织构及其测定

• 晶体学指数表示法的特点 表示晶体空间择优取向既形象又具体，文字书写时简洁明了，是最 常用的表示法之一。缺点是，它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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织构图形表示方法
A 极图表示： 1924年Wever提出； B 反极图表示：1940年Barrett提出；
Harris测热轧铀棒(1952年) C ODF 表示： 六十年代中期Bunge和Roe提出；
• 柱状晶粒长轴的晶体学方向即是该晶粒快速生长方向，由大量这 类柱状晶粒组成的铸造组织就会形成快速生长方向互相平行的铸 造组织。
• Fe-Si, Brass, Al, Au, Pb等立方系金属快速生长方向为<100>； • Cd, Zn等密排六方金属快速生长方向为<210>; • β-Sn快速生长的晶体学方向为<110>； • 许多立方金属的方形或扁平形铸锭中，表现为{100}晶面平行于
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织构的晶体学指数表示2法.1
• 丝织构 纤维织构通常以一个或几个晶体学方向<UVW>平行或近 似平行于纤维或丝的外观轴向，这种<UVW>晶向就称为 织构轴。 这种纤维材料或丝具有<UVW>纤维织构 (或丝织构)。
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• 板织构 由于轧制变形包含有压缩变形及拉伸变形，晶体在压力作用下，常 以某一个或某几个晶面{hkl}平行于轧板板面，而同时在拉伸力作用 下又常以<UVW>方向平行于轧制方向，因而这种择优取向就表示 为{hkl}<UVW>。 如果轧向与晶体学方向<UVW>有偏离，则常在它后面加上偏离的度 数，如偏离±10°，则可表为{hkl}<UVW>±10 ° 。
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• 相变织构
许多材料固态相变过程中，相变前后两相往往存在着固 定的取向关系。 如果相变前多晶体内有某种织构，则这种织构在相变后 以特定的形式继承下来。 例 ：Ti-Al-V双相合金中，α和β相有固定取向关系：
(110)α//(0001)β, [-11-1]α//[2-1-10]β。
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• 薄膜织构
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织构的分类
按晶体的取向特点分类
• 丝织构 • 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。丝织构常用与其平 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。
散热表面的纤维织构
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• 粉末烧结织构
– 两个金属晶体颗粒结合在一起时，由于晶粒的取向不同，二者之 间形成某种晶界；
– 其中一晶粒绕其<uvw>晶向转动θ角后，可以达到与之结合的另一 晶体颗粒的取向位置；
– 选择适当的<uvw>-θ后，两颗粒间晶界的能量与其取向差密切相 关，而且与一些特定取向差所对应的晶界具有较低的晶界能；
• 板织构 • 轧制板材的晶体，既受拉力又受压力，因此除了以某些晶体学方 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。
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按织构的形成原理与方 • 铸造织构 式分类
• 结晶体的热量总是从某些特定的方向上散失。热量的定向散失造 成结晶体内形成温度梯度场，从而促进了结晶核在低温区优先生 成，并沿温度梯度矢量向高温区定向生长；
– 变形量、温度、加热速度、变形速率、变形几何、初晶粒度、变 形中止温度、铸造织构、冶金质量、杂质元素、层错能、第二相 含量及分布诸多因素影响热变形织构的锋锐程度和类型。
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• 二次再结晶织构
多数晶粒在加热过程中的正常长大会受阻，只有少数晶 粒能够异常长大。这种现象称为二次再结晶。
取向电工钢表面诱发{100}<011>织构
– 再结晶是冷变形金属在加热条件下生成一种全新的组 织结构的过程。
– 再结晶后的多晶材料内往往生成再结晶织构。
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• 热轧织构
– 金属热变形过程中，伴随两种微观过程：(1) 以位错运动为主的塑 性变形，金属基体缺陷密度升高；(2) 以回复、形核和晶粒长大为 主的动态再结晶，金属基体缺陷密度下降。
– 两种过程交替或同时进行，使两类织构都不能得到充分发展，热 变形金属中一般存在较弱的织构。
织构及其测定
材料科学与工程学院 艾延龄
E-mail: ylai@
主要内容
1. 织构的定义及分类 2. 织构的表示方法 3. 丝织构及其测定 4. 织构的极图及其测绘方法 5. 织构的反极图表示方法 6. 织构的取向分布函数
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织构的定义
择优取向、织构：在一般多晶体中，每个晶粒有不同于相邻晶粒的结晶 学取向，从整体看，所有晶粒的取向是任意分布的；某些情况下，晶体 的晶粒在不同程度上围绕某些特殊的取向排列，就称为择优取向或简称 织构。
– 薄膜材料制备过程中各向异性 的外场以及薄膜材料自身的几 何形状的各向异性都容易使薄 膜材料产生织构。
– 金刚石(100)和(111)面作为表面 时，表面能最低，因此金刚石 薄膜的外观通常由(100)和(111) 面包围。
金刚石薄膜(200)极图
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主要内容
1. 织构的定义及分类 2. 织构的表示方法 3. 丝织构及其测定 4. 织构的极图及其测绘方法 5. 织构的反极图表示方法 6. 织构的取向分布函数
– Ag-Cu粉末颗粒在单晶平板上烧结过程中晶界和取向发生变化， 即向差为<111>60°。这是一种孪晶关系，具有较低的晶界能。
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• 冷变形织构
多晶体变形时各晶粒的转动结果往往会使晶粒取向聚集 到某一或某些取向附近，从而形成织构
不同变形量的轧板组织
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• 再结晶织构
– 金属冷变形后，变形组织中存在着以位错为主的晶体 缺陷，金属内保留了一定的储存能，并成为再结晶的 驱动力。
HKL极图
反极图
ODF截面图
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主要内容
1. 织构的定义及分类 2. 织构的表示方法 3. 丝织构及其测定 4. 织构的极图及其测绘方法 5. 织构的反极图表示方法 6. 织构的取向分布函数
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丝织构：大多数晶粒的某一晶体学方向＜uvw＞与材料的某个外观特征方 向（如丝轴方向或生长方向）平行或于接近平行。这种织构在冷拉金属丝中呈 现得很典型，故称为丝织构。