织构ODF分析方法及织构精编版
织构分析
晶体学织构
极图测定
反射法
起始位置（ ＝ 90° ， ＝0）：计数器定位在 被测反射面衍射角2处，测量过程中固定不动， 通过和角的转动实现反射法测量。 顺时针转 为从90°变小， 逆时针为正。起始位置对应的 极图中{HKL}极点转动角＝90°，＝90°
晶体学织构
极图测定
透射法
晶体学织构
掺杂钨丝，冷变形98.1% (a) 横截面反极图 (b) 纵剖面反极图
取向分布函数
取向有3个自由度，因此需要用3维空间表达取向分布。 极图或极密度分布函数p(, )所使用的是一个二维的空间，它上
面的一个点不足以表示三维空间内的一个取向，用极图分析多晶 体的织构或取向时会产生一定的局限性和困难。
吴里夫网：将经纬线网投影到与经纬线网NS轴平行的投影面 上，作出的极射赤面投影网。
标准极式网和吴氏网直径为20cm，大园弧与小圆弧互相均分 的角度间隔为2。
晶体投影
极式网
吴氏网
晶体投影
5、吴氏网的应用
测量两极点夹角
晶体投影
5、吴氏网的应用
测量两极点夹角
晶体投影
5、吴氏网的应用
晶带和晶带轴的位置关系
4、极图的测定及分析
极图最早是利用单色x-射线衍射照片确定的，有织构的材料的衍 射环强度分布不均匀，局部出现最大值。欲将衍射照片转换成极 图需要丝或板相对入射线方位不同的一系列衍射照片。 现在，这种技术已经完全被配有计数器的衍射仪所代替，并由 Schulz最早发明。如图所示的装置为织构测角仪，能使试样在几 个方向转动，以便使每个晶粒都有机会处于衍射位置。一般说来， 与该种方法对应的极图上点的轨迹是螺旋状的，通过计算机程序， 计数器的计数直接转换成极图上极点强度计数，并自动插入等强 度值，所需的各种修正均自动完成。这种装置不仅可以以反射方 式工作，也可以透射方式工作。每种方式只能给出极图的一部分， 反射法给出极图的中心部分，透射法给出极图的边缘部分，将两 种方法相互补充就可以得到一张完整极图。
X光衍射技术基础--织构的测定培训教材
织构的定义
一般认为多晶材料中，晶粒的晶体学取向会出现某 些规律性； ➢ 或者某些晶体学方向往材料外形的某些特定方向 集中； ➢ 或者某些晶体学面往材料外形的某些特定面集中； ➢ 或者晶体学方向和晶体学面都有某种程度的集中，
则称该多晶材料中存在择优取向或织构
织构的存在－－有利有弊
优点：某些材料如硅钢片达到立方织构状态（又 称高斯织构(100)<001>），可以提高导磁率， 减小变压器磁损失。
织构的表示方法
描述材料的织构状态就是描述材料中各 个晶粒取向相对于材料外形之间的关系。
➢ 到目前为止，材料的织构状态除了用理 想织构成分（有多少晶粒严格满足织构关 系）、极分布图表示以外，还可以用极图 （正极图、反极图）、三维取向分布函数 来描述。
正极图
研究某试样的织构状态可以以试样外形（如轧 面、轧向、横向等）为坐标，考察试样中任一特 定的晶体学面族法线在该坐标中的分布。如果以 极射投影的方式描述上述分布，就构成了正极图。
21 1
11 1
1 00
010
011
112
001
100
试样包含{011}< 21 1>和{112}< 11 1>成分。即大部分晶粒的 {011}和{112}面平行于轧面，< 21 1>和<11 1>方向平行于轧向
确定试样中包含的理想织构成分
又例如，Fe-50Ni合金冷轧并退火后再结晶 织构的{110}织构为。
轧向
轧向
横向
横向
横向
{100}极图
{110}极图
{111}极图
NaCl单晶上Ag薄膜的晶体结构
理想丝织构正极图
<100>理想丝织构
织构类型及其测定方法
2.再结晶织构
具有形变织构的冷加工金属，经过退火、发生再结晶以后，通常仍具有择 优取向，称为退火织构或再结晶织构。
再结晶织构依赖于所牵涉的再结晶过程，分为初次再结晶和二次再结晶 织构。对低碳钢，特别是硅钢片的织构曾进行过很多研究。由于金属原有变形 织构的漫散程度和延伸率、退火温度以及退火气氛等的差异，实际的再结晶织 构的取向不同程度地偏离理论的再结晶织构取向。
轧 向面
法 轧 向
轧面法向 ＜100＞
{100} ＜110＞
{100}
＜110＞ 轧向
{100}<110>织构中晶 粒与板材外形相对取
向示意图
例如，冷轧铝板的理想织构为(110)[ī12]
如图为经轧制后的纯铁板材的部分晶粒取向示意图﹐其（100）面平行于轧面， [011]方向平行于轧向﹐说明该板材具有一种(100)[011]织构。
冷拉铝丝中100%晶粒的<111>方向与拉丝轴方向平行，即具有<111>丝织构。冷拉铜丝 中60%晶粒的<111>方向与拉丝轴方向平行，而另外40%晶粒的<100>方向与拉丝轴方向平 行，即冷拉铜丝具有<111>+<100>双重丝织构。
2）、板织构
在轧制过程中，随着板材的厚度逐步减小，长度不断延伸，多数晶粒不仅倾向于以某一晶向 <uvw>平行于材料的某一特定外观方向，同时还以某一晶面（hkl）平行于材料的特定外观平面 （板材表面），这种类型的择优取向称为板织构，一般以(hkl)[uvw]表示，晶粒取向的漫散程度也 按两个特征来描述。
除冷拉和挤压工艺外，有时由热浸﹑电沉积或蒸发形成的材料的涂覆层以及材料 经氧化和腐蚀后表层所生成的产物都可能产生纤维织构。在实际材料中经常存在不止 一种的纤维织构，如铜线中<111>和<100>织构同时出现。
ODF图定义
