材料分析方法这才是分析的重点第7章

1、1第一篇 材料X射线衍射分析第一章 X射线物理学基础第二章 X射线衍射方向第三章 X射线衍射强度第四章 多晶体分析方法第五章 物相分析及点阵参数精确测定第六章 宏观残余应力的测定第七章 多晶体织构的测定2第七章 多晶体织构的测定本章主要内容第一节 极射赤面投影法第二节 织构的种类和表示方法第三节 丝织构指数的测定第四节 极图的测定第五节 反极图的测定3 一个晶体点阵具有固有的各向异性 -其强度、电导和热膨胀等性质均随方向而发生变化。理想多晶体中各晶粒的取向呈无规分布，宏观上表现为各向同性实际多晶体材料晶粒存在择优取向，各晶粒取向朝一个或几个方向偏聚，该多晶表现出与单晶相同的各向异性，组织状态为

2、织构第七章 多晶体织构的测定什么是织构 ?4多晶体材料织构的形成往往与其制备和加工过程有关，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；退火后又产生不同于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征；电镀、真空镀膜、溅射等方法制备薄膜材料也表现出特殊的择优取向。织构使多晶体材料的物理、化学、力学等性能发生各向异性。这种性质有时是有害的，有时又是有益的。X射线衍射是织构测定的主要方法，近年来电子背散射衍射(EBSD)技术在织构分析方面亦得到广泛应用第七章 多晶体织构的测定5第一节 极射赤面投影法 球面投影67一、极射

3、赤面投影法的特点 极射赤面投影法用以表达晶向、晶面的方位，见图7-11) 被投影晶体置于参考球球心O，假定晶体的所有晶向、晶面均通过球心 2) 投射点B为球面上一点的射线，投影 面是与过B点直径垂直的任一平面，平 行于投影面且通过球心的平面与球交成 一大圆， B点向大圆上各点的投影线在 投影面上的交点构成基圆(NESW) 3) 晶向或晶面法线与球面交点称露出点, 投影线与投影面的交点即为晶向或晶面 的投影点，称极点第一节 极射赤面投影法图7-1 极射赤面投影法8910二、乌氏网 如图7-2a，为确定极点在极射赤面投影面上的位置，以及测量各极点间的夹角，需在参考球上建立坐标网取参考球的一直径NS

4、作为南北极，过球心O且垂直于NS的大 圆称为赤道，平行于赤道大圆的一系 列等角距离平面与参考球交成纬线， 通过NS轴的等角距离平面与球面交成 经线 球面上某极点 M 的位置可用经度( ) 和纬度( )表示 第一节 极射赤面投影法图7-2a 参考球上的坐标网S11二、乌氏网 在图7-2a中，若以赤道平面上一点(如E点)为投射点，投影面平行于NS轴，此投影为乌氏网，见图7-2b若以N或S为投影点，投影面平行于赤道平面，可得到极网，见图7-2c第一节 极射赤面投影法图7-2 b) 乌氏网 c) 极网12乌氏网和极网的基圆直径可任意尺寸，网格的角间距多为2。13二、吴氏网 吴氏网是确定晶体方位及测量夹

5、角的工具，应用时注意1) 晶体投影图基圆的直径与乌氏网相同，使用时将二者中心重合 2) 测定二极点间夹角时，转动投 影图，使二极点位于同一经线大 圆(包括基圆)或赤道上， 二点间 的纬度差或经度差极为二极点间 夹角，见图7-3。 如A、B极点间 夹角为120， C、D极点间夹角 为20， E、F 极点间夹角为20第一节 极射赤面投影法图7-3 极点间夹角的测量14二、吴氏网3) 与已知极点成等夹角点的轨迹如图7-4所示。首先转动投影图中已知极点P 位于乌氏网的赤道线上在P点两侧定出 2 个等角距离点(如Q、R)，以Q、R连线中点 P为圆心作圆，此小圆即为与P点 成等角点的轨迹； 夹角较大(50

6、)在过P 的经线大圆上 及赤道线上定出等角的点M、T及 Q，此3点所在的圆为欲求的轨迹； 与P点成90点的轨迹为过赤道线上F 点的经线大圆NFS，NFS可视为一 平面的投影，其法线的投影点为P第一节 极射赤面投影法图7-4 与极点成等夹角点的轨迹15第一节 极射赤面投影法三、单晶体的标准投影图极射赤面投影可以用一个点简明方便地表示晶体中一组晶向和晶面对于某种点阵结构的单晶体，选择某一低指数的重要晶面作为投影面，将各晶面向其投影，即可得到单晶体的标准投影图立方晶系的晶面间夹角 与点 阵常数无关，标准投影图对于不同点阵常数的立方晶体普遍适用；因立方晶系同名的晶面和晶向垂直，其标准投影图同时可用于晶

7、面和晶向非立方晶系的晶面间夹角与点阵常数有关，故无法制作普遍适用的标准投影图16三、单晶体的标准投影图图7-9为立方晶系标准投影图，落在同一大圆弧和直线上的极点对应的晶面法线在同一平面上， 此平面的法线为这些晶面的交线。相交于同一直线的晶面属于同一晶带， 其交线称为晶带轴，用uvw表示，晶面指数(hkl)和uvw满足晶带定律 hu + kv + lw = 0 (7-1)第一节 极射赤面投影法图7-9 立方晶系标准投影图(001)(011)(111)1718织构按择优取向分布特点分类1) 丝织构 是一种晶粒取向为轴对称分布的织构存在于拉、轧或挤压成形的丝、棒材和表面镀层中。 特点: 多晶体各晶粒

