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1、织构分析1-丝织构 材料研究方法 南京理工大学材料学院朱和国 课程内容 一一 织构及其表征 丝织构的测定二二 一、织构及其表征 择优取向： 多晶材料在制备和加工过程中，部分晶粒取向规则分布的现象。把具有择优取向的这 种组织状态称为“织构”。 织构： 多个晶体的择优取向形成了多晶材料的织构，织构是择优取向的结果。 织构分类： 根据择优取向分布的特点分为： 1）基本概念 丝织构 面织构 板织构 丝织构： 是指多晶体中晶粒中的某个晶向与丝轴或镀层表面法线平行，晶粒取向呈轴对称分 布的一种织构，主要存在于拉、扎、挤压成形的丝、棒材以及各种表面镀层中。 面织构： 是指一些多晶材料在锻压或压缩时，多数晶粒
2、的某一晶面法线方向平行于压缩力轴向所形 成的织构。常用垂直于压缩力轴向的晶面hkl表征。 板织构： 是指多晶体中晶粒的某晶向平行于轧制方向（简称轧向），同时晶粒的某晶面hkl 平行于轧制表面（简称轧面）的织构。板织构一般存在于轧制成形的板状、片状工件中。 织构影响衍射强度的分布，多晶衍射锥与反射球的交线环不再连续，形成不连续的弧段。 一、织构及其表征 注意：面织构可以看成板织构的特例，本书仅介绍丝织构和板织构。 一、织构及其表征 2）织构的表征通常有以下四种方法： 1）指数法 2）极图法 3）反极图法 4）三维取向分布函数法 一）指数法 指采用晶向指数或晶面指数与晶向指数的复合共同表示织构的方
3、法。 指数法特点： 能够精确、形象、鲜明地表达织构中晶向或晶面的位向关系，但不能表示织构的漫 散（偏离理想位置）的程度，而漫散普遍存在于织构的实际测量中。 uvw hkluvwhkl 多晶体居于参考球心中央，某一个设定的hkl晶面的法线与球面的交点（极点），然后极射 赤面投影所获得图。 投影面：宏观坐标面板织构为扎面，丝织构为丝轴平行或垂直的平面。 极图多用于板织构，丝织构一般不需要测定极图。 110 (a) 无织构的100极图(b) 冷拔铁丝100极图（投影面平行丝轴110）(c) 100板织构极图 极图能够较全面地反映织构信息，在织构强的情况下，根据极点的几率分布能够判断织构的类型 与漫散
4、情况。但在织构较复杂或漫散严重（织构不明显）时，很难获得正确答案，甚至会误判。 应采用反极图或分布函数法表征。 R.D 图4-34 100 面极射赤面投影 的多晶体极图 二）极图法 三、反极图法 采用与正极图投影方式完全相反的操作所获得的极图称为反极图。 反极图表示某一选定的宏观坐标（如丝轴、板料的扎向、横向等）相对于微观晶轴的取向分布。 反极图是以单晶体的标准投影图为基础坐标，由于晶体的对称特点，只需取其单位投影三角形 即可，如立方晶体通常取001，011，111构成标准投影三角形，在这个固定的三角形上标注出 宏观坐标（如丝织构轴，板材表面法向或轧向）的取向分布密度，也即表明选定的宏观坐标在
5、 标准极图中不同区域出现的几率，这就形成了反极图。在投影三角形中，如果宏观坐标呈现明 显的聚集，表明多晶材料中存在着织构。 反极图虽然只能间接地展示多晶体材料中的织构，但却能直接定量地表示出织构各组成部 分的相对数量，适用于定量分析，显然也较适合于复杂的或复合型多重织构的表征。 三维取向分布函数法与反极图的构造思路相似，就是将待测样品中所 有晶粒的平行轧面的法向、轧向、横向晶面的各自极点在晶体学三维空间 中的分布情况，同时用函数关系式表达出来。这种表示法虽然能够完整、 精确和定量地描述织构的三维特征，但是取向分布函数的计算工作量相当 大，算法极为繁杂，必须借助于电子计算机的帮助，本讲暂不做介绍
6、。 四、三维取向分布函数法 sin V K V （, , ） sin 1 V V K 取向元 取向落在该取向元中的晶粒体积； 试样体积 比例系数，取 。 晶粒取向分布情况可用取向密度即取向函数晶粒取向分布情况可用取向密度即取向函数来表征来表征 二 、丝织构的测定不需要测极图，平面照相即可 1）丝织构衍射花样的几何图解 无丝织构时，反射球与倒易球相交成交线圆。 有丝织构时，各晶粒的取向趋于丝轴的平行方向。 如果取反射面（HKL），则该反射面的倒易矢量 与织构轴有固定的取向关系，设其夹角为。 织构圆锥：由于丝织构具有轴对称性，可形成顶 角为2，反射面（HKL）的倒矢量为母线的对顶 圆锥。 入射线
7、反射球 倒易球 O O C D N P Q 900- F.A P1 P2 O1 E (a) 织构圆锥 衍射线 HKL 2 2 2 F.A 二 、丝织构的测定不需要测极图，平面照相即可 当反射球与倒易球相交时，只有织构圆锥上的母线与反射球面的交点才能产生衍射，因择 优取向存在一定的离散度，织构圆锥具有一定的厚度，故交点演变为交点为中心的弧段。 显然，弧段的长度反映了择优取向的程度。 （1）弧段的数目取决于反射球与织构圆锥的相交情况。 ，有四交点；=，在织构轴上有两交点；=90时，在水 平轴上有两交点。 （2）当试样中存在多重织构时，织构圆锥就有多个，弧段数将以2或4的倍数增加。 （3）弧段长度可
8、作为比较择优取向程度的依据。 （4）当晶粒较粗时，倒易球为漏球，与反射球相截也为不连续的环带，但这个不连续的环 带分布是无规律随机的，而织构时的弧段分布是对称有规律的。 注意： 二 、丝织构的测定不需要测极图，平面照相即可 D 2 E O1 OO C h 1/ 1/ 1/ 2 900- 900- D N Q 900- O*O C DO OD =cos DO cos = h OD h =cos coscoscos= 再由ODO1得： 由ODE得： 由OOD得 计算步骤： （1）测量衍射谱上角的值， 由式求出方位角 （2）利用晶面与晶向的夹角公式求得丝织 构指数 coscoscos= 得球面三角关
9、系得球面三角关系： 二 、丝织构的测定不需要测极图，平面照相即可 3）丝织构取向度的计算 O C D P F.A P1 E 由四个衍射峰的半高 宽总和计算其取向度： 360 100% 360 i W A = 90180 270360 W1 W2W3W4 0.5Im Im 背底 二 、丝织构的测定不需要测极图，平面照相即可 4）丝织构指数的衍射法测定 入射线 衍射线 FA 90- 90- 入射线 衍射线 FA 90- 90- 90- （a）低 角区（0hkl）(b)高角区（90-hkl极密度或（111）极点密度。说明丝材大部分晶粒的晶向平行于丝 轴，表明丝材具有很强的织构。图中在=55处存在另一矮峰，铝为立方晶系，其 与的夹角为54.73，在=55处出现一定大小的（111）的极密度峰，表示丝 材中还有部分晶粒的晶向平行于丝轴，即丝材还具有弱的织构。每种织构的分 量正比于I曲线上相应峰的面积。计算结果得织构体积分数为0.85，织构 体积分数为0.15。 注意：丝织构还可通过极图、反极图测定。注意：丝织构还可通过极图、反极图测定。