织构的测定摘自：《X射线衍射技术及设备》（鞍钢钢铁研究所，丘利、胡玉和编著，冶金工业出版社1999年出版）1 织构定义单晶体在不同的晶体学方向上，其力学、电磁、光学、耐腐蚀、磁学甚至核物理等方面的性能会表现出显著差异，这种现象称为各向异性。
多晶体是许多单晶体的集合，如果晶粒数目大且各晶粒的排列是完全无规则的统计均匀分布，即在不同方向上取向几率相同，则这多晶集合体在不同方向上就会宏观地表现出各种性能相同的现象，这叫各向同性。
然而多晶体在其形成过程中，由于受到外界的力、热、电、磁等各种不同条件的影响，或在形成后受到不同的加工工艺的影响，多晶集合体中的各晶粒就会沿着某些方向排列，呈现出或多或少的统计不均匀分布，即出现在某些方向上聚集排列，因而在这些方向上取向几率增大的现象，这种现象叫做择优取向。
这种组织结构及规则聚集排列状态类似于天然纤维或织物的结构和纹理，故称之为织构。
织构测定在材料研究中有重要作用。
2 织构类型为了具体描述织构(即多晶体的取向分布规律)，常把择优取向的晶体学方向(晶向) 和晶体学平面(晶面) 跟多晶体宏观参考系相关连起来。
这种宏观参考系一般与多晶体外观相关连，譬如丝状材料一般采用轴向；板状材料多采用轧面及轧向。
多晶体在不同受力情况下，会出现不同类型的织构。
轴向拉拔或压缩的金属或多晶体中，往往以一个或几个结晶学方向平行或近似平行于轴向，这种织构称为丝织构或纤维织构。
理想的丝织构往往沿材料流变方向对称排列。
其织构常用与其平行的晶向指数<UVW>表示。
某些锻压、压缩多晶材料中，晶体往往以某一晶面法线平行于压缩力轴向，此类择优取向称为面织构，常以{HKL}表示。
轧制板材的晶体，既受拉力又受压力，因此除以某些晶体学方向平行轧向外，还以某些晶面平行于轧面，此类织构称为板织构，常以{HKL}<UVW>表示。
3 织构的表示方法择优取向是多晶体在空间中集聚的现象，肉眼难于准确判定其取向，为了直观地表示，必须把这种微观的空间集聚取向的位置、角度、密度分布与材料的宏观外观坐标系(拉丝及纤维的轴向，轧板的轧向、横向、板面法向) 联系起来。
织构ODF分析方法及织构
欧拉空间（取向空间）
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多晶材料测定各晶粒方位，在（ θ，ψ，φ）处的取向密度定义为：
式中，为包含取向Ω（ψ，θ，φ）的取向元； ΔV/V为取向落在该取向元的晶粒体积ΔV与试样体积V之比； K为常数。 确切表达了织构材料内晶粒取向分布情况，称取向分布函数（ODF）。
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反极图的判技定术中心技术创新论坛
用反极图判定板织构时，轧向反极图轴密度最大的晶向<UVW>即可能为平 行于轧向的晶向，而轧面法向反极图轴密度最大的极点相应的晶面{HKL} 可 能是平行于轧面的晶面，然后考虑它们间的排列组合，且需符合晶带定律 HU＋KV＋LW＝0，最后用尝试法确定一个或几个板织构 (HKL) [UVW]。
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技术中心第技一术部创分新论织坛构的概念与种类
1 织构的概念
金属或合金材料经过拉拔、挤压、铸造、轧制等加工后，材料内部的晶
粒会沿一定的晶体学位向排列，称为择优取向，具有择优取向的多晶体
结构称为织构。
铸造
织构产生于多晶材料物理冶金的各种过程之中
烧结 塑性变形 再结晶
相变
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主要有 (111) [011] (111) [112]
其次有 (112) [011]
轧向反极图
轧面反极图
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3 三维取向技分术布中函心数技表术示创法新（论OD坛F)-现代织构分析技术
极图和反极图用二维图像描述晶体 三维的取向分布，必有不足之处。 特 别是在织构复杂和漫散的情况下，易于 错判和漏判。上世纪60年代由 罗伊 (Roe) 和邦厄 (Bunge)提出用晶粒取向分 布函数表示织构方法—三维取向分布函 数（Orientation distribution fuction)
织构的测定——精选推荐
织构的测定第七章多晶体织构的测定【教学内容】1．织构及其表⽰⽅法。
2．丝织构指数的测定。
3．正极图与反极图的获得与分析。
【重点掌握内容】1．极射⾚⾯投影法。
2．丝织构指数的测定。
3．正极图与反极图的测定与分析。
【了解内容】织构的种类和表⽰⽅法。
【教学难点】极射⾚⾯投影法。
【教学⽬标】1．了解利⽤X射线衍射分析⽅法测定多晶体织构的意义、原理和⽅法。
2．培养学⽣善于利⽤织构测定⽅法解决实际问题的能⼒。
【教学⽅法】以课堂教学为主，并通过⼀定的习题练习，使学⽣了解X射线衍射分析⽅法在多晶体形变的各种织构的测定⽅法。
多晶体材料在制备、合成及加⼯等⼯艺过程形成择优取向，即各晶粒的取向朝⼀个或⼏个特定⽅向偏聚的现像，这种组织状态称为织构。
如材料经拉拔、轧制、挤压、旋压等压⼒加⼯后，由于塑性变形中晶粒⽅位转动、变形⽽形成形变织构；退⽕后⼜产⽣不同冷加⼯状态的退⽕织构（或再结晶织构）：铸造材料具有某些晶向垂直于模壁的组织特点，电镀、真空蒸镀、溅射等⽅法制备的薄膜材料也表现出特殊的择优取向。
不仅⾦属、在陶瓷、天然岩⽯、天然和⼈造纤维材料中都存在织构，所以说择优取向在多晶材料中⼏乎是⽆所不在的。