8、中，某取向uvw与丝轴或镀层表面法线平行，用uvw表示丝织构指数； 也可采用极射赤面投影表示晶粒取向分布，称为晶向或晶面的极图， 以说明某一晶向或晶面在宏观坐标面的投影，图7-10 第二节 织构的种类和表示方法191) 丝织构 是一种晶粒取向为轴对称分布的织构 极图-说明某一晶向或晶面在宏观坐标面的投影 (1) 若多晶体中的晶粒取向混乱分布，极点分布是均匀的； (2) 当有丝织构存在时，极点相对于丝轴 FA 呈旋转对称分布第二节 织构的种类和表示方法图7-10 不同取向状态的多晶体极图示意图a) 无序取向 b) 丝织构2021织构按择优取向分布特点分类2) 板织构 存在于轧制或旋压成形的板材、

9、片状构件。特点: 各晶粒某晶向uvw与轧向(RD)平行，各晶粒某晶面hkl与 轧 面平行，用uvw hkl表示板织构指数 第二节 织构的种类和表示方法图7-10 不同取向状态的多晶体极图示意图a) 无序取向 c) 板织构 图7-10c 是轧面为投影面， 立方织构材料的001极图示意图22织构按择优取向分布特点分类织构衍射特点：第二节 织构的种类和表示方法图7-12 多晶铝的衍射图a) 铝粉 b) 冷轧铝板图7-11 冷轧铝丝的平板针孔相材料中存在织构时，将影响各晶面衍射强度的相对变化，见图7-1123一、极图 织构可用极图、反极图和取向分布函数3种方法表示，极图常用于描述板织构 多晶体中某晶面

10、001法向，在空间分布的极射赤面投影图称 001极图， 板织构取轧面为宏 观坐标面的投影面，而丝织构取 与丝轴平行或垂直的平面 图7-13是轧制纯铝板以轧面为投 影面的极图，用不同级别的等密 度线表示极点密度的分布 利用极图可确定织构的类型和指 数，并判断择优取向的程度第二节 织构的种类和表示方法图7-13 冷轧纯铝板的111极图24第二节 织构的种类和表示方法一、极图以板织构为例， 取与试样相同晶体结构的单晶体标准投影图（基圆与极图相同）， 将描画在透明纸上的极图与标准投影图重合并相对转动， 使极图上的hkl极点高密度区与标准投影图上hkl 面族的 极点位置重合， 如不重合，更换另一张标准投

11、影图比对， 一旦对上，标准投影图的中心给出轧面指数hkl ，与轧向重合的点给出轧向指数uvw 。25第二节 织构的种类和表示方法一、极图 图7-10c 是轧面为投影面， 立方织构材料的001极图示意图(001)(011)(111)板织构指数表示为： 00126二、反极图 反极图表示某一宏观坐标(如丝轴、轧向、轧面法向等)相对于微观晶轴的取向分布。因而， 反极图是以单晶体的标准投影图为基础坐标的。 第二节 织构的种类和表示方法图7-15 反极图投影关系示意图图7-15 是多晶体中各晶粒坐标(实线) 相对某宏观坐标(虚线)的取向。 反极图就是用轴密度表示某宏观坐标轴密度相对晶体坐标的分布无序多晶体

12、，轴密度分布均匀；择优取向时，分布不均匀27第二节 织构的种类和表示方法二、反极图图7-14 反极图所取的单位投影三角形a) 立方晶系 b) 六方晶系 c) 正交晶系反极图是以单晶体的标准投影图为基础坐标的。由于晶体的对称性特点只需取其单位投影三角形。如立方晶体取由001、011、111构成的标准投影三角形28(001)(011)(111)第二节 织构的种类和表示方法二、反极图立方晶系29二、反极图第二节 织构的种类和表示方法图7-16 挤压铝棒的轴向反极图丝织构反极图解析：如图7-16，在001和111极点处有较高的轴密度，说明铝棒各晶粒的111或 001趋向与棒轴平行，存在111、 001

13、双织构。30二、反极图第二节 织构的种类和表示方法RDND图7-17 冷轧黄铜板的反极图31二、反极图 （ 板织构反极图解析：）确定板织构至少需要2张反极图 (如图7-17)，在轧向反极图高轴密度区的指数为轧向指数，在轧面法向反极图上轴密度高的部位给出轧面指数若反极图上有两个或两个以上的高轴密度区，则说明存在 双织构或多织构具体指数配合应根据晶体学关系确定，即轧面应属于轧向为 轴的晶带。第二节 织构的种类和表示方法32二、反极图 （ 板织构反极图解析：）冷轧黄铜板的RD和ND反极图各有2个高轴密度区，分别为RD反极图：001和112; ND反极图：011和111可确定其织构指数为: 110、

14、001 110和 111第二节 织构的种类和表示方法图7-17 冷轧黄铜板的反极图RDND33三、三维取向分布函数(ODF) ODF用3个参数在三维空间定量表达多晶材料的晶粒取向分布。设OABC为宏观坐标系，通常对于板材，取RD为OA，TD为OB，ND为OC； OXYZ是晶粒坐标系， 对正交等晶系，100为OX，010为OY，001为OZ。多晶体中晶粒相对于宏观坐标的取向用欧拉角(、 )表示，转动方法见图7-18第二节 织构的种类和表示方法图7-18 用欧拉角(、 )表示的取向初始位置OX,OY绕OZ转角初始位置OX,OY绕OZ转角OX, OZ绕OY转角OX, OY 绕OZ转角34第二节 织构的种类和表示方法三、三维取向分布函数(ODF)多晶体中每个晶粒可用欧拉角表示其取向 (、 )。 如图7-19建立直角坐标系O ，每种取向 (、 ) 将对应于坐标系中一点晶粒的取向分布情况用