铝板带加工过程中的织构问题

001 c3
c2
s1RD
010
TD s2
100 c1


R1S R2S





g11 g21
g12 g22
g13 g23




R1C R2C


R3S g31 g32 g33 R3C
RS g RC
c ij

gik
s kl
g
jl
取向分布函数（Orientation Distribution Function，ODF)定量描述织构。
dV f(g)dg V

单晶体各向异性：
M g mlT&&&l g l
f g ClT&&&l g l
多晶体材料性能：
1
培训主要内容
一、织构基础知识（6学时）
1.1 晶体取向与织构 1.2 织构的测算与表征 1.3典型铝板带产品对织构的要求
二、铝合金织构的形成与演变（6学时）
2.1 形变织构及其演变 2.2 再结晶织构及其演变 2.3 铝合金织构调控的技术途径
三、典型铝合金织构调控实例（4学时）
第一讲 织构基础知识
n 2d sin
a dhkl h 2 k2 l2
[100]//RD
• 极射赤面投影图（简称为极图）。
ND
100 001
010
ND
RD
βi
100
001
αi
001
1.2 织构的测算与表征
• 极射赤面投影图。
1.2 织构的测算与表征
• 极射赤面投影图可以表示晶体取向。
1.2 织构的测算与表征
• 采用织构多晶体衍射仪测试的多晶体材料极密度分布函数图 （简称为极图）经常被用来表征织构。
j2 j1
F
在二维的纸平面无法精确表示三维取向分布函数（ODF）。
铝合金织构通常采用φ2截 面图来表征取向分布函 数（ODF）。
1.2 织构的测算与表征
1: ϕ1 59° φ 37° ϕ2 63° 2: ϕ1 26° φ 58° ϕ2 19° 3: ϕ1 53° φ 74° ϕ2 34°
1.2 织构的测算与表征
S1
C2 g11
S2

g
21
C1
g31
g12 g22 g32
g13
g23

g33
c1 c2 c3
s1 s2 s3
TD s2
100 c1
➢晶体取向：晶 胞堆砌成晶体/晶
粒的方式。
1.1 晶体取向与织构——晶体取向
➢晶体取向矩阵把晶体各向异性与样品各向异性关联起来。
ND s3
米勒指数 (hkl)=(1/m, 1/n, 1/q)
1.1 晶体取向与织构——晶体取向
➢晶体取向
➢晶体取向
1.1 晶体取向与织构——晶体取向
➢晶体取向
1.1 晶体取向与织构——晶体取向
➢晶体取向
1.1 晶体取向与织构——晶体取向
➢晶体取向
1.1 晶体取向与织构——晶体取向
➢晶体取向：从样品（参考坐标系）到晶体坐标系的旋转。
b.作直线OP平行与待标志 的晶向或待标定晶向的直 线通过坐标原点
c.确定通过原点直线上任 一点的坐标值
d.将坐标值化为最小整数 并加上方括号[UVW]
1.1 晶体取向与织构——晶体学基础
➢晶体学面与晶面指数
① 建立坐标系 ② 确定晶面在各坐标轴上的 截距 ③ 取截距的倒数，并通分， 化为最小的简单整数 （hkl）
1.1 晶体取向与织构——晶体学基础
➢晶体是由具有特定晶体结构的单胞堆砌而成。
➢铝单胞晶体结构是面 心立方（FCC）结构。 ➢不同方向、不同面上 的原子排列不一样， 表现各向异性。
1.1 晶体取向与织构——晶体学基础
➢晶体学方向与晶向指数
a.建立坐标系,以某一阵点 为原点O,以三个基矢为坐 标轴,以晶胞边长作为坐标 轴的长度单位
[010]
2nd position
ycrystal=e2’’’ 1st position
e”2
e’2 e2=Ysample=TD
xcrystal=e1’’’ [100]
TD
F e’1=e”1
Sample Axes
e1=Xsample=RD
1.1 晶体取向与织构——多晶体材料织构
➢ 多晶体材料晶体取向分布偏离随机分布（经常是择优取向） 的状态称为晶体学织构。
✓形变织构：大变形造成的晶体转动，与纤维组织（由于晶粒形状导致各 向异性）不同。
冷变形纤维组织：晶 粒被拉长成长条状
取向A
取向B
取向C
取向D
冷变形织构：较多的晶粒内单胞采用特定方式堆砌。
✓再结晶织构：择优形核和择优长大。
1.2 织构的测算与表征
• 织构通常采用三维取向分布函数（ODF，f(g)=f(φ1,Φ,φ2)） 的图形来描述。
M l


1 2l
1
ml
Cl
1.1 晶体取向与织构——多晶体材料织构
➢ 金属材料的加工过程中都有可能会影响织构的形成和演变。
✓铸造织构：传热最快的晶体学方向与结晶器散热最快的方向一致形成特 定的晶体学织构，定向凝固。
定向凝固组织
定向凝固涡扇发动机叶片
1.1 晶体取向与织构——多晶体材料织构
σc gσsgT
1.1 晶体取向与织构——晶体取向
➢米勒指数表示晶体取向(hkl)[uvw]。 （hkl）晶体学面平行轧制面，[uvw]晶体学方向平行轧制方向。
[uvw]RD TD ND(hkl)
g11 g12

g21
g22
g31 g32
归一化处理： H2+K2+L2=M2， U2+V2+W2=N2 S1┴S3: H*U+K*V+L*W=0 6个参数中有冗余参数（不需要6个参数就可以表示取向）
✓样品/参考坐标系的坐 标轴一般为样品对称轴( 轧向RD、横向TD和板 法向ND)；
S3 C3
C3
S3
gij ci s j
✓晶体坐标系坐标轴一 般为低指数晶向（立方
晶胞中共顶点的三条棱 边[100]、[010]和[001]）
ND s3 001 c3 s1RD
S1 C1 c2 010
S2 C2
wenku.baidu.com
g13
g
23

g33
1.1 晶体取向与织构——晶体取向
➢Bunge欧拉角（φ1，Φ，φ2）表示晶体取向。 通过3个连续的旋转实现从样品坐标系到晶体坐标系的旋转。
[001]
e’3= e3=Zsample=ND
zcrystal=e3’’’ e”3 =
f1
f2
Crystal RD
3rd position (final)