织构使多晶体材料的物理、⼒学、化学性能发⽣各向异性，这种性质有时是有害的，如冷轧钢板的择优取向使⽤它制成的冲压件出现“制⽿”和厚度不均匀以致折皱的疵病；⽽有时⼜是有益的，如冷轧硅钢⽚经适当退⽕得到的“⾼斯织构”有利于减⼩磁损，织构还可以作为⼀些材料的强化⽅法加以利⽤。
因⽽测定织构并给它⼀定的指标是材料研究的⼀个重要⽅⾯，多处来X射线衍射是揭⽰材料织构特征的主要⽅法。
近年来背散射电⼦衍射（EBSD）法在结构测定上亦得到⼴泛应⽤。
本章介绍织构的分类以及其表达和测定⽅法。
因要涉及晶体空间⽅位关系的表⽰，需先介绍⼀种特殊的投影⽅法——极射⾚⾯投影法。
第⼀节极射⾚⾯投影法极射⾚⾯投影法：为了在平⾯上表达三维晶体中晶⾯、晶向的⽅位以及它们之间的⾓度关系，⽬前最常⽤⽅法是极射⾚⾯投影。
晶体材料织构分析
Microstructure evolution in pure Mg under compression II (Twin boundaries)
Strain 3.3% Strain 13.3% Strain 20%
The 86º boundaries are {10-12} extension twin boundaries, The 56º boundaries are {1-210} contraction twin boundaries, The 38º boundaries are {1-210}-{10-1-1) double twin boundaries.
多晶（100）极图
多晶（111）极图
织构表示方法
理想极图
织构表示方法
反极图 宏观坐标在晶体坐标上的极射赤面投影
织构表示方法
ODF (Orientation Distribution Function) 由实测多个极图数据计算得到 随机分布 整个取向空间
织构表示方法
ODF (Orientation Distribution Function) FCC:φ2=const BCC:φ1=const
Strain 3.3% Strain 6.7% Strain 10%
Strain 30%
Strain 20%
Strain 13.3%
Texture change is less drastic compared to that in pure Mg Minor changes due to extension twinning and slip
FCC金属取向线聚集
织构表示方法
取向线分析
织构的形成
金属塑性变形的本质－滑移
织构类型及其测定方法
一种的纤维织构，如铜线中<111>和<100>织构同时出现。
丝织构及其特点
例：图 (a) 为具有丝织构的棒材（或丝材）， 棒材中大部分晶粒的 <100>方向平行于丝轴 (拉丝)方向。图(b)为横断面放大图，理想丝
织构的情况是材料中所有晶粒的 <100>方向
均平行于丝轴(拉丝)方向。
(a)
(b)
φ
行，即冷拉铜丝具有<111>+<100>双重丝织构。
2）、板织构
在轧制过程中，随着板材的厚度逐步减小，长度不断延伸，多数晶粒不仅倾向于以某一晶向 <uvw> 平行于材料的某一特定外观方向，同时还以某一晶面（ hkl ）平行于材料的特定外观平面 （板材表面），这种类型的择优取向称为板织构，一般以(hkl)[uvw]表示，晶粒取向的漫散程度也 按两个特征来描述。
织构类型及其测定方法
织构主要类型及其测定方法
一、织构的定义 二、织构的类型
三、极射赤面投影
四、织构的表示方法
五、织构的测量方法
六、织构分析的相关实例
一、织构的定义
各向异性：单晶体在不同晶体学方向上的力学、电磁、光学、耐腐蚀、磁学 甚至核物理等方面的性能表现出显著差异的现象
各向同性：多晶集合体在宏观不同方向上表现出各种性能相同的现象。一般
1）、纤维织构（丝织构） 2）、板织构（面织构、轧制织构等）
1）、纤维织构
金属材料中的晶粒以某一结晶学方向平行于（或接近平行于）线轴方向的择优取 向。 具有纤维织构的材料围绕线轴有旋转对称性，即晶粒围绕纤维轴的所有取向的几
率是相等的。例如冷拉铝线，其中多数晶粒的[111]方向平行于线轴方向，其余则对线
织构ODF分析方法及织构PPT课件
2The ta:
99.7500
Inte ns itie s :
Psi Phi Intensity
Min 70.0 352.5 1624.000
Max 10.0 257.5 25426.000
Dim ension: 2.5D
Scale :
Linear
Grid settings:
Psi Phi
First 0 0
织构概念与种类 织构的表示与检测 板材织构与深冲性能的相互关系 深冲板生产过程织构的演变
第五部分
板材织构在线检测技术 3
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技术中心第技一术部创分新论织坛构的概念与种类
1 织构的概念
金属或合金材料经过拉拔、挤压、铸造、轧制等加工后，材料内部的晶
粒会沿一定的晶体学位向排列，称为择优取向，具有择优取向的多晶体
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1 晶体学技指术数中表心示技法术创新论坛
丝织构 <UVW> 面织构 {HKL} 板织构 {hkl}<UVW>
优点 表示晶体空间择优取向形象、 具体，文字书写简洁明了
缺点
只表示出晶体取向的理想位置， 未表示出织构 的强弱及漫散程度
