第二节织构类型
2.１．形变织构：经金属塑性加工的材料，如经拉拔﹑挤压的线材或经轧制的金属板材，在塑性变形过程中常沿原子最密集的晶面发生滑移。滑移过程中，晶体连同其滑移面将发生转动，从而引起多晶体中晶粒方位出现一定程度的有序化。这种由于冷变形而在变形金属中直接产生的晶粒择优取向称为形变织构。形变织构常有纤维织构、板织构等几种类型。
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
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。
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
图8-1 轧制后部分晶粒取向示意图
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。
2.2 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。
再结晶织构的形成有两种理论，即定向成核学说与定向成长学说。再结晶晶粒的择优取向由一些晶核的取向所决定，这种看法最早由伯格斯（W.R.Burgers）提出，后来伯格斯等又根据马氏体切变模型提出了关于形成立方织构的定向成核理论。定向成长理论是贝克（P﹒A﹒Beck）提出来的，他认为在形变基体内存在着各种取向的晶核，其中有些晶核因取向合适，晶界移动本领最大，在退火过程中成长最快，最后形成再结晶织构。
2.3 织构的实际应用
织构直接影响材料的物理和力学性能。材料中存在织构是有利还是有害﹐视对材料的性能要求而定。例如制造汽车外壳的深冲薄钢板﹐存在一般织构将使其变形不均匀﹐产生皱纹﹐甚至发生破裂?但具有（111）型板织构的板材﹐其深冲性能良好。制造变压器的硅钢片则希望使易磁化的 [100]方向平行于轧向，立方织构的硅钢片，具有很低的铁损。
第三节织构的表示方法
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。通过材料宏观的外观坐标系与微观取向的联系，就可直观地了解多晶体微观的择优取向。
晶体X射线学中织构表示方法有：
晶体学指数表示
极图：直接极图、反极图
取向分布函数
3．1 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：丝状材料一般采用轴向；板状材料多采用轧面及轧向。
丝织构：轴向拉拔或压缩多晶材料中，晶粒的一个或几个结晶学方向平行平行于轴向，形成丝织构（或称纤维织构）。理想的丝织构一般沿材料流变方向对称排列，其织构常用与轴向平行的晶向指数
面织构：某些锻压、压缩多晶材料中，晶粒往往以某一晶面法线平行于压缩力轴向，形成面织构，常用垂直于压缩力轴向的晶面指数{HKL}表示。
板织构：轧制板材的晶粒同时受到拉力和压力的作用，因此常以某些晶体学方向
3．2 极图
晶体在三维空间中取向分布的二维极射赤面投影称为极图。
1．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）。
2．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。
如图为冷轧钢板实测[110]极图。图中数字表示取向
密度值﹐以完全无择优取向时不同方向的取向密度
为1，则取向密度大于1表示试样中接近这一取向的
晶粒体积大于无择优取向时具有该取向的晶粒的体积。取向密度小于1的意义相反。
板织构的类型和漫散程度，除与材料的组成和晶体结构因素有关外，主要与轧制工艺有关。因此在轧制过程中为要控制稳定的织构生成，必须注意压下道次数、压下量和轧制图8-2 冷轧钢板[110]极图
温度等条件的影响。板材织构的对称性比纤维织构低，必须利用极图才能确切地加以描述。
3．3 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O-ABC和O-XYZ之间的取向关系用一组欧拉角表达；即O-XYZ相对于O-ABC的任一取向均可通过三次转动y、q、j实现。这里，首先约定O-XYZ与O-ABC完全重合为起始取向；令O-XYZ 绕OZ转动y角为第一转动，绕转动后的OY转动q角为第二转动；第三转动则是再绕新的OZ继续转动j角。这三个转角数值y﹑q﹑j完全规定了O-XYZ的取向。若以y﹑q、j为坐标轴建立O-jqy的直角坐标系，则每一晶粒取向（y﹑q﹑j）均可在此立体图中用一点表示出来。在这三维空间中用取向密度w（q﹑y﹑j)来绘制，就构成了取向分布图。
多晶材料的空间取向密度w(jyq)可用一组正极图的数据经过数学变换后求得。如图a冷轧钢板三维取向分布就是利用其实测 [110]极图的数据变换成三维取向分布图，曲线和曲面表示等取向密度线和面。为了表达简便和清晰﹐常用一组截面图代替﹐图b给出j＝45°的横截面图，虚线表示立体图未画出部分。
图8-3 冷轧钢板实测极图
ODF法能确切地、定量地表示出材料的织构类型和取向密度漫散程度。这种方法的提出和应用，促进了织构理论和织构与性能关系的研究。
多晶材料的空间取向密度w(jyq)可用一组正极图的数据经过数学变换后求得。如图a冷轧钢板三维取向分布就是利用其实测 [110]极图的数据变换成三维取向分布图，曲线和曲面表示等取向密度线和面。为了表达简便和清晰﹐常用一组截面图代替﹐图b给出j＝45°的横截面图，虚线表示立体图未画出部分。ODF法能确切地、定量地表示出材料的织构类型和取向密度漫散程度。这种方法的提出和应用，促进了织构理论和织构与性能关系的研究。
第四节极射赤面投影
直接极图是按极射赤道平面投影(简称极射赤面投影)法绘制的。投影原理如下：投影球的赤道大圆平面与板材轧制平面也即试样被测面重合，轧面法线投影到大圆的圆心，轧制方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，如图所示。
如果把上半球面上的各条经线及纬线投影到赤道平面上，便形成极网，如图a
所示。如果试样被测面 (或晶面) 法线由图8-4 极射赤面投影作图
北极开始，在沿纬线方向旋转的同时又沿经线方向自北向南运动，其赤道平面投影是一条螺旋线，称为螺旋极网。如图b所示。在特殊制样情况下，如罗帕塔(Lopata-Kula) 组合试样，试样被测面法线不与极网圆心重合，而是移到第一象限分角线(45°) 上与轧向、横向、法向夹角均为54.73°的位置，即其投影坐标为(45°，54.73°)，其极网或螺旋极网亦是以这点为中心点，如图8-9所示。
图8-5 极网和螺旋网
第五节单晶标准投影图
