晶粒越小，在退火過程中晶界對晶內的位錯作用力越大， 更容易使晶內 位錯泯滅與晶界處。所以，在退火時晶界呈現出的是位錯阱的作用， 是晶內的可 動位錯迅速消失于晶界，晶內的可動位錯密度很低。這導致的結果是晶內位錯源 減少，發生滑移的可動位錯只能產生于晶界， 而啟動晶界上的位錯源所需的里遠 大于一般的晶內 Frank-Read 位錯源，因而產生了強化現象。退火軟化所謂“加工軟化”現象,系指材料在冷如工過程中 ,其伸長率隨冷加工量的增 多而增加的現象。產生“加工軟化”現象的主要原因是由于在冷變形過程中 ,外 界很大的一部分能量轉化為金屬的內能 ,熱能使原子的能量不斷提高。冷變形量 越大時 ,原子的能量越高。當冷變形量大到一定程度時 ,原子的能量提高到足以使 材料內部由于冷變形過程中所產