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2 极图表技示术法中心技术创新论坛
Sample\Fe_by_110_070324.xrdml
Pole figure: 110 Raw
2The ta:
52.4200
Inte ns itie s :
织构概述——精选推荐
织构概述第一节钢板的常见织构类型1.1织构的表达方法织构是多晶体取向分布状态明显偏离随机分布的取向分布结构,通常用晶体的某晶面晶向在参考坐标系中的排布方式来表达晶体的取向。
在立方晶体轧制样品坐标系中，常用(HKL)[UVW]来表达某一晶粒的取向。
这种晶粒的取向特征为(HKL)晶面平行于轧面，[UVW]晶向平行于轧向。
另外也可以用[RST]=[HKL]×[UVW]表示平行于轧板横向的晶向。
1.2织构的分析方法关于织构的分析方法渊源已久，早在1924年Wever就提出了极图法，1948年以后，Deker和Schulz发展了用衍射仪测定极图的方法，使极图法趋于完善。
1952年Harris为测定轧制铀棒的织构提出了反极图法，后经Mueller等发展而完善。
1965年，Roe和Bunge分别采用级数展开方法，从几张极图中推导出晶体的三维取向分布函数(ODF)，使材料织构的细致、定量分析成为可能。
ODF分析法把晶体取向与试样外观的关系用三维取向空间表达出来，这一取向空间就是欧拉空间(Eulerianspace)，欧拉空间的坐标用欧拉角表示，它与归一化后的晶体取向(hkl)[uvw]有着一一对应的换算关系。
ODF法己成为目前定量分析深冲钢板织构的最有力的工具。
钢板的构往往聚集在取向空间的某些取向线上，图1所示为钢板中常见的织构取向线在邦厄(Bunge)系统欧拉空间中的位置。
图1钢板中的织构取向线a取向线和γ取向线是深冲钢板中存在的两种主要织构取向线。
其中a取向线在ODF图中的位置为φ1=00,φ=0-900,φ2=450主要织构类型为{001}〈110,{112}110,{111}110。
γ取向线在ODF图中的位置为φ1=0-900,中=54.70,φ2=450，主要织构类型为{111}110和{111}112，对于IF钢还往往出现{554}225织构(φ1=0-900,φ=610,φ2=450，与{111}112非常接近)。
织构类型及其测定方法
4.2极图 极图——晶体在三维空间中取向分布的二维极射赤面投影 晶体在三维空间中取向分布的二维极射赤面投影。 极图 晶体在三维空间中取向分布的二维极射赤面投影
通过将多晶材料中的某特定晶面族的法线向试样的某个外观特征面作极 射赤面投影得到的。对于轧制板材，一般选轧面为投影面。对于丝材，一般 选平行于丝轴或垂直于丝轴的平面为投影面 极图的名称由所考察的晶面族指数决定。如轧制板材的{110}极图，是指 将多晶材料中各晶粒的{110}晶面族的法线向轧面投影。 对于某一织构状态，可以选用多个低指数晶面族（如{100}、{110}、 {111}……）进行投影，这样可得到多个极图，即某一织构状态可用多种极图 来描述。 直接极图（正极图） 直接极图（正极图）：是一种对于材料中某一选定的低指数（hkl）面﹐表明 其极点密度随极点取向而变化的极射赤平投影图。以多晶体材料的特征外观 方向（轧制平面法向ND、轧制方向RD及横向TD）作为宏观参考系的三个坐 标轴，取轧制平面为投影面，将多晶材料中每个晶粒的某一低指数晶面（hkl） 法线用极射赤道平面投影的方法投影在此平面上得到多晶材料的（hkl）极图 （直接极图、正极图）。
极射赤道平面投影示意图
单晶标准投影图
如果把一个单晶体放在投影球的球心，依次使其某些特 定晶面与赤道平面重合，然后将其他各个晶面法线投影到 赤道平面上，便成了标准投影图 标准投影图。这些特定晶面常采用低 标准投影图 指数晶面，立方晶系中如 (001)、(110)、(111)、(112) 等 较常用，其标准投影图如图所示。单晶标准投影图可用于 标定极图织构。
1）、纤维织构（丝织构） 2）、板织构（面织构、轧制织构等）
1）、纤维织构 ）
金属材料中的晶粒以某一结晶学方向平行于（或接近平行于）线轴方向的择优取 向。 具有纤维织构的材料围绕线轴有旋转对称性，即晶粒围绕纤维轴的所有取向的几 率是相等的。例如冷拉铝线，其中多数晶粒的[111]方向平行于线轴方向，其余则对线 轴有不同程度的偏离，呈漫散分布。这种线材的织构称[111]纤维织构。纤维织构是最 简单的择优取向，因其只牵涉一个线轴方向，需要解决的结晶学问题仅为确定纤维轴 的指数<uvw>。纤维织构的类型和完整度（即取向分布的漫散程度）主要和材料的组 成、晶体结构类型和变形工艺有关。 除冷拉和挤压工艺外，有时由热浸﹑电沉积或蒸发形成的材料的涂覆层以及材料 经氧化和腐蚀后表层所生成的产物都可能产生纤维织构。在实际材料中经常存在不止 一种的纤维织构，如铜线中<111>和<100>织构同时出现。
X光衍射技术基础--织构的测定
C Z’
Z
Y
这个取向关系可以用三个 角（欧拉角）来表示，各 个角的意义为：
➢先将O-ABC与O－X’Y’Z’重合
A X’
O
Y1
X1
X2 X
B Y’
➢以OZ’为轴转（逆时针转）使OX’OX1， OY’OY1 ➢以OY1为轴转 使OZ’OZ， OX1OX2 ➢以OZ为轴转 使OX2OX， OY1OY
织构的定义
一般认为多晶材料中，晶粒的晶体学取向会出现某 些规律性； ➢ 或者某些晶体学方向往材料外形的某些特定方向 集中； ➢ 或者某些晶体学面往材料外形的某些特定面集中； ➢ 或者晶体学方向和晶体学面都有某种程度的集中，
