金属材料织构分析：从另一个角度解析形变、再结晶和相变
2024-12-20 15:54:14
作者：金属材料科学与技术 来源：金属材料科学与技术
分享至：
金属材料中，所谈及的织构概念（texture）是来源于天然纤维或织物的结构和织构，如图1所示。我们日常生活中常见的这些“织构”类型。为此，在多晶体中，晶粒取向分布状态明显偏离随机分布的微组织结构，就称为织构。
大多数固态材料，包括金属、陶瓷和矿物，都具有多晶结构，因为它们由大量的单个微小晶粒或晶粒单元组成。织构涉及到这些材料的特性，也就是晶体学取向及其不同组分的组成，或称为多晶化合物的晶体学织构或简单的织构。织构的重要意义在于许多材料特性的各向异性。织构特性的具体要求数值取决于测定该性质的结晶方向。在大多数情况下，多晶材料中的晶粒取向，无论是自然存在的还是通过技术制造的，都不是随机分布的，在某些取向的偏爱实际上可能会影响材料性能，最高可达性能值的20％至50％。因此，织构的确定和分析在材料技术中至关重要。此外，对材料进行热机械处理期间的织构变化分析可得出有关潜在机理的有价值信息，包括变形、再结晶或相变。还有，在地质学中，质地分析可以洞悉导致数百万年前岩层形成的地质过程。现在，可以使用多种材料分析技术来有效地表征材料的织构。众所周知的x射线或中子衍射方法，被称为宏观织构技术。通过在透射或扫描电子显微镜中测量各个方向并与微观结构直接相关，从而产生了微观织构。微观织构的实践主要是通过电子反向散射衍射的应用而发展起来的，现在可以从微观结构中的预定坐标自动测量取向，这通常被称为取向映射。从目前可用的全部织构技术中，可以获取有关材料加工、腐蚀、断裂、疲劳、晶界特性以及其他具有晶体学成分现象直观理解。也就是说，通常情况下，将X射线衍射XRD检测模拟得到的织构变化图，称为宏观织构，而将电子背散射衍射EBSD（图2）所重构的织构变化图，称为微观织构。本质上而言，二者在测得晶粒最优化取向分布时，所利用的统计方法是不同的，前者是总体晶粒的统计规律，而后者是针对单个晶粒而进行的。
图2 EBSD电子背散射衍射检测器几何结构示意图。然后，对于织构的外在图形表达，也有多种不同的参考体系和描绘方式。可以选用极图（图3）的描绘织构的方法，初步定位可能出现的织构类型。
图3 单晶以特定的方式定向到样品形成立体投影后生成极图。通过这种立体投影后，可以得到相应的不同工艺条件件的极图表达，如图4所示。
然后，再利用在欧拉空间中进行切片显示的方式，来构建物相的取向密度分布函数ODF截面分布图，并辅以织构强度曲线图来表征。这种微织构分析用于不同钢铁材料表征，如图5所示。
图5 微观织构分析用于不同钢铁材料表征（Song, 2014)这种定向显微镜/制图是EBSD和微织构领域的一项具有里程碑意义的创新，因为它将定向直接链接到微观结构。换句话说，晶体取向图以类似于通过扫描电镜SEM中的能量色散光谱法，在微观结构中映射化学元素的方式如实地描绘了微观结构的取向成分，这些与晶晶体学有关。由于更深入地考虑了定向映射的潜力和功能，因此出现了许多微妙的应用，将迄今为止无法实现的量化程度引入了微观组织结构的定义。晶体取向分布图可以突出显示微观组织结构的不同方面，更加有效地进行微观组织结构的自主化设计。
免责声明：本网站所转载的文字、图片与视频资料版权归原创作者所有，如果涉及侵权，请第一时间联系本网删除。