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。这些特定晶面常采用低指数晶面，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。
图8-6 （001）标准投影图
图8-7 （110）标准投影图
图8-8 （111）标准投影图
第六节丝织构及其测绘方法
6．1 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。
一般在丝、棒、镀层、沉积层中都可能会存在某种类型的丝织构。与拉丝方向平行的晶体学方向指数＜uvw＞称为丝织构指数。
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。
图8-9 丝织构
例：冷拉铁丝（体心立方金属）具有<110>丝织构，即铁丝中大多数晶粒的<110>方向倾向于平行丝轴方向。
但在实际的冷拉铁丝材料中并不是所有晶粒的<110>方向都严格平行丝轴方向。左图为<110>方向与丝轴之间夹角为φ的晶粒的百分数，亦即<110>极点分布在方向上的百分比（极密度）r<110> 随夹角f的分布。
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。
6．2 无织构材料与有织构材料的X射线衍射花样特征
（1）无织构材料
6．3 照像法确定丝织构轴
试样：冷拉铝丝，原始直径1.3mm，经磨光浸蚀至0.8mm
照像条件：铜靶，镍滤片，30千伏，24毫安，光阑直径1.5毫米试样距底片的距离49毫米，曝光5小时
根据照片进行分析计算：
6.3.1 测量衍射环的半径： r1=39.0， r2=48.3
6.3.2 计算θ角：
图8- 冷拉铝丝丝轴竖立时的透射针孔照片
（靠近中心的径向条纹是入射光
束中的连续辐射产生的）
6.3.3 标定衍射环的指数：首先计算晶面间距
根据PDF卡片确定出照片上衍射环指数：内环（111），外环（200）
（卡片上的数据：d111=2.338，d200=2.024）
6.3.4 测量d角：d1=69°，d2=51°
6.3.5 计算r角
6.3.6 确定织构轴
根据衍射环（内环、外环）的指数及r1、r2角，查立方晶系晶面夹角表。
确定出织构轴为[111]
6.3.7 衍射法确定丝织构轴
极密度测量法丝织构的特点：各结晶学方向对丝轴呈旋转对称分布。
若取投影面垂直于丝轴，则某{hkl}的极图形状如图所示。为求出hkl极点密集区与丝轴之间的夹角a，只要测定沿极图径向衍射强度（即极密度）的变化即可。Field-Merchart法，为测定F角从0o到90o范围的极点分布，需要二种试样，
分别用于高F区及低F区。设F是极网上的纬度(令极网中心F ＝0o)，为测定F ＝0o~90o范围内的极点分布，需要两种试样，分别用于高F区和低F区。
低F区：试样是扎在一起的一捆丝，扎紧后嵌在一个塑料框内，丝的端面经磨光、抛光和腐蚀后作为测试面。测量时，计数管置于2q处不动，以测试面与入射线及衍射线成等角为初始位置(即F＝0o)，在连续转动F的过程中记录衍射强度，衍射强度随F角的变化就反映了极点密度沿极网径向的分布。 F角测量范围：0o~qhkl。
高F区：将丝并排粘在一块平板上，磨平、抛光、浸蚀后就得到高F区试样，x 射线从丝的侧面反射。在初始位置，试样表面与入射线和衍射线成等角，即F ＝90o。 F角测量范围：90o~（90-qhkl）。
选定某一特定的(hkl)晶面，计算出其衍射角2q后，按入射线与衍射线夹角为
2q的位置安放X光管与探测器的相对位置，并使之在测量过程中固定不变
产生衍射的条件
(hkl)晶面的法线为入射线与衍射线夹角的角平分线
或： (hkl)晶面平分入射线的延长线与衍射线的夹角
下图为冷拉铝丝的I111~φ曲线。结果表明在丝轴方向（F=0°）及与丝轴夹70°处具有较高的111极密度。说明丝材大部分晶粒的<111>晶向平行丝轴，即丝材具有很强的<111>织构。
立方晶系<100>与<111>的夹角为F =54.73°，F =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<100>晶向平行丝轴，即丝轴还具有弱的<100>织构。
每种织构的分量正比于IsinF~F曲线上相应峰的面积。左图的计算结果：<111>织构体积分数为0.85，<100>织构织构体积分数为0.15
丝轴方向：对应的晶向hkl=
第七节板织构及
其测绘方法
7．1 板织构：大
多数晶粒的某晶
体学平面{HKL}与
轧面平行或近于
平行，某晶体学方
向＜uvw＞与轧向平行或接近平行。这种织构在冷轧金属板材中最常见，故称为板织构。板织构的指数表达方式为{HKL} ＜uvw＞。例如，冷轧铝板的理想织构为(110)[ī12]
极图是描述多晶材料织构状态的极射赤面投影图。它是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。
7．2 照相法测定正极图
尽管照相法测织构一般已被衍射仪法所代替。但从教学的角度来看，它对掌握概念和熟练运用极射投影都极为有用。
照相法测织构就是用底片记录衍射线，从而获得具有板织构试样的极图。对于立
方晶系的材料一般是测{100}、{110}或{111}极图；对于六方晶系的材料，一般是测(0001)、{10-10}或{11-20}极图。
测极图，就是检查试样内某指数晶面在外形坐标中的分布。例如测轧板的{100}极图，就是测定{100}晶面法线在轧面、轧向、横向坐标中的分布。而某方位的晶面极点密度正比于它所对应的X光衍射线强度。因此，测极图，就是先测定某晶面的X光衍射线强度在外形坐标中的分布，然后再把分布转化成晶面极点的分布。
(1) 照相方法
(1) 首先将试样轧向竖直，表面(轧面)平行于底片安放，拍照，将获得如图所示的照片；照片上记录了断续的德拜环。照片右下角的符号“^0°”表示轧向竖直，轧面与底片平行。再顺时针旋转试样，每转10°拍照一张，并分别记为^10°，^20°，……一直到^80°。
(2) 将试样的轧向水平放置，每顺时针旋转10°，20°，…… 各拍照一张，直到q角为止。q角为作极图时所取衍射环的布拉格角。这些照片分别记为-10°，-20°，…… 这样，我们就获得了一套照片，可以利用这套照片绘制极图。
图8- 固定底片透射法测板织构的实验装置
(轧向竖直时)X光入射线为Ka单色线，并垂直于底片
切去底片一角，记清试样中的轧向和轧面位置
照相时要在底片上留下水平线的痕迹
(2) 底片上的衍射斑点对应的晶面在投影面上的极射赤面投影
(1)首先画出一个参考球，金属板材试样在考球的中央，轧
向向上，轧向及轧面与参考球的垂直轴YY'平行。DQOD'=a，
开始时入射线QO与板材表面垂直，DQOD'=a=90°，反射晶