则称该多晶材料中存在择优取向或织构
织构的存在－－有利有弊
优点：某些材料如硅钢片达到立方织构状态（又 称高斯织构(100)<001>），可以提高导磁率， 减小变压器磁损失。
➢简言之：反极图是外形坐标在晶体学面 上的投影
反极图
例如，挤压铝棒的轴向反极图，三个晶体学 坐标分别为(001),(011),(111)
从衍射线的等强度线可以看出挤压铝
棒中大多数晶粒的{001}和{111}法向
平行于棒轴。
20 3
即具有<001>+<111>丝织构001
1 0.2
或者说具有<001>和
――主要是利用标准投影中各种指数晶面 之间的角度关系。
确定试样中包含的理想织构成分
以冷轧Al板{100}极图为例，用尝试法寻找试样 的理想织构成分――具体做法是使全部{100}极点全 部落入阴影区。
211
11 1
1 00
010
011
织构类型及其测定方法
被测材料的HKL极图只表明了材料中hkl晶面 的分布情况，并没有直接得到晶粒取向的分布。
4.3 三维空间取向分布函数法
60年代后期研究工作者提出取向分布函数法 (ODF)﹐完善了织构的
表示方法。这种方法是把分别表示材料外观和晶粒位置的二组坐标系OABC 和 O-XYZ 之间的取向关系用一组欧拉角表达；即 O-XYZ 相对于 OABC 的任一取向均可通过三次转动 、 、 实现。这里，首先约定 O-
行，即冷拉铜丝具有<111>+<100>双重丝织构。
2）、板织构
在轧制过程中，随着板材的厚度逐步减小，长度不断延伸，多数晶粒不仅倾向于以某一晶向 <uvw> 平行于材料的某一特定外观方向，同时还以某一晶面（ hkl ）平行于材料的特定外观平面 （板材表面），这种类型的择优取向称为板织构，一般以(hkl)[uvw]表示，晶粒取向的漫散程度也 按两个特征来描述。
反极图：
是把材料某一特定方向上的晶粒取向密度绘制在单晶标准投影图
上。以晶体的三个主要晶轴（或低指数晶向）为参照坐标系的三个坐
标轴，取与晶体主要晶轴垂直的平面作投影面，将与某一外观方向平 行的晶向的空间分布用极射赤道平面投影的方法投影在此平面上，得
到多晶体材料的此特征方向的反极图。
反极图原理
极图的缺陷
织构类型及其测定方法
织构主要类型及其测定方法
一、织构的定义 二、织构的类型
三、极射赤面投影
四、织构的表示方法
五、织构的测量方法
六、织构分析的相关实例
一、织构的定义
各向异性：单晶体在不同晶体学方向上的力学、电磁、光学、耐腐蚀、磁学 甚至核物理等方面的性能表现出显著差异的现象
织构基本知识1
织构的测定摘自：《X射线衍射技术及设备》（鞍钢钢铁研究所，丘利、胡玉和编著，冶金工业出版社1999年出版）1 织构定义单晶体在不同的晶体学方向上，其力学、电磁、光学、耐腐蚀、磁学甚至核物理等方面的性能会表现出显著差异，这种现象称为各向异性。
多晶体是许多单晶体的集合，如果晶粒数目大且各晶粒的排列是完全无规则的统计均匀分布，即在不同方向上取向几率相同，则这多晶集合体在不同方向上就会宏观地表现出各种性能相同的现象，这叫各向同性。
然而多晶体在其形成过程中，由于受到外界的力、热、电、磁等各种不同条件的影响，或在形成后受到不同的加工工艺的影响，多晶集合体中的各晶粒就会沿着某些方向排列，呈现出或多或少的统计不均匀分布，即出现在某些方向上聚集排列，因而在这些方向上取向几率增大的现象，这种现象叫做择优取向。
这种组织结构及规则聚集排列状态类似于天然纤维或织物的结构和纹理，故称之为织构。
织构测定在材料研究中有重要作用。
2 织构类型为了具体描述织构 (即多晶体的取向分布规律)，常把择优取向的晶体学方向 (晶向) 和晶体学平面 (晶面) 跟多晶体宏观参考系相关连起来。
这种宏观参考系一般与多晶体外观相关连，譬如丝状材料一般采用轴向；板状材料多采用轧面及轧向。
多晶体在不同受力情况下，会出现不同类型的织构。
轴向拉拔或压缩的金属或多晶体中，往往以一个或几个结晶学方向平行或近似平行于轴向，这种织构称为丝织构或纤维织构。
理想的丝织构往往沿材料流变方向对称排列。
其织构常用与其平行的晶向指数<UVW>表示。
某些锻压、压缩多晶材料中，晶体往往以某一晶面法线平行于压缩力轴向，此类择优取向称为面织构，常以{HKL}表示。
轧制板材的晶体，既受拉力又受压力，因此除以某些晶体学方向平行轧向外，还以某些晶面平行于轧面，此类织构称为板织构，常以{HKL}<UVW>表示。
3 织构的表示方法择优取向是多晶体在空间中集聚的现象，肉眼难于准确判定其取向，为了直观地表示，必须把这种微观的空间集聚取向的位置、角度、密度分布与材料的宏观外观坐标系 (拉丝及纤维的轴向，轧板的轧向、横向、板面法向) 联系起来。
织构类型及其测定方法
取向分布函数
ODF method
Z(ND) [001]
X(RD) [100]
Y(TD)
Z(ND)
[010]
X(RD)
Y(TD)
35
TEXTURE
{ ,, }与(HKL)[UVW]的对应关系
36
37
取向分布函数
ODF method
k hu vssiinn sci on s ccoocscso o c ssoin sssi i nn cco oss
晶体X射线学中织构表示方法有： 1、晶体学指数表示 2、极图（直接极图、反极图） 3、ODF图（取向分布函数）
21
4.1 晶体学指数表示法
为了具体描述织构（即多晶体的取向分布规律），常把择优取向的晶体学方向 （晶向）及晶体学平面（晶面）跟多晶体宏观参考系相关连起来。
