织构ODF分析方法及织构精编版
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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<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。
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}<UVW>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。
织构的测定第七章多晶体织构的测定【教学内容】1.织构及其表⽰⽅法。
2.丝织构指数的测定。
3.正极图与反极图的获得与分析。
【重点掌握内容】1.极射⾚⾯投影法。
2.丝织构指数的测定。
3.正极图与反极图的测定与分析。
【了解内容】织构的种类和表⽰⽅法。
【教学难点】极射⾚⾯投影法。
【教学⽬标】1.了解利⽤X射线衍射分析⽅法测定多晶体织构的意义、原理和⽅法。
2.培养学⽣善于利⽤织构测定⽅法解决实际问题的能⼒。
【教学⽅法】以课堂教学为主,并通过⼀定的习题练习,使学⽣了解X射线衍射分析⽅法在多晶体形变的各种织构的测定⽅法。
多晶体材料在制备、合成及加⼯等⼯艺过程形成择优取向,即各晶粒的取向朝⼀个或⼏个特定⽅向偏聚的现像,这种组织状态称为织构。
如材料经拉拔、轧制、挤压、旋压等压⼒加⼯后,由于塑性变形中晶粒⽅位转动、变形⽽形成形变织构;退⽕后⼜产⽣不同冷加⼯状态的退⽕织构(或再结晶织构):铸造材料具有某些晶向垂直于模壁的组织特点,电镀、真空蒸镀、溅射等⽅法制备的薄膜材料也表现出特殊的择优取向。
不仅⾦属、在陶瓷、天然岩⽯、天然和⼈造纤维材料中都存在织构,所以说择优取向在多晶材料中⼏乎是⽆所不在的。
织构使多晶体材料的物理、⼒学、化学性能发⽣各向异性,这种性质有时是有害的,如冷轧钢板的择优取向使⽤它制成的冲压件出现“制⽿”和厚度不均匀以致折皱的疵病;⽽有时⼜是有益的,如冷轧硅钢⽚经适当退⽕得到的“⾼斯织构”有利于减⼩磁损,织构还可以作为⼀些材料的强化⽅法加以利⽤。
因⽽测定织构并给它⼀定的指标是材料研究的⼀个重要⽅⾯,多处来X射线衍射是揭⽰材料织构特征的主要⽅法。
近年来背散射电⼦衍射(EBSD)法在结构测定上亦得到⼴泛应⽤。
本章介绍织构的分类以及其表达和测定⽅法。
因要涉及晶体空间⽅位关系的表⽰,需先介绍⼀种特殊的投影⽅法——极射⾚⾯投影法。
第⼀节极射⾚⾯投影法极射⾚⾯投影法:为了在平⾯上表达三维晶体中晶⾯、晶向的⽅位以及它们之间的⾓度关系,⽬前最常⽤⽅法是极射⾚⾯投影。
织构概述第一节钢板的常见织构类型1.1织构的表达方法织构是多晶体取向分布状态明显偏离随机分布的取向分布结构,通常用晶体的某晶面晶向在参考坐标系中的排布方式来表达晶体的取向。
在立方晶体轧制样品坐标系中,常用(HKL)[UVW]来表达某一晶粒的取向。
这种晶粒的取向特征为(HKL)晶面平行于轧面,[UVW]晶向平行于轧向。
另外也可以用[RST]=[HKL]×[UVW]表示平行于轧板横向的晶向。
1.2织构的分析方法关于织构的分析方法渊源已久,早在1924年Wever就提出了极图法,1948年以后,Deker和Schulz发展了用衍射仪测定极图的方法,使极图法趋于完善。
1952年Harris为测定轧制铀棒的织构提出了反极图法,后经Mueller等发展而完善。
1965年,Roe和Bunge分别采用级数展开方法,从几张极图中推导出晶体的三维取向分布函数(ODF),使材料织构的细致、定量分析成为可能。
ODF分析法把晶体取向与试样外观的关系用三维取向空间表达出来,这一取向空间就是欧拉空间(Eulerianspace),欧拉空间的坐标用欧拉角表示,它与归一化后的晶体取向(hkl)[uvw]有着一一对应的换算关系。
ODF法己成为目前定量分析深冲钢板织构的最有力的工具。
钢板的构往往聚集在取向空间的某些取向线上,图1所示为钢板中常见的织构取向线在邦厄(Bunge)系统欧拉空间中的位置。
图1钢板中的织构取向线a取向线和γ取向线是深冲钢板中存在的两种主要织构取向线。
其中a取向线在ODF图中的位置为φ1=00,φ=0-900,φ2=450主要织构类型为{001}〈110,{112}110,{111}110。
γ取向线在ODF图中的位置为φ1=0-900,中=54.70,φ2=450,主要织构类型为{111}110和{111}112,对于IF钢还往往出现{554}225织构(φ1=0-900,φ=610,φ2=450,与{111}112非常接近)。
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<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。
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}<UVW>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。
织构的测定方法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<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。
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}<UVW>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。
怎么用极图分析材料的织构篇一:材料分析方法XRF1.基本原理X射线管产生入射X射线(一次射线),照射到被测样品上。
样品中的每一种元素会放射出具有特定能量特征的二次X射线(荧光X射线)。
二次X射线投射到分光晶体的表面,按照布拉格定律产生衍射,不同波长的荧光X射线按波长顺序排列成光谱。
这些谱线由检测器在不同的衍射角上检测,转变为脉冲信号,经电路放大,最后由计算机处理输出。
2.XRF样品制备理想待测试样应满足的条件有足够的代表性(因为荧光分析样品的有效厚度一般只有10~100μm;试样均匀;表面平整、光洁、无裂纹;试样在X射线照射及真空条件下应该稳定、不变型、不引起化学变化;组织结构一致!3.特点,应用范围X射线光谱分析技术是一种化学成分分析,相对于传统的化学分析,最大的优点就是无损检测,应用领域及其广泛,如:冶金、材料、地质、环境及工业等。
它具有分析速度快、样品前处理简单、可分析元素范围广、谱线简单,光谱干扰少等优点。
X射线荧光光谱分析不仅可以分析块状、粉末还可以分析液体样品。
4.XRF与传统化学分析相比无损检测、重复性高、分析速度快、测试过程简单5.XRF与icP仪器法相比icP需要融掉样品,相对于XRF样品前处理较复杂icP的基体效应小,微含量元素测量占优势,而XRF对高含量元素测量准确度更高第一章X射线内应力的测定1.第i类应力(σⅠ):在物体宏观较大体积或多晶粒范围内存在并保持平衡的应力。
此类应力释放会使物体宏观体积或形状发生变化,称之为“宏观应力”或“残余应力”。
衍射效应:能使衍射线产生位移。
第ii类内应力(σⅡ):在一个或少数个晶粒范围内存在并保持平衡的内应力。
衍射效应:引起线形变化(峰宽化)。
第iii类应力(σⅢ):在若干原子范围存在并保持平衡的内应力。
衍射效应:能使衍射强度减弱。
2.X射线应力测定的基本原理通过测定弹性应变量推算应力(σ=Eε)。
通过晶面间距的变化来表征应变(σ=Eε=E△d/d0)晶面间距的变化与衍射角2θ的变化有关。