面(hkl)的法线ON与入射线QO的夹角DQON=90-q，所有这
一组反射晶面的法线和参考球相交成的反射圆。
(2) 照像底片在PAXP'平面上，(hkl)衍射线环上一个强度
集中的小弧段中心A与底片中心B的连线AB和底片的垂直
轴PP'相交成d角，与水平轴XB相交成f角（d+f=90°）
(3) 投影面与试样表面重合、投影点在S处，造成A点衍射
的(hkl)晶面法线ON极点N的极射赤面投影为M点，M点的
确定：
QO、ON、OA、OM、BA构成的平面与参考球相交为SANQ大圆OM与垂直轴YY'的夹角 DYOM=DABP=d
DSOM=90°
OM = OS·tanDOSM=Rtan[(90°-q)/2]
如
果
拍
摄
一
系
列
的
照
片
，
令
角
a
由
9
°开始，然后转动试样使a逐渐减小（如令a=90°、80°、70°、60°、…），由N点将沿着一个小圆（纬度圆）在参考球面上运动，其投影M点也在投影面上沿着相应的纬度曲线运动同样的角度。图中给出了E点的运动轨迹。
当试样这样转动时，反射圆和衍射线环都保持不动，因为它们只与所用入射线波长l及反射晶面间距dhkl有关，与无a关。在a改变后，试样中不同取向晶粒的（hkl）晶面参与衍射，所形成斑斑A的位置将在衍射线环上的其它位置，也就是d将发生相应的变化。
当a小于90°时，试样表面不再与极射赤面投影面相重合，如果要说明这时投影和试样表面的关系，应当先画出各个a
角的极射赤面投影面，然后再经过转动回到试样表面去。
冷轧铁-钴（65%Fe-35%Co）透射针孔照像衍射花样，Mo-Ka 辐射，其中的数字表示强度为强、中、弱三个等级。
拍摄时试样表面与入射X射线方向成60°(即a=60°)它的(200)衍射线环有10 个强度集中的小弧段，测量数据见表。将(200)衍射线环各小弧段按其b角度范围画于极射赤面投影的反射圆上（a=90°），这个投影面和a=90°时试样平行，因为这个衍射花样是在a=60°时拍摄的，因此需要在投影上作30°的旋转，例如投影上的AB线段应沿纬度小圆旋转30°而达到A'B'处，同样CD也旋转30°至C'D'处，这样应可得到a=60°时的投影。
由于在每个不同的a时都要进行一次旋转，手续很麻烦，但可以根据试样成分、衍射晶面指数和不同辐射专用的图表（韦弗极图图表）
不同阴影表示衍射线段强度的高低，阴影愈深表示衍射强度愈高，即此方位（200）极密度愈大。用上述方法绘制极图，在投影的南北极附近区域的投影将永远不能和反射圆相交，因此将成为空白。要想找出这两个区域hkl极点分布情况，须将试样以入射X射线方向为轴转动90°，令横向向上，再拍摄a=85°时的衍射图即可。
图8- 铁钴合金板的（100）极图
7．3 衍射仪法测定正极图
一般获得整个{hkl}极图时，要利用透射和背射两种办法来收集{hkl}面的衍射数据。如图表示透射法的衍射几何，某一个（hkl）衍射环上各部分的强度可以直接用计数管测量出。由于衍射仪构造的关系，计数管不能沿衍射线环移动测量衍射线强度，但可将试样沿衍射仪轴线及试样面法线转动达到同样的目的。
图8-衍射仪透射法测量板材织构的衍射几何
1. 透射法
实验布置：做成0.03~0.1毫米的薄片，安置在测角台的专用试架上，试样能绕衍射仪轴及自身表面法线转动。探测器D固定在2qhkl角位置上不动。
试样绕衍射仪轴的转动称a转动：循衍射仪轴往下看，试样逆时针转动时a角为正值
第二节织构类型 2.１．形变织构：经金属塑性加工的材料，如经拉拔﹑挤压的线材或经轧制的金属板材，在塑性变形过程中常沿原子最密集的晶面发生滑移。滑移过程中，晶体连同其滑移面将发生转动，从而引起多晶体中晶粒方位出现一定程度的有序化。这种由于冷变形而在变形金属中直接产生的晶粒择优取向称为形变织构。形变织构常有纤维织构、板织构等几种类型。 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
X射线衍射分析在镁合金塑性成形研究中的应用现状 摘要：X射线衍射分析在镁合金塑性成形中已经得到了广泛的应用，这里综述了X射线衍射分析在变形镁合金物相分析以及晶体取向分析等方面的应用，最后展望了X射线衍射分析在镁合金塑性成形，尤其是精密塑性成形中的广阔的应用前景。 关键字：X射线衍射分析,镁合金,塑性成形，物相分析，晶体取向分析 科技与经济的发展，要求材料工业必须处于领先地位。为提高材料性能、挖掘材料潜力、扩大材料应用范围及研制新材料，人们越来越把注意力集中到研究材料的微观性质上，因为任何材料的宏观性能都是由其微观组织结构决定的。 常规的光学金相法近年来虽有重大改进，但其分辨率受光波衍射的限制，只能提供微米数量级的形貌图象，不能把显微形貌、成分和结构分析有机地结合起来。然而，应用现代分析测试仪器和方法，就能精确地在材料微观尺度的区域内同时取得显微形貌、成分和结构及性能等各方面的信息，进行综合分析，确切地鉴定材料的组织结构本质。 材料现代测试分析技术是关于材料成分、结构、微观形貌与缺陷等的现代分析、测试技术及其有关理论基础的科学。它不仅包括材料（整体的）成分、结构分析，也包括材料表面与界面分析、微区分析、形貌分析等诸多内容。此外，材料现代测试分析技术还有助于创立新的理论，发明新的技术和方法。科学技术上的重大成就和科学研究新领域的开辟，往往是以测试方法和仪器的突破为先导，“在诺贝尔物理和化学奖中，大约有四分之一是属于测试方法和仪器创新的”。 材料分析是通过对表征材料的物理性质参数及其变化（称为测量信号或特征信息）的检测实现的。即材料分析的基本原理是指测量信号与材料成分、结构等的特征关系。此外，通过采用各种不同的测量信号（相应地具有与材料的不同特征关系）形成了各种不同的材料分析方法[1]。 基于电磁辐射及运动粒子束与物质相互作用的各种性质建立的各种分析方法已成为材料现代测试分析方法的重要组成部分，其中，X射线衍射分析（XRD）已逐步发展成为一种极其重要的材料现代测试分析方法并广泛应用于金属材料、无机非金属材料和有机材料的结构以及性能研究当中。
材料物理0901 崔同参200965167 钛与钛合金 钛有色轻金属，原子序数22，相对原子质量47.87，在地壳中的含量排第十位。通过向金属晶格中掺入杂质原子实现合金化。合金化导致金属硬度和强度提高塑性降低。 钛合金具有两大优异的特性：比强度高和抗蚀性优异，应用于航空航天、化学工业、医药工程等行业。 较高温度下，钛合金的比强度特别优异（钛的最高使用温度受其氧化特性的限制，钛铝化合物可以部分地克服这一缺点），低温下纯钛和大多数钛合金结晶成接近理想状态的密排六方结构（hcp）称为α-Ti,高温下，体心立方结构（bcc）很稳定，称为β–Ti(纯钛的β转变温度为（880-884）℃。 密排六方晶体结构导致α-Ti的力学性能呈现显著的各向异性；其中弹性的各向异性尤为显著。（c：145Gpa,a:100Gpa）. 金属塑性变形的容易程度按密排六方、体心立方，再到面心立方的顺序逐渐增大。α-Ti的塑性变形能力低于β-Ti。 钛从β相区冷却下来时，体心立方β相中的最密排面{110}转变为六方α相的基面{0001}.α相基面的面间距略大于β相中相应{110}面的面间距，故β /α转变会使晶格产生轻微畸变，钛冷却过程中通过β转变温度时还可以宏观上观察到体积轻微增大。 由于(hcp) α-Ti中原子堆垛密度大，因此α-Ti中的扩散比（bcc）β中的扩散缓慢得多。从马氏体相变开始温度以上快速冷