宏观参考系一般与多晶体外观相关连：
法轧 向面
[ī01]
横向
[īī0]
[ī10]
（110）极图 {110}面族在轧面上的投影
轧向
[1ī1]
[111]
法轧 向面
[īī1]
[ī11]
横向
（111）极图
{111}面族在轧面上的投影 24
轧向 [100]
[0ī0]
[001] 法轧 向面
[010] 横向
[ī00] （100）极图 {100}面族在轧面上的投影
[1ī0]
轧向
[110]
[0ī1]
[101] [011]
法轧 向面
[ī01]
横向
[īī0]
[ī10]
（110）极图 {110}面族在轧面上的投影
轧向
[1ī1]
织构的测定方法
织构的测定方法1 织构定义单晶体在不同的晶体学方向上，其力学、电磁、光学、耐腐蚀、磁学甚至核物理等方面的性能会表现出显著差异，这种现象称为各向异性。
多晶体是许多单晶体的集合，如果晶粒数目大且各晶粒的排列是完全无规则的统计均匀分布，即在不同方向上取向几率相同，则这多晶集合体在不同方向上就会宏观地表现出各种性能相同的现象，这叫各向同性。
然而多晶体在其形成过程中，由于受到外界的力、热、电、磁等各种不同条件的影响，或在形成后受到不同的加工工艺的影响，多晶集合体中的各晶粒就会沿着某些方向排列，呈现出或多或少的统计不均匀分布，即出现在某些方向上聚集排列，因而在这些方向上取向几率增大的现象，这种现象叫做择优取向。
这种组织结构及规则聚集排列状态类似于天然纤维或织物的结构和纹理，故称之为织构。
织构测定在材料研究中有重要作用。
2 织构类型为了具体描述织构 (即多晶体的取向分布规律)，常把择优取向的晶体学方向 (晶向) 和晶体学平面 (晶面) 跟多晶体宏观参考系相关连起来。
这种宏观参考系一般与多晶体外观相关连，譬如丝状材料一般采用轴向；板状材料多采用轧面及轧向。
多晶体在不同受力情况下，会出现不同类型的织构。
轴向拉拔或压缩的金属或多晶体中，往往以一个或几个结晶学方向平行或近似平行于轴向，这种织构称为丝织构或纤维织构。
理想的丝织构往往沿材料流变方向对称排列。
其织构常用与其平行的晶向指数<UVW>表示。
某些锻压、压缩多晶材料中，晶体往往以某一晶面法线平行于压缩力轴向，此类择优取向称为面织构，常以{HKL}表示。
轧制板材的晶体，既受拉力又受压力，因此除以某些晶体学方向平行轧向外，还以某些晶面平行于轧面，此类织构称为板织构，常以{HKL}<UVW>表示。
3 织构的表示方法择优取向是多晶体在空间中集聚的现象，肉眼难于准确判定其取向，为了直观地表示，必须把这种微观的空间集聚取向的位置、角度、密度分布与材料的宏观外观坐标系 (拉丝及纤维的轴向，轧板的轧向、横向、板面法向) 联系起来。
怎么用极图分析材料的织构
怎么用极图分析材料的织构篇一：材料分析方法XRF1．基本原理X射线管产生入射X射线（一次射线），照射到被测样品上。
样品中的每一种元素会放射出具有特定能量特征的二次X射线（荧光X射线）。
二次X射线投射到分光晶体的表面，按照布拉格定律产生衍射，不同波长的荧光X射线按波长顺序排列成光谱。
这些谱线由检测器在不同的衍射角上检测，转变为脉冲信号，经电路放大，最后由计算机处理输出。
2．XRF样品制备理想待测试样应满足的条件有足够的代表性（因为荧光分析样品的有效厚度一般只有10～100μｍ；试样均匀；表面平整、光洁、无裂纹；试样在Ｘ射线照射及真空条件下应该稳定、不变型、不引起化学变化；组织结构一致!3．特点，应用范围X射线光谱分析技术是一种化学成分分析，相对于传统的化学分析，最大的优点就是无损检测，应用领域及其广泛，如：冶金、材料、地质、环境及工业等。
它具有分析速度快、样品前处理简单、可分析元素范围广、谱线简单，光谱干扰少等优点。
X射线荧光光谱分析不仅可以分析块状、粉末还可以分析液体样品。
4.XRF与传统化学分析相比无损检测、重复性高、分析速度快、测试过程简单5.XRF与icP仪器法相比icP需要融掉样品，相对于XRF样品前处理较复杂icP的基体效应小，微含量元素测量占优势，而XRF对高含量元素测量准确度更高第一章X射线内应力的测定1．第i类应力（σⅠ）：在物体宏观较大体积或多晶粒范围内存在并保持平衡的应力。
此类应力释放会使物体宏观体积或形状发生变化，称之为“宏观应力”或“残余应力”。
衍射效应：能使衍射线产生位移。
第ii类内应力（σⅡ）：在一个或少数个晶粒范围内存在并保持平衡的内应力。
衍射效应：引起线形变化（峰宽化）。
第iii类应力（σⅢ）：在若干原子范围存在并保持平衡的内应力。
衍射效应：能使衍射强度减弱。
2.X射线应力测定的基本原理通过测定弹性应变量推算应力（σ=Eε）。
通过晶面间距的变化来表征应变（σ=Eε=E△d/d0）晶面间距的变化与衍射角2θ的变化有关。
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可以完整、清楚、准确的描述织构
优
可以利用ODF回算任意极图
点
可直接与多晶材料的物理参数相联系
技术中心技术创新论坛
4 织构的技测术量中方心法技术创新论坛
金相蚀坑法
多用于定多晶板、带材晶面位向，形象直观，经济简便，不需要专门的设备。对操作人员要求 较高，不同材料侵蚀剂不同，只能定性描述材料织构情况。 检验面有位错露头的地方，在特定浸蚀条件下，优先腐蚀，产生位错蚀坑．位错蚀坑的形状将 取决于它所在晶体的织构取向．通过蚀坑计数可确定表面露头位错密度的大小，而观察蚀坑的 形状则可以判定蚀坑所在晶体的织构取向．腐蚀坑与位错露头之间有对应关系，但达到位错露 头与蚀坑一一对应则取决于浸蚀剂成分、表面质量和实验操作等因素。
