晶體織構

晶體在形成過程中，例如金屬材料冷熱加工和塑性成型過程中，多晶體中的各晶粒就會沿著某些方向有序排列，呈現出或多或少的統計不均勻分布，即出現在某些方向上聚集排列，因而出現在這些方向上取向幾率顯著增大的現象，這種現象稱為擇優取向或擇尤取向，或稱之為織構，即晶體織構。

織構對材料的物理化學及力學性能都有著顯著的影響，也是用於設計和改進材料性能的重要工具，因而近年來越來越多地受到企業和科研院所的重視。

基本介紹

• 中文名：晶體織構
• 外文名：Crystal texture
• 表示方法：晶體學指數表示法、直接極圖法
• 包含：微觀取向分布的位置、角度
• 別名：擇優取向或擇尤取向
• 學科：金屬材料

簡介

為了具體描述織構(即多晶體的取向分布規律)，常把擇優取向的晶體學方向(晶向)和晶體學平面(品面)跟多晶體巨觀參考系相關連起來。這種巨觀參考系一般與多晶體外觀的幾何特徵相關連，譬如絲狀材料一般採用軸向，板狀材料多採用軋面及軋向。多晶體在不同受力情況下，會出現不同類型的織構。軸向拉拔或壓縮的金屬，往往以一個或多個結晶學方向平行或近似平行於軸向，這種織構稱為絲織構或纖維織構。

理想的絲織構往往沿材料流變方向對稱排列，其織構常用與其平行的晶向指數來表示。在某些鍛壓和壓縮等的多晶體材料中，晶體往往以某一晶面法線平行於壓縮力軸向，此類擇優取向稱為面織構，常以{HKL}來表示。軋制板材的晶體，既受拉力又受壓力，因此除某些晶體學方向平行軋向外，某些晶面還平行於軋面，此類織構稱為板織構，常以HKL}來表示。

為了直觀地表示這種多晶體在空間的擇優取向性，必須把這種微觀取向分布的位置、角度、密度分布與材料的巨觀坐標系(拉絲及纖維的軸向，軋板的軋向、橫向及板面法向)聯繫起來。通過材料巨觀的外觀坐標系與微觀取向的聯繫，就可直觀地了解多晶體微觀的擇優取向特性。

織構的表達

x射線晶體學中，織構表示方法有多種，如晶體學指數表示法、直接極圖法、反極圖法以及晶體三維空間取向分布函式法等。為了表示織構的強弱及漫散程度，常採用平面投影的方法，最常用的是極射赤道平面投影法。晶體在三維空間中取向分布的三維極射赤道平面投影稱為極圖，極圖分直接極圖和反極圖。此外還有等面積投影法，得到等面積投影極圖。

直接極圖亦稱為正極圖，它是把多晶體中每個晶粒的某一低指數晶面(hkl)法線相對於巨觀坐標系(軋制平面法向ND、軋制方向RD、橫向TD)的空間取向分布，進行極射赤道平面投影來表示多晶體中全部晶粒的空間位向。把放置在投影球心的多晶試樣中每個晶粒的某一(hkl)晶面法線與投影球面的交點，都投影在標明了試樣巨觀方向ND、RD、TD的赤道平面上之後，把極點密度相同的點連線，形成等極密度線，這便形成了可表示出織構強弱和漫散程度的極圖。

套用

理想多晶體中各晶粒的取向分布是無規律的，故在巨觀上表現出“各向同性”。而實際的多晶體材料往往存在有與其製備及加工成形過程有關的擇優取向，即各晶粒的取向朝一個或幾個特定方位偏聚的現象，這種組織狀態稱為織構。如材料經拉拔、軋制、擠壓、旋壓等壓力加工後，由於塑性變形中晶粒方位轉動、變形而形成形變織構；退火後又產生不同於冷加工狀態的退火織構(或再結晶織構)：鑄造材料具有某些晶向垂直於模壁的組織特點，電鍍、真空蒸鍍、濺射等方法製備的薄膜材料也表現出特殊的擇優取向。

不僅金屬，在陶瓷、天然岩石、天然和人造纖維材料中都存在織構，所以說擇優取向在多晶材料中幾乎是無所不在的，要想製造完全無序取向的多晶倒是件困難的事。織構使多晶體的物理、力學、化學性能發生各向異性，這種性質有時是有害的，如冷軋鋼板的擇優取向，使用它製成的衝壓件出現“制耳”和厚度不勻以致折皺的疵病；而有時又是有益的，如冷軋矽鋼片經適當退火得到的“高斯織構”有利於減小磁損，織構還可以作為一些材料的強化方法加以利用。因而測定織構並給它一定的指標是材料研究的一個重要方面，多年來x射線衍射是揭示材料織構特徵的主要方法。