却时，bcc的β相通过无扩散相变过程完全转变为hcp的α相，生成亚稳的细小盘状或针状马氏体组织。 根据对β转变温度的影响，钛的合金化元素可分为中性元素，α相稳定化元素或β相稳定化元素。 钛合金显微组织 显微组织对钛合金的性能有显著的影响，通常，通过热加工处理可以得到不同的显微组织。热加工处理较为复杂，包括固溶处理、变形、再结晶、时效和去应力退火。 相转变温度是热加工处理的关键，因为它将β单相区与α+β两相区分割开来，从转变温度以上完全冷却可以得到片状显微组织。一旦温度降低至β转变温度以下，α相就在β相晶界形核，然后以层片状长大进入β晶粒内。 在平衡条件下，两相区α和β相的化学成分随着温度的降低而发生变化，钒在β相中强烈富集，因而可以在较低温度下稳定β相。 细小的组织可以提高合金的强度和塑性，还可以延缓裂纹的形核，同时也是超塑性变形的必要条件。另一方面，粗大的组织抵抗蠕变和疲劳裂纹扩展的能力更强。 等轴状组织往往具有高的塑性和疲劳强度（等轴状组织是再结晶的结果），并易于超塑性变形；而层状组织具有高的断裂韧性，优异的抗蠕变性能和抗疲劳裂纹扩展性能。
镁合金的特点 在纯镁中加入某些有用的合金元素可获得不同的镁砂合金，它们不仅具有镁的各种特性，而且能大大改善镁的物理、化学和力学性能，扩大其应用领域。目前，已开发出几十种不同性能的镁合金，形成了镁合金体系。 大多数镁合金具有以下特点： （1）镁合金的密度比纯镁（1.738g·cm-3）稍高，为1.74-1.85g·cm-3，比铝合金低36%，比锌合金低73%，仅为钢铁的1/4，因而其比强度、比刚度很高。镁合金是目前世界上最轻的结构材料，采用镁合金制作零部件，可减轻结构重量，降低能源消耗，减少污染物排放，增大运输机械的载重量和速度，是航空航天和交通运输工具轻量化的良好材料。 （2）镁合金的比弹性模量与高强度铝合金、合金钢大致相同，用镁合金制造刚性好的整体构件，十分有利。镁合金的焊接性能和抗疲劳性能也不错。 （3）镁合金弹性模量较低，当受外力作用时应力分布更为均匀，避免过高的应力集中。 （4）镁合金有高的振动阻尼容量，即高的减振性、低惯性。 （5）镁及其合金在高温和常温下都具有一定的塑性,因此可用压力加工的方法获得各种规格的棒材、管材、型材、锻件、模锻件和板材以及压铸件、冲压件和粉材等。 （6）镁合金具有优良的切削加工性能，其切削速度大大高于其他金属，因其较高的稳定性，铸件的铸造和加工尺寸精度高。 （7）镁在碱性环境下是稳定的，有抗盐雾腐蚀性能。 （8）镁与铁的反应性低，压铸时铸模熔损少，使用寿命长，镁的压铸速度比铝高。 （9）镁在铸造工业方面具有较大的适应性，几乎所有的特种铸造工艺都可以铸造。 与其他合金材料相比，镁合金也存在如下缺点： （1）镁的化学活性很强，在空气中易氧化，易燃烧，且生成的氧化膜疏松，所以镁合金必须在专门的熔剂覆盖下或保护气氛下熔炼。加工车间和制粉车间要特别注意防火。 （2）抗盐水腐蚀能力差，因此必须进行防腐处理。 （3）同钢铁材料接触时，易产生电化学腐蚀。 （4）杨氏模量、疲劳强度和冲击值等零件设计方面的材料性能比铝低。当代替铝合金制零件时，厚度要增加，有时得不到所期望的轻量效果。
第8章 织构与织构定量ODF分析
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引言 1. 织构定义与织构类型 2. 织构表示方法 3. 极图测定方法基本原理及其要点 4. 三维取向分布函数 (ODF)基本原理及其要点 5. TexEdit 软件与操作 6. TexEval软件与操作 7. 织构组分分析 8. Multex 软件与操作(?) 9. 多晶材料宏观性能的定量计算
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引言
织构是材料在物理冶金过程中普遍存在的现象， 如铸造 织构、形变织构、再结晶织构、生长织构和相变织构等， 对其性能产生重要影响。如超深冲钢板、深冲铝合金薄 板、取向硅钢、无取向硅钢、电容器铝箔等金属材料。 材料的织构将导致宏观性能的各向异性。各向异性的研 究和开发已经成为当前材料领域重要的发展方向。 材料科学与工程上织构的研究主要包括： 形变织构，再结晶织构，相变织构，薄膜织构等与成分， 组织结构和工艺参数的关系； 织构与性能（力学、电磁学、深冲和腐蚀性能等）的关 系； 织构的实验技术与模拟测算技术； 织构的工业应用和在线监测监控等诸方面； 取向分布函数ODF(Orientation Distribution Function) 是近二十年来发展的织构表示和分析方法。它不仅能 确 切、定量地表示出织构的内容，还能可以根据建立的各 种织构与性能关系的物理模型换算材料的力学物理性能。
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ODF是在采集极图(Pole Figure)数据基础上计算进行: 由完整极图或不完整极图数据,用球谐级数展开法做ODF 分析; 用Bunge符号绘出恒ψ1 Φ ψ2 的ODF截面图; 可回算绘制任意{hkl}完整极图和轧面法向（N.D）, 轧 向(R.D), 横向(T.D)反极图。 可计算任意织构组份{hkl}