2 织构技的术种中类心技术创新论坛
铸造织构
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塑性变形织技构术中心技术创新论坛
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再结晶织构技术中心技术创新论坛
形核
晶粒长大
材料的织构问题具有普遍意义，因此一般材料不可避免地存在不 同程度的织构问题！
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3 织构技的术类中型心技术创新论坛
织构的类型
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ODF project:
C:\...\ma steel dc06\7.11.19.
DS-41..f 200.x rdml
Pole figure: 200 Raw
2The ta:
77.2500
Inte ns itie s :
Psi Phi Intensity
Min 25.0 167.5
X射线衍射仪
反射法 透射法
测定
数学方法
极图
ODF
X 射线衍射仪测定ODF流程
定量 性能估算
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丝织构 <UVW>
面织构 {HKL}
板织构 {HKL}<UVW>
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技术中心技第术二创部新分论织坛构的表示与检测
织构的表示方法
晶体学指数表 示法
极图表示法
反极图表示法
三维取向分布 函数表示法
（ODF)
{HKL}<UVW>
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1 晶体学技指术数中表心示技法术创新论坛
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反极图的判技定术中心技术创新论坛
用反极图判定板织构时，轧向反极图轴密度最大的晶向<UVW>即可能为平 行于轧向的晶向，而轧面法向反极图轴密度最大的极点相应的晶面{HKL} 可 能是平行于轧面的晶面，然后考虑它们间的排列组合，且需符合晶带定律 HU＋KV＋LW＝0，最后用尝试法确定一个或几个板织构 (HKL) [UVW]。
晶体在三维空间中取向分布的三 维极射赤面投影，称为极图
直接极图 反极图
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直 接 极 图技术中心技术创新论坛
极射赤面投影示意图 投影球的赤道大圆平面与轧面也即试样被测面重合，轧 面法线投影到大圆的圆心，轧向与大圆竖直直径相重， 横向与水平直径重合。 放置在球心的晶体，某晶面法线与上半球面的交 点为P′，由下半球南极向P′点引出投射线，与赤 道平面大圆的交点P，即为此晶面 (法线) 的极射 赤面投影。
主要有 (111) [011] (111) [112]
其次有 (112) [011]
轧向反极图
轧面反极图
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3 三维取向技分术布中函心数技表术示创法新（论OD坛F)-现代织构分析技术
极图和反极图用二维图像描述晶体 三维的取向分布，必有不足之处。 特 别是在织构复杂和漫散的情况下，易于 错判和漏判。上世纪60年代由 罗伊 (Roe) 和邦厄 (Bunge)提出用晶粒取向分 布函数表示织构方法—三维取向分布函 数（Orientation distribution fuction)
极射赤面投影示意图
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单晶标准投影技图术中心技术创新论坛
把单晶体放在投影球球心，依 次使某些特定晶面与赤道平面 重合，然后将其他各晶面法线 投影到赤道平面上，便成标准 投影图
作用：用于标定极图织构。
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单晶标准投影技图术中心技术创新论坛
（001）
（110）
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DS-41.f 100.x rdml
Pole figure: 110 Raw
2The ta:
52.4100
Inte ns itie s :
Psi Phi
Intensity
Min
0.0 117.5
814.000
Max 30.0 182.5 220226.000
Dim ension: 2.5D
Scale :
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技术中心第技一术部创分新论织坛构的概念与种类
1 织构的概念
金属或合金材料经过拉拔、挤压、铸造、轧制等加工后，材料内部的晶
粒会沿一定的晶体学位向排列，称为择优取向，具有择优取向的多晶体
结构称为织构。
铸造
织构产生于多晶材料物理冶金的各种过程之中
