六方晶系钛合金织构测定与

1、 六方晶系钛合金织构测定与分析六方晶系钛合金织构测定与分析西安交通大学材料物理系西安交通大学材料物理系西北有色金属研究院测试分析中心西北有色金属研究院测试分析中心张晖张晖 刘竞艳刘竞艳提要提要钛的晶体学织构及表示织构对性能的关系尤拉环调整及参数选择影响织构分析与合成的因素结论六方晶系的晶面和晶向指数六方晶系的晶向指数和六方晶系的晶向指数和晶面指数取晶面指数取a1，a2，c为为晶轴，而晶轴，而a1轴与轴与a2轴的夹轴的夹角为角为120度，度，c轴与轴与a1，a2轴相垂直。但这种方法轴相垂直。但这种方法标定的晶面指数和晶向标定的晶面指数和晶向指数，不能显示六方晶指数，不能显示六方晶系的对称性，同类

2、型系的对称性，同类型 晶晶面和晶向，其指数却不面和晶向，其指数却不相雷同，往往看不出他相雷同，往往看不出他们的等同关系。们的等同关系。对六方晶系采用对六方晶系采用a1a1，a2a2，a3a3及及c c四个晶轴，四个晶轴，a1a1，a2a2，a3a3之间的夹角均为之间的夹角均为120120度度l晶向指数标定移步法和投影法l晶体学常数轴比纯钛：c/a=1.5873钛的塑性比其他的六方晶系高的多原因：（1）滑移系增加 c/a=1.5873 理论值1.633 提高了10-10和10-11的原子密排度 滑移面不再有利于0001基面 滑移面的转移另一原因是10-10的层错能比基面低（2）容易进行孪生变形

3、孪晶面10-12，11-21，11-22，11-24 (10-10)(10-10)(10-11)(10-11)(0001(0001）10-1210-1211-2211-2211-2111-2111-2411-24孪晶面孪晶面10-10,310-10,3个滑移系，个滑移系，2 2个独立个独立 10-11,10-11,可分解成上下两种滑移，可分解成上下两种滑移， 不独立不独立0001 0001 ，3 3个滑移系，个滑移系，2 2个独立个独立 织构及表示定义l择优取向择优取向 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

4、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分类l丝织构：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，用与其平行的晶向指数表示。 l面织构：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，常以HKL表示锻压面锻压面晶体晶体l板织构：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，常以HKL表示。形成原因冷变形金属在再结晶热处理冷变形金属在再结晶热处理后织构仍不会消除，会形成后织构仍不会消除，会形成再结晶织构再结晶织构 =F

5、/Acos=F/Acos coscos 织构对性能的影响l制耳深冲用铜板形成制耳而成为废品，浪费材料原因：Cu冷轧退火后形成100织构l轧向和横向是,延伸率40%l与轧向成45是，延伸率高达70%钛合金各向异性显著！钛合金各向异性显著！TDRDTDRDRDTDRDTDRDTD基极平行于应力主轴时，减缓基极平行于应力主轴时，减缓疲劳裂纹扩展速率疲劳裂纹扩展速率TDRD主应力轴主应力轴轧向轧向横向横向RDTD表示极图l板织构极图以轧面为投影面l绘制各晶粒中某一HKL晶面空间取向分布的极射赤面投影l标出轧面法向（N.D)，轧向（R.D)，横向（T.D)的极射赤面投影点l极密度等高线19231923年

6、德国物理学家提出年德国物理学家提出理想板织构极图取向分布函数（ODF）-突破了极图的局限性 极图是在二维平面上投影三维空间晶体取向，不可能包含晶体取向的全部信息。lEuler角定义19601960年代后期提出年代后期提出lEular角和Eular空间lODF衍射峰选择-Ti尤拉环调整及参数选择选强峰，至少选强峰，至少4 4个，峰间距大，背底明确个，峰间距大，背底明确35.17135.171（10-1010-10）38.45638.456（00020002）40.25240.252（10-1110-11）53.09353.093（10-1210-12）63.10863.108（11-2011-2