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/0f3280625.html, 深冲用铝板的织构和各向异性 作者：金永明 来源：《科学与财富》2018年第10期 摘要：本文论述了在轧制深冲用铝板以及退火时其织构情况，并介绍了深冲铝板的各向 异性以及织构与各向异性的关系，最后介绍了改善深冲用铝板各向异性的方法。 关键词：深冲铝板；织构；各向异性 1引言 多昌体铝合金材料在轧制和退火后，颗粒的晶体学取向会发生变化，其轴座标会偏离，这种偏离随着轧制过程中的变形量或者再结晶程度会趋于稳定，此时板材中与轧向成不同夹角的部位会有不同的性能，这称之为各向异性，如果各向异性非常强烈是不利于深冲后，所以必须降低铝板的各向异性。 2织构和各向异性的关系 织构指的是具有择优取向特征的多晶体取向结构，是取向分布状态对随机分布的偏离，织构用{hkl}{uvw}来表示，{hkl}指的是与轧面平行的晶体指数，{uvw}指的是与轧向平行的晶向指数。 对晶体的测量方向不同，材料的性能也随之发生变化，这是各向异性的典型表现形式，确定板材各向异性的数量时，用单轴拉伸试验下的塑性应变比来表示，塑性应变比同时也可以衡量板材的深冲性能。各向异性材料的性能及变化情况是由轧制织构和退火织构之间的平衡关系来确定的。织构对各向异性的影响是通过泰勒取向因子来影响屈服轨迹来实现的，也就是说各向异性取决于各取向晶粒的体积百分比和泰勒因子值。如材料的各向同性，此时发生塑性变形时屈服面会稍微的向外扩展，如果材料的各向异性，用材料的塑性变应变比值来表示屈服时的应力情况。在深冲板材时应力应变状态不是一成不变的，这时屈服面的扩展情况是不断变化的。计算材料的各向异性值时，可以利用织构来进行计算。晶体如果发生了弹性变形，其发生的应力应变情况取决于晶体取向以及晶体取向分布。在平面屈服轨迹上，各向异性会歪曲屈服椭圆。 多晶体的各向异性是由于晶体学结构决定的，材料如果发生塑性变形时其滑移会受到晶体几何学的限制，此时滑移系统会进行某种优先排列，从而形成了各向异性。铝合金的堆垛层错能较高，如果发生了塑性变形时错位会导致平面之间的滑移，但是其柏氏矢量是不受影响的。如果铝合金板材发生了塑性变形，尤其是发生深冲变形时会表现出各向异性，从而形成制耳效应。晶粒的取向不同，其泰勒因子值和各向异性参数值是不同的。
镁合金化原理 1．镁合金的合金化特点 Mg 合金的合金化原则与Al 合金大致相同，固溶强化和时效硬化是主要强化手段，只是没有Al 合金那样明显而已。因此，凡是能在Mg 中大量固溶的元素，都是强化Mg 合金的有效合金元素。根据合金元素的作用特点和极限溶解度，可大致分成两大类：包晶反应类：Zr（3.8％），Mn（3.4％）。 包晶反应型元素的主要作用是细化晶粒，但也有净化合金（消除杂质Fe），提高抗蚀性和耐热性的作用。共晶反应类：Ag(15.5％)，Al (12.7%)，Zn（8.4％），Li（5.7％），Th（4.5％）；稀土元素（RE）：Y（12.5％），Nd（3.6％），La（1.9％），Ce（0.85％），Pr（0.5%），混合RE（以Ce 或La 为主）。 共晶反应型元素是高强度镁合金的主要合金元素，如Mg-Al-Zn 和Mg-Zn-Zr 系合金等。这类元素形成的Mg4Al3（Mg17Al12）、MgZn2 和Mg23Th6 等在Mg 中有明显的溶解度变化，是Mg 合金的主要强化相，有明显的时效硬化效应。稀土元素也多属共晶反应型元素，不仅共晶温度比Mg-Al 和Mg-Zn 系高，Mg-RE 系的α固溶体和稀土化合物（Mg9Nd，Mg9Ce 等）的耐热性也高，原子扩散速度强，有利于抗蠕变性能，故Mg-RE-Zr 和Mg-RE-Mn 系合金是耐热Mg 合金，可在150~250℃工作。RE 除了提高耐热性外，还能降低液、固二态合金的氧化速度，改善铸造和变形性能。Nd 的综合作用最佳，能同时提高室温和高温强化效应，Ce 和混合RE 次之，有改善耐热性的作用，但常温强化效果很弱；La 的效果更差，两方面都赶不上Nd 和Ce。 2．镁合金的沉淀过程与结构变化 Mg 合金时效硬化效应没有Al 合金明显，与其结构变化特点有关。Mg-Al 和Mg-Al-Zn 系合金缓冷试样（空冷或油淬）在150~222℃时效，先从晶界或缺陷部 位发生不连续沉淀，不经GP 区阶 段即直接析出片状平衡相Mg4Al3， 沿一定取向往晶粒内部生长。此 时，沉淀区的基体浓度和晶格常数 已达平衡状态，未发生沉淀反应的 晶粒内部，晶格常数和浓度保持不 变。这种片层状不连续反应结构又 称珠光体型沉淀。图1-42（a）是 Mg-8.5Al-0.5Zn（AZ80）合金急冷 铸造组织，出现明显的枝晶偏析和 沿晶偏析相Mg4Al3，同图1-42（b） 是同一合金的缓冷组织，晶界出现 片层状珠光体组织。这种组织中的
x4011481金属材料的晶体学织构与各向异性课程教学大纲 课程名称：金属材料的晶体学织构与各向异性 英文名称：Crystallographic Textures and Anisotropies of Metal Materials 课程编号：x4011481 学时数：32 其中实验（实训）学时数：0 课外学时数：0 学分数：2 适用专业：材料科学与工程（卓越工程师）、金属材料工程 一、课程的性质和任务 晶体学织构与各向异性是现代先进金属材料十分重要的特性，利用晶体本身存在的各向异性，将其性能优异的晶体学方向转置在材料需要的方向上是提高金属材料性能的一个重要手段。作为材料科学与工程（卓越工程师）、金属材料工程专业选修课，本课程主要介绍金属材料织构产生的基本过程，并阐述了相关基本理论，同时对材料织构研究方面的最新成果作了一定的介绍。通过本课程的学习，使学生初步了解金属材料织构和各向异性方面的基本知识，为从事性能优异的新金属材料的生产和开发打下一定的理论基础。 二、课程教学内容的基本要求、重点和难点 第一章织构的测量与表达 页脚内容1
1、教学内容 ①取向与织构；②极图与极密度分布；③取向分布函数；④中子衍射织构分析；⑤ 织构测量新技术 2、教学要求 掌握取向的极射赤面投影法、正反极图、取向分布函数，了解中子衍射织构分析 3、重点、难点 重点：极射赤面投影法、反极图 难点：反极图、取向分布函数 第二章织构的生成 1、教学内容 ①热加工织构；②冷变形织构；③不均匀变形织构；④再结晶织构；⑤二次再结晶织构；⑥相变织构；⑦高纯面心立方金属板中的立方织构； 2、教学要求 了解热加工织构，掌握冷变形、不均匀变形、再结晶织构，了解二次再结晶、相变织构 3、重点、难点 重点：冷变形、不均匀变形、再结晶织构 难点：不均匀变形织构 第三章传统金属材料的织构及其应用 1、教学内容 ①深冲压铝合金薄板；②不可热处理强化铝合金的力学性能；③超深冲无间隙原子钢；④高压电子铝箔；⑤冷轧电工硅钢板 页脚内容2
什么叫织构 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} 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。通过材料宏观的外观坐标系与微观取向的联系，就可直观地了解多晶体微观的择优取向。 晶体X射线学中，织构表示方法有多种，如晶体学指数表示法，直接极图法，反极图法，等面积投影法与晶体三维空间取向分布函数法等。