烧结 塑性变形 再结晶
相变
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Pole figure: 110 Raw
2The ta:
52.4200
Inte ns itie s :
Psi Phi Intensity
Min 70.0 307.5 6983.000
Max 10.0 232.5 44310.000
Dim ension: 2.5D
Scale :
Linear
Grid settings:
丝织构 <UVW> 面织构 {HKL} 板织构 {hkl}<UVW>
优点 表示晶体空间择优取向形象、 具体，文字书写简洁明了
缺点
只表示出晶体取向的理想位置， 未表示出织构 的强弱及漫散程度
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2 极图表技示术法中心技术创新论坛
为了表示出织构的强弱及漫散 程度，常用的是极射平面 投影方法。
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以θ，ψ，技φ(术或中φ1，心ψ技，术φ创2）新为论坛
坐标轴建立一直角坐标架，形成 取向空间 (欧拉空间)，在欧拉空 间中任一晶粒P的取向{θ，ψ， φ}在欧拉空间里均用一点表示 ，将试样所有晶粒的取向逐一标 点，即该被测材料的晶粒取向分 布图。故多晶体中每个晶粒都可 用一组欧拉角表示其取向Ω（ψ ，θ，φ）。
Linear
Grid settings:
Psi Phi
First 0 0
Last 90 360
Step 30 90
110极图
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必须指出技术中心技术创新论坛
同一试样的 (200) 极图与 (110) 或其他 (hkl) 极图上的极密度分布的花样 可以 不同，但根DF恒φ 截面图
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技术中心越技强越术好创新论坛
α织构
γ织构
IF钢ODF恒φ =45 °截面图
在空间取向分布φ =45 °截面图 上的理想取向 （Roe)
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织构的ODF 表技示术法是中表心示织技构术的很创好新方法论，坛但目前尚不能直接用衍射方法测得， 而是
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在Euler空间技中术，金中属心的技取术向创一般新集论中坛分布在一些点和线上。取向集中分布的线
称为取向线。
ψ
体心立方金属主要取向及取向线在 欧拉空间中的分布
θ
φ IF 钢三维空间取向分布
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以欧拉角（ θ，ψ，φ）或（φ1， ψ ， φ2）表示晶粒取向 难以绘制和分析 ， 因而通常以一组恒φ2（每隔5 ° )截面 图（ Bunge符号系统）或恒φ截面图（ Roe符号系统)表示。 对于体心立方晶体具有代表性的织构通 常是<l11>// ND的γ纤维织构和<l10>//RD 的α纤维织构。用φ =45 °截面图中就 可以完全表示出γ纤维织构和α纤维织构 的分布。
晶粒取向
Χ 极角 η 幅角 γ 转角
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初技始术取中向 心技术创新论坛
一般取向
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OXYZ相对于OABC的任何取向 均可通过三转动来实现。
取向的表达方式 在O-A-B-C内O-X-Y-Z任意 取向可以用{θ，ψ，φ}三个 自由变量表示
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（111）
（112）
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直接极图的技判术定中心技术创新论坛
{111}<112> >
（111）
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ODF project:
C:\...\Fe Standard
Sample\Fe_by_110_070324.xrdml
实际工作中可根据需要和方便，选测某一特定 (hkl) 极图。还可用另一 (hkl) 极图验证所定织构的正确性。因此所测极图必须标明是哪一个 (hkl) 晶面的 极图。
，
当试样中织构组分较多，且较为漫散时，易于导致误判和漏判。
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反 极 图 技术中心技术创新论坛
反极图也是极射赤面投影表示方法。 各晶粒对应的某些特征外观方向（ 轧面法向、轧向、横向）在晶体学 取向坐标系中所作的极射赤面投影分布图。由于二者投影的坐标系与被 投影的对象刚好相反，故称反极图。 具体讲它是把选定方向在各个晶粒内出现的情况进行统计，绘出其分布 规律的一种极射赤面投影。即样品坐标系在晶体坐标系中的投影。 通常，反极图最适合于用来表示丝织构。