晶体取向与多晶体织构

织构名词解释
织构名词解释：
所谓织构，一般指液晶薄膜（厚度约10-100微米）在光学显微镜，特别是正交偏光显微镜下用平行光系统所观察到的图像，包括消光点或者其他形式的消光结构乃至颜色的差异等
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。

晶体择优取向在一般多晶体中，每个晶粒有不同于邻晶的结晶学取向，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。

晶体结构晶体材料中原子按一定对称性周期性平移重复而形成的空间排列形式。

可分为7大晶系、14种平移点阵、32种点群、230种空间群。

这足可以看出原子在晶体中排列的复杂性。

现在要研究这样一个问题，在制作材料时，其中可能含有多种原子。

如果想知道现在材料所处的状态应该怎么描述呢？组成材料的每个微观晶粒中到底含各种原子的情况又是怎么样的呢？现在给这个问题赋予实际的生活含义。

现在给这个问题赋予实际的生活含义 。

例如每年的大学生毕业找工作问题。

假设有n 个学校，每个学校的毕业生数目为),,2,1(n i N i=;有m 个岗位，每个岗位需要的人数为),,2,1(m k Mk=。

有∑∑=M N k i 。

那么怎样描述第i 个学校的毕业生对第k 种岗位的竞争能力。

问题可以进一步简化为更一般的问题：假设有m 种液体，体积分别为2),,2,1(≥=Ωm m αα；有n 种容器，体积分别为2),,,2,1(≥=n n i V i。

且有∑Ω∑=αV i。

描述液体在容器中的分布状态。

假设p iα：α种液体在第i 个容器中容积的比例。

则可用下面的矩阵来表示各种液体在各个容器中的分布情况：⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=p pp ppp p p p p nm n n m mi212222111211α而由矩阵可以得到问题的约束条件为：11=∑=mip αα（n 个）；Ω∑==ααV p ini i1（m 个）； 且满足：∑Ω∑∑====min i im V p 111αααα； ∑∑∑====ni im in i i V p V 111αα可以知道问题中独立变量的个数为)1)(1(--n m 个。

而对于p iα而言，取值范围为：10≤≤p iα。

但这个范围并不能很准确地描述每种液体的具体情况。

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<uvw>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<uvw>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。

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。

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。

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。

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<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。

材料织构形成及其应用一、材料织构的形成织构定义：通常，大多数金属材料都是由晶体组成的。

在不同的结晶方向上，单晶的电磁、光学、耐蚀性及磁特性表现出明显的差异。

这种现象被称为各向异性。

多晶是许多单晶的集合。

如果粒数大，各晶粒排列完全不规则，统计均匀分布，即在不同方向上取向概率相同，则多晶聚集体在不同方向上表现出相同的性能，称为各向同性。

当材料由大量粒子构成时，这些粒子的取向是随机分布的，材料是伪各向同性的。

当晶粒取向偏离随机分布状态时，材料表现出不同的各向异性。

材料是有质感的。

金属材料有有形的织构、铸造织构、晶粒生长织构、再结晶织构、相变织构等各种织构。

根据相变方式的不同，变形织构可分为丝绸织构、锻造织构和挤压织构，各种变形还含有许多其他织构成分。

许多织构是体心立方金属之类的轧制织构，体心立方金属的轧制织构和密的六边形金属的轧制织构。

这些基本成分相对强度包括合金元素的性质和含量、结晶粒径和形状、晶界和相特性、变形的程度、速度、温度等它受到许多内外因素的限制。

在金属塑性变形过程中，由于外界的热、机械条件，各晶粒方位相对于外力轴旋转，形成变形的织构。

金属在冷变形后退火，常常出现再结晶纹理。

再结晶织构和变形织构也可能不同。

FCC纯金属的再结晶织构与滚动纹理不同。

但是，包含磷铜磷合金的主要再结晶织构与轧制时相同。

许多内部和环境因素，如晶体结构、合金元素、杂质类型、可变织构和材料结构类型、晶界和相界特性、退火温度等，都可能影响再结晶织构的强度、扩散度和类型。

根据取向核理论，当金属塑性变形时，多个晶块方位在变形过程中经历几个空间取向，一些小亚晶经常保留在这些空间取向中。

研究人员发现，这些亚结晶由于退火过程中的恢复效应而成为再结晶核，吞噬变形的基板而成长，最终成为再结晶性织构。

提出了面向核形成理论的概念，并被许多人所接受。

理论认为，在退火过程中，变形基质中不同取向的核可以生长。

只有当原子核和基体之间存在一定的取向关系时，它们的晶界才具有最大的移动速度，从而使原子核的生长最快，形成再结晶织构。