变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能 镁合金作为一种新型轻质金属结构材料,在汽车制造、通讯电子、航空航天等工业领域具有广阔的应用前景。由于镁是密排六方（HCP）结构材料,其塑性变形在室温下仅限于基面{0001}<11（?）0>滑移及锥面{10（?）2}<1011>孪生,因此,镁合金的室温塑性加工能力较差。 目前大多数镁合金制品的加工局限于铸造,特别是压铸成型,然而,铸件的力学性能不够理想且容易产生组织缺陷,极大地限制了镁合金的应用范围。变形镁合金在铸造后往往通过热变形方式（如挤压、轧制等）细化晶粒、改善合金的组织结构来提高合金的力学性能。 与铸造镁合金相比,变形镁合金的综合力学性能优异;但常规变形镁合金在热变形后一般会产生强烈的{0002}基面织构,而该织构的存在是导致变形镁合金低的室温塑性和高的各向异性的主要原因。良好的室温塑性是变形镁合金广泛应用的前提之一,而如何通过织构控制及晶粒细化法有效地改善和提高镁合金的室温塑性成为变形镁合金工业发展中的重要方向。 针对上述问题,本论文开展了如下研究工作:（1）铸态纯镁热轧变形过程中{0002}基面织构的演变规律;（2）异步轧制AZ31镁合金板材的形变织构及退火织构;（3）非对称热挤压AZ31镁合金板材的显微组织、织构特征及力学性能;（4）晶粒尺寸及织构对AZ31镁合金室温压缩变形行为的影响。主要结论如下:铸态纯镁在400℃热轧过程中发生了明显的动态再结晶,伴随晶粒细化和{0001}基面织构的形成。 随着轧制道次的增加,晶粒逐渐细化,晶粒大小趋于均匀,孪晶数量减少;织构由初始态的无规则取向逐渐转化为{0002}基面织构,且基面织构的强度随着热
微量锰对AZ31镁合金组织与力学性能的影响 一、研究背景 金属镁及其合金是目前工业上应用最轻的金属结构材料。它具有高的比强度、比刚度、优良的阻尼减震性能、良好的导电导热性、高的尺寸稳定性、优良的机械加工性能和极低的密度(1.74×103kg/m3)等优点。因此，近年来镁合金正得到日益广泛的应用，特别是在汽车、电子通讯、航空航天、国防军事等领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景[1]。其中应用最广的是以Al为主要合金元素的镁合金，特别是用于铸造成型的AZ91合金和用于变形的AZ31合金。然而这些合金的强度都不够高，在许多要求镁合金具有高强度的情况下难以得到广泛的应用。 以Mg-Al 合金为基的合金是最常用最经济的商业镁合金。然而，镁合金仍然不能像铝合金和塑料一样广泛的应用，这是镁合金的晶体结构决定的。为了扩大镁合金广泛的应用，镁合金的塑性和强度需要进一步的提高。因此，为了提高镁合金产品的机械性能，晶粒细化和相形貌的改变就显得尤为重要[2]。众所周知，Fe 元素对镁合金组织和性能是非常有害的，尤其对镁合金的腐蚀性能有致命的影响[3-5]。因此，如何在降低Fe 含量的同时而不影响镁合金的组织和性能就显得尤为重要。目前为了降低镁合金熔体中Fe 的含量，比较有效的方法是添加Mn 来尽可能的降低熔体中Fe 含量[6-8]，从而消除Fe 对镁合金耐蚀性能的影响，同时也尽可能的消除Fe 对力学性能造成的不利影响。另外，在大多数的商业镁合金中，Mg-Al-Mn 系合金由于有较高的强度、较好的铸造性能和耐蚀性能，一定量的Mn 对合金组织有一定的细化作用，但Mn 对合金组织的细化作用还不是很清楚[9-12]。 Mg-Mn系合金具有良好的耐蚀性能及焊接性能，但强度较低。锰元素容易同有害杂质元素化合，从而消除铁对抗蚀性的有害影响，使得腐蚀速度特别是在海水中的腐蚀速度大降低。该系合金主要加工成板材、棒材、型材和锻件，目前仍然得到较多的应用[13]。Mg-Mn系合金包括ASTM系列中M1A和中国国标系列中的MB1和MB8合金。 Mn 元素含量对AZ31-xMn合金凝固组织及变形后组织和性能的影响的系统研究还比较少。通过调整Mn 的含量，系统研究Mn元素含量对AZ31镁合金凝固组织及不同Mn 含量的AZ31-xMn合金挤压棒材组织及性能的影响，进而对Mn 元素在AZ31合金中的作用有一个深入的理解，同时对制备高质量的镁合金也有重要的指导作用[14-16]。
文章编号:1004-9762(2006)02-0166-04 稀土高纯铝箔组织、织构研究Ξ 李文学,任慧平,李德超 (内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头 014010) 关键词:铝箔;稀土Ce;组织;织构 中图分类号:TG14612+1 文献标识码:A 摘 要:冶炼了稀土铝中间合金,制备了不同稀土含量的高纯铝锭,通过热轧、冷轧和再结晶退火,得到铝箔1采用金相显微观察和X射线衍射分析等方法,研究了稀土元素Ce及其含量对高纯铝热轧、冷轧和再结晶退火后组织和织构的影响1结果表明,随稀土含量增加,再结晶退火后的晶粒细化,稀土的质量分数为010058%时,冷轧铝箔中立方织构最多1 Study on texture and microstructure of the RE high pure aluminum foil LI Wen2xue,RE N Hui2ping,LI De2chao (Material and Metallurgy School,Inner M ong olia University of Science and T echnology,Baotou014010,China) K ey w ords:aluminum foil;rare2earth element Ce;Microstructure;texture Abstract:The inter2alloy was prepared and was added into the high pure aluminum liquid in order to make rare2earth aluminum ing ot with dif2 ferent composition.A fter uniform hot treatment,hot rolling,cold rolling and recrystalliztion annealing,the aluminum foil of commercially pure aluminum and high purity aluminum and rare2earth aluminum were produced.The in fluences of RE2Ce on the whole technical process of high pure aluminum were studied by optical microscope and X2ray analysis.The results showed that the recrystallization grains are refined with in2 creasing the content of RE,and the content of cube texture reaches the m ost in clod rolling aluminum foil when w(Ce)=010058%. 