7、0）准直管调整l开放式高精度尤拉环尤拉环角角基本衍射几何要基本衍射几何要求：求：X X射线应照射在射线应照射在倾动倾动chichi轴和转轴和转动角动角phiphi轴的交轴的交叉点上叉点上光路配置：光路配置：点焦点焦- - 1 1准直管准直管- -试样试样-Ni-Ni滤波滤波-0-0维维LynxeyeLynxeye，开，开口口2mm2mml准直管左右偏离尤拉环中心2 2 =0.4=0.42 2 =0.4=0.4Chi=0Chi=0Chi=70Chi=70l准直管调整至尤拉环中心2 2 =0=02 2 =0=0Chi=0Chi=0Chi=70Chi=70通过调整准直管左右通过调整准直管左右螺丝，检

8、验螺丝，检验chi=0chi=0和和7070相同峰位重合情相同峰位重合情况，重合后，测量几况，重合后，测量几何调整完毕！何调整完毕！测量参数lChi=0到70，步长5lPhi=0到355，步长5，连续扫描方式l每步测量时间0.5slPhi转动起始点测量左右背底用向导程序用向导程序WINZARDWINZARD编制测量文编制测量文件，在件，在JOBJOB中执行中执行测试时间测试时间2.52.5小时小时散焦校正l准备无织构Ti粉l同样条件测试对应极图，转换成rrr文件l作散斑强度校正用倾动样品后，尤其是大角度倾动倾动样品后，尤其是大角度倾动后，掠射角减小，造成焦斑拉长，后，掠射角减小，造成焦斑拉长，

9、产生散焦产生散焦, ,偏离聚焦状态。偏离聚焦状态。0 0维探维探测器无法全部接受衍射线，使衍测器无法全部接受衍射线，使衍射强度降低，导致强度损失射强度降低，导致强度损失Chi=0Chi=0Chi=70Chi=705mm5mm准直管偏离中心点影响织构分析与合成的因素未调好准直管未调好准直管调好准直管调好准直管无散焦修正未修正未修正修正修正极图旋转5 5过度旋转过度旋转未过度旋转未过度旋转14，16，18和20 得到的结果相似，比较不同样品时，这个值应固定 球谐函数阶数：取决于晶体对称性；极图数量；一般采用缺省值Rank of harmonic=26Rank of harmonic=26Rank

10、of harmonic=14Rank of harmonic=14面面目目全全非！非！减少极图减少一个（减少一个（11-2011-20）极图）极图5 5个极图个极图减少一个（减少一个（00020002）极图）极图5 5个极图个极图减少一个（减少一个（10-1210-12）极图）极图5 5个极图个极图去掉去掉10-1210-12极图对极图对处理结处理结果影响果影响最小最小3个极图的合成3 3个极图合成个极图合成5 5个极图合成个极图合成3 3个极图绝对不行！个极图绝对不行！线焦+1准直管5mm5mmChi=70Chi=0衍射峰强度下降衍射峰强度下降3 3倍以上！倍以上！线焦+1准直管点焦+1准直

11、管织构标定织构标定ODF截面图分析取向密度最高点的尤拉角取向密度最高点的尤拉角TA18的织构00020002极图极图GW6GW6l极图极图通常将无织构标样的通常将无织构标样的HKHK极密度规定为极密度规定为1 1，晶织构极密度与，晶织构极密度与无规织构的标样极密度进行比较定出织构的相对极密度无规织构的标样极密度进行比较定出织构的相对极密度lODFODF图图取向极值点，通常将无织构样的取向密度定为取向极值点，通常将无织构样的取向密度定为1 1，并以此织，并以此织构取向密度的定度单位构取向密度的定度单位（0002)0002)（-12-17)-12-17)（-12-17)-12-17)GW6GW60413D60413D6l织构与管材位置示意图2424TDADRDGW6根据极图和ODF