材料各向异性原理2010

V1
V2 {1-12}α V6
{1-1-2}α
V4 V3
<111>α
通过迹线分析可确定6个变体 组成3对孪晶的形成过程及原 因，减小应变能。
<111>α
V5
(111)γ||(0001)ε||(110)α
{-112}α
45
Royal Microscopical Society honour David Dingley 26 January 2007/Inventor of the First Commercial EBSD System and An Original Founder
A.Martens
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FCC奥氏体
α′BCC马氏体
HCP马氏体
取向关系的确定； {111}γ∥(0002)ε||{110}α（圆圈所示）；<1⎯10> γ∥<11⎯20>ε||<11⎯1>α（方框所示）； 这是S-N关系和Burgers关系的叠加，最终是K-S关系。
44
[110]α <111>α
日本学者菊池1928年
33
34
35
36
XRD2 Pattern
Debye Cone
Incident Beam Sample
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X射线衍射技术可检测的内容
38
基于扫描电镜的电子衍射技术
39
EBSD系统布局/牛津仪器Opal
40
EBSD花样的形成
一条带对应一个晶面
41
取向获取软件
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例：EBSD相鉴定的结果，存在两种马 氏体：红色的ε马氏体，蓝色的α马氏 体。
8
•液晶也有各向异性
无序相
向列相
近晶相
柱状相
德国物理学家 Otto Lehmann
1888年奥地利化学家 Friedrich Reinitzer
9
•对晶体学有重要贡献的科学家
Nicolas Steno (Danish:1638 - 1686) a pioneer in both anatomy and geology.
材料各向异性原理
北京科技大学材料学系 《材料学基础及材料各向异性》梯队 2010年9月
1
报告顺序
一、晶体材料的特性及对性能的影 响 二、材料加工过程中各向异性的出 现 三、晶体各向异性的检测技术
2
一、晶体材料的特性及对性能的影响
材料分:晶体/非晶体/液晶
都是SiO2，可呈晶体，也可是非晶体。
3
差异与共同点：周期性程度。
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•各向异性控制的不 好带来的问题
26
产品表面质量与各向异性有关 橘皮
27
阳极铝箔腐蚀坑
28
三、检测晶体各向异性的实验技术
问题： 晶体内部由原子组成的晶面是不能直接观察到的，如 何确定？ 答案： 利用衍射技术。 方法分类： X射线衍射；电子衍射；
29
涉及衍射技术的几个重要人物
伦琴
劳厄
布拉格
4
• 晶体的特性
各向异性和对称性，即晶体的性能与晶体 的方向相关；同时也受对称性的影响。
[111]
•磁性能与晶体学方向的关系
[100]
[110]
5
钢板的力学性能与取样方向的关系/存在各向异性
6
•晶体的对称性
造成各向异性 在方向上出现 周期变化。
晶体的对称性反映在外表上
7
•非晶态材料中也 有各向异性。
11
二、材料加工过程中晶粒取向择优/各向异性的 出现
12
13
14
15
形变过程中的晶粒择优取向/晶体固定的滑移孪生 面的缘故，力的作用;
0
0.5
1.6
应变
*形变过程导致的晶体转动；
16
钱币中的晶粒取向择优
17
半晶态聚合物拉伸时出现各向异性
18
• 再结晶过程中晶粒取向的择优;
立方取向择优 铝箔的取向成像分析
19
取向硅钢二次再结晶时形成高斯织构/粒子钉扎、高迁 移率晶界及表面能的作用
20
固态相变中出现的新/母相之间的取向关系；连续脱溶 （扩散型相变），马氏体相变；应变能/界面能的共同 作用； 2μm
镍基合金中的析出相
陨石中的魏氏组织；
21
薄膜制备过程中晶粒取向及形貌的择优；应变能 作用，表面能作用(镀锌板也如此)；
10
Evgraf Stepanovich Fedorov (1853–1919), Russian mathematici an, crystallograp her, and mineralogist.
Arthur Moritz Schoenflies
（1853-1928年）徳 国数学家及理论晶 体学家按对称性将 晶体分类/国际晶 体学表中的（对称） 符号；230种空间 群。 Ralph W. G. Wyckoff (1897-1994) 确定了晶体中 原子位置的种 类及符号. Linus Pauling The Nobel Prize in Chemistry 1954 . 离子晶体堆垛规 律。5个鲍林规则。
ZnO 结论：晶体学择优/各向异性普遍存在；
22
Leabharlann Baidu
晶体材料各向异性的利用
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电力传输器
磁悬浮装置
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THYSSEN公司产品,HiB钢
Sir Robert Abbott Hadfield (born Nov 28, 1858, Sheffield; died Sept 30, 1940, Surrey) 。硅钢的发明者。
René-Just Haüy (17431822) France Geologist; Founder of crystallograp hy
Christian Samuel Weiss (1780 1856) 德国 物理及矿物 学家.
Auguste Bravais: Fr. 18111863, 推出 14种布拉菲 点阵。
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电子束与样品作用产生的信号
两种衍射 信号： 衍射点和 衍射带。
31
通过两种衍射信号：衍射点和衍射带。 都可“看到”晶体内部的晶面！
•衍射斑点 •每个点代表一类晶体学面。
铝FCC/（111）
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两种衍射带信号
EBSD技术利用 SEM下的菊池带
SEM下菊池带的产生
钢的背散射菊池带
六方单胞
•每个带代表 一组晶体学面
FE SEM
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