铝质电解电容器的性能优良、质量可靠、价格低廉、易于加工、使用方便,因此得到广泛的应用1高纯铝箔主要用作铝电解电容器的阳极材料,借助特殊的电化学腐蚀技术可以在铝箔表面腐蚀出大量的隧道或孔坑,进而可以在不增加铝箔、甚至减少铝箔重量的前提下极大地增加铝箔的表面积,为大幅度地提高再氧化后氧化铝介电薄膜的面积进而生产出高比电容的铝箔提供了前提1为了顺利实现上述电化学腐蚀技术,工业生产上除了严格控制光箔的外形尺寸和加工质量外,还要对其内在的组织结构有严格的要求1由于铝晶体〈100〉方向特定的化学性质,用于制作这种高压电解电容器的高压电子铝箔表面应是{100}晶面,即高压电子铝箔应具有很强的{100}面占有率(立方织构占有率)1这样,腐蚀后铝箔的表面积大大增加,从而在不增加体积的条件下,大大地提高了电容器电容1研究稀土对高压阳极铝箔组织、织构的影响,对充分利用稀土资源,提高阳极铝箔性能,具有十分重大的意义1 1 试验方法及设备 111 试验材料 制备了w(Ce)=11%的稀土铝中间合金1在高纯铝(w(Al)=991997%)中加入不同量的中间合金,熔炼出含Ce量不同的稀土铝,浇铸成18mm厚 2006年6月第25卷第2期 包头钢铁学院学报 Journal of Baotou University of Iron and S teel T echnology June,2006 V ol.25,N o.2 Ξ收稿日期:2006-03-06 作者简介:李文学(1955-),女,河北平泉人,内蒙古科技大学教授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 织构及其表征 丝织构的测定
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： 是指多晶体中晶粒中的某个晶向
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 {} hkl uvw {hkl }
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。 图4-34 {100}面极射赤面投影的多晶体极图 二）极图法
理化检验-物理分册P TCA(PAR T:A P H YS.TEST.)2008年第44卷8试验与研究 冷轧纯铜微观组织及织构演变的特征 王 雷,李 凡,蒋建清 (东南大学材料与工程学院,南京211189) 摘 要:介绍了电子背散射技术(EBSD)在材料织构方面的研究应用状况,并采用EBSD研究了纯铜在冷轧过程中晶粒的变化、晶粒取向及晶界角度分布的特征。结果表明,纯铜在经过大变形量后出现轧制织构,其轧制织构主要是{112}〈111〉和{011}〈112〉织构;在中小变形量下,随着变形量的增加大角度晶界逐渐减少,而到高变形量时逐渐增加。 关键词:电子背散射衍射技术;晶体取向;织构 中图分类号:T G146.1+1 文献标识码:A 文章编号:100124012(2008)0820405203 MICROSTRUC TU R E AND M ICRO TEXTU R E EVOL U TION O F COLD ROLL IN G CO PPER WANG Lei,L I F an,JIANG Jian2qing (Department of Materials Science and Engineering,Southeast University,Nanjing211189,China) Abstract:The application of EBSD(electron back2scatter diff rantion)is reviewed in materials microtexture study.Microtexture,boundary angle distribution and orientations in high purity copper cold rolled up to96% (thickness reduction)were investigated.It was found that some special microtexture came forth in the pure copper after cold rolled and the mainly texture were{112}〈111〉and{110}〈112〉.And the area f ractions of boundary high angle were decreasing with the increase of deformation at low strain,while,increased at high strain with increasing cold rolling reduction. K eyw ords:EBSD;Crystal orientation;Texture 多晶体金属发生范性变形后,晶粒会发生转动,沿着流变方向成一定位向排列。金属和合金经过拉拔、锻造、挤压及压缩加工后发生范性变形,从而形成择优取向,即织构。 为更大幅度地提高金属材料的性能,研究其变形后的组织和取向演变过程一直受到人们的关注。变形织构的类型要受到变形金属材料的性质及加工方式的影响。 EBSD(电子背散射衍射技术)[1]测定的织构可用多种形式表达出来,同X射衍射测织构相比, EBSD具有能测微区织构、选区织构并将晶粒形貌与晶粒取向直接对应起来的优点。另外,X射线测织构是通过测定衍射强度后反推出晶粒取向情况, 收稿日期:2007205217 作者简介:王雷(1981-),男,硕士研究生。计算精确度受选用的计算模型和各种参数设置的影响,一般测出的织构与实际情况偏差15%以上。而EBSD通过测定各晶粒的绝对取向后进行统计来测定织构,因此比较准确[2]。 笔者通过EBSD对纯铜在冷轧过程中的微观组织及织构的演变规律进行了分析。 1 试验方法 用直径分别为25和8mm的铜棒在室温下用两辊轧机分别轧到1.1和0.5mm厚的试样。然后在轧制后的试样沿中轴线方向截取不同变形量的约1cm×1cm的小块,观察面为法向2轧向(ND2RD)面,试样经过机械研磨和抛光后再进行电解抛光,抛光时的电解液为体积比1∶1的硝酸甲醇溶液,抛光电压为20V,时间为30s左右。试验在SIRION场发射扫描电子显微镜及附件TSL电子背散射衍射 ? 5 4 ?
第25卷第3期 2007年5月 物理测试 Physics Examination and Testing Vol.25,No.3May 2007 作者简介:王 宁(19792),女,硕士生; E 2m ail :wangcq @https://www.doczj.com/doc/0f3280625.html, ; 修订日期:2006212218 NdFeB 永磁体织构与微结构参数的XR D 分析 王 宁 王超群 (北京有色金属研究总院北京100088) 摘 要:本文综合报道NdFeB 永磁体在加工制作过程中至关重要的织构与微结构参数的X 射线衍射分析方法。主要内容有:磁取向与晶体学织构关系(包括取向度的研究);合金中物相含量的Rietveld 分析;晶粒大小的测定。这些分析方法对于NdFeB 永磁体的研制与开发具有重要的实用价值。关键词:NdFeB 永磁体;织构;微结构;取向度;X 2射线衍射(XRD ) 中国分类号:T G 115.24 文献标识码:A 文章编号:100120777(2007)0320006206 XR D Analysis of T exture and Microstructural P arameters in NdFeB Perm anent Magnet WAN G Ning , WAN G Chao 2qun (General Research Institute for Non 2ferrous Metals Beijing ,Beijing 100088,China ) Abstract :The XRD analytical methods of texture and microstructural parameters of NdFeB permanent magnet in preparation have been reviewed in this paper.The main contents are as follows :relationship between magnetic a 2lignment and crystallographic texture in permanent NdFeB magnets ;phase content in materials determined by Ri 2etveld quantitative analysis ;grain size determination of Nd 2Fe 14B phase.These methods have an important applica 2tion for the research and development of NdFeB magnets. K ey w ords :NdFeB permanent magnet ;texture ;microstructure ;magnetic alignment ;XRD NdFeB 永磁材料是国民经济生产中一种不可缺少的重要基础材料之一。随着高技术尤其是电子信息产业和汽车工业的迅速发展,人们对永磁体的性能提出了越来越高的要求,强烈地推动着改善其性能的研究。以Nd 2Fe 14B 为基的永磁体,铁磁相具有易磁化方向平行于单胞的C 轴的四方结构,因此为获得最佳的磁性能,强的C 轴纤维织构是需要的。典型NdFeB 永磁材料的显微结构主要由Nd 2Fe 14B 、NdFe 4B 4和富钕相三个相组成,它们在加工制作过程与优化磁性能中起着重要的作用。一般来说,对于烧结NdFeB 磁体,为了获得理想的矫顽力和方形度,应尽量减小晶粒尺寸,而为了提高磁能积,应尽量减少富钕相的百分含量,这就受到稀土元素的活性和易氧化的限制。同时,由于富钕相的存在是产生矫顽力的必要条件,因此控制晶粒尺寸和物相的含量是一个重要的现实问题,其中对这些微结构参数的分析检测具有重要意义。 理论上永磁体的剩磁由下式确定: B r =A f (1-β )DJ s (1) 式中A 为正向畴的体积分数;f 为取向度;β是非磁性相的体积分数;D 是磁体的相对密度;J s 为 饱和磁化强度。 自NdFeB 永磁体被发现以来,人们围绕如何获得高主相比例、高取向度、高致密度等进行了大量深入细致的理论研究和工艺探索,实验室已报道的磁能积为431K J /m 3。然而至今尚无比较系统地报道有关NdFeB 永磁材料的织构与微结构参数的XRD 表征与检测技术。为此,本文将就NdFeB 永磁体在加工制作过程以及优化磁性能中至关重要的磁取向与晶体学织构(包括取向度),合金相比例与晶粒度测定等有关方法,做一个较为详细的报道以供同行参考。这些X 射线衍射分析方法具有普遍性,可以推广应用于其它方面分析。 1 磁取向与晶体学织构关系 在磁性材料的研究中晶体学织构度通常是通过磁性能测量获得的,试样的织构可以用沿“易”磁化方向和“难”磁化方向测量的剩磁比来表征,但是对
铝锂合金总结
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铝－锂合金归纳总结 在铝合金中加入金属元素锂(L i) ,可在降低合金密度的同时提高合金的弹性模量。研究表明,在铝合金中每添加1％的L i, 可使合金密度降低3％，而弹性模量提高6% , 并可保证合金在淬火和人工时效后硬化效果良好。因此, 铝锂合金作为一种低密度、高弹性模量、高比强度和高比刚度的铝合金, 在航空航天领域显示出了广阔的应用前景。 铝锂合金的发展大体上可划分为三个阶段,相应出现的铝锂合金产品可以划分成三代。第一代铝锂合金产品的塑韧性水平太低，第二代铝锂合金本身仍存在以下问题：①合金的各向异性问题较普通铝合金严重; ②合金的塑韧性水平较低; ③热暴露后会严重损失韧性；④大部分合金不可焊，降低了减重效果, 铆接时往往表现出较强的缺口效应;⑤强度水平较低,难以与7000 系超高强铝合金竞争等。 第三代铝锂合金的成分及性能 表１和表2 给出了第三代主要铝锂合金产品的成分及性能。可见, 在合金成分设计上, 第三代铝锂合金降低了L i 含量,而增加了Cｕ含量, 并且往往添加一些新的合金化元素A ｇ，M n, Zn 等; 在性能水平上, 第三代铝锂合金较以往铝锂合金都有了较大幅度的提高，其中尤以低各向异性铝锂合金和高强可焊铝锂合金最引人注目。
低各向异性铝锂合金的研制 铝锂合金比普通铝合金有着更为严重的各向异性问题。铝锂合金的各向异性与多种因素有关, 这些因素主要有: ①元素Ｌi能促使合金的各向异性，即使Ｌi 含量少于０.５% ,也会带来较大的织构密度②合金使用态多为扁平的未再结晶组织; ③合金在使用态下具有较强的晶体学织构；④析出相的形状、惯析面、变形特点等对各向异性也有一定的影响。 为控制铝锂合金的各向异性, 目前采用的主要方法有: ①降低L i 含量；②添加或减少合金化元素; ③采用合适的中间热处理和最终热处理工艺，以降低或改善合金中的织构。 这些严重的织构对合金的性能有着重大影响:①大部分铝锂合金的纵向性能与横向性能有较大差别, 通常在与轧制方向成４5°—60°方向上拉伸强度降低15% 以上; ②在强 度高的位向上断裂韧性低; ③在强度低的位向上裂纹扩展速率高。铝锂合金由于塑韧性水平较低, 因此,有关铝锂合金断裂韧性的各向异性问题是更加突出的问题。一些铝锂合金在纵向（L ）、L ＋45°、长横向（L—Ｔ）及短横向(S—T ) 上的断裂韧性值见表3。采用高温短时保温+ 快冷水淬的再时效工艺, 使80９０-T ８７７1 板材获得的强度仅损失７% ,而短横向断裂韧性提高60%的效果, 从而降低了该合金的各向异性。