第七章 多晶体织构的测定.doc

【教学内容】
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【重点掌握内容】
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【了解内容】
织构的种类和表示方法。
【教学难点】
极射赤面投影法。
【教学目标】
、原理和方法。
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【教学方法】
以课堂教学为主,并通过一定的习题练习,使学生了解X射线衍射分析方法在多晶体形变的各种织构的测定方法。
 
多晶体材料在制备、合成及加工等工艺过程形成择优取向,即各晶粒的取向朝一个或几个特定方向偏聚的现像,这种组织状态称为织构。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点,电镀、真空蒸镀、溅射等方法制备的薄膜材料也表现出特殊的择优取向。不仅金属、在陶瓷、天然岩石、天然和人造纤维材料中都存在织构,所以说择优取向在多晶材料中几乎是无所不在的。
织构使多晶体材料的物理、力学、化学性能发生各向异性,这种性质有时是有害的,如冷轧钢板的择优取向使用它制成的冲压件出现“制耳”和厚度不均匀以致折皱的疵病;而有时又是有益的,如冷轧硅钢片经适当退火得到的“高斯织构”有利于减小磁损,织构还可以作为一些材料的强化方法加以利用。因而测定织构并给它一定的指标是材料研究的一个重要方面,多处来X射线衍射是揭示材料织构特征的主要方法。近年来背散射电子衍射(EBSD)法在结构测定上亦得到广泛应用。
本章介绍织构的分类以及其表达和测定方法。因要涉及晶体空间方位关系的表示,需先介绍一种特殊的投影方法——极射赤面投影法。
第一节  极射赤面投影法
极射赤面投影法:为了在平面上表达三维晶体中晶面、晶向的方位以及它们之间的角度关系,目前最常用方法是极射赤面投影。
一、极射赤面投影法的特点
极射赤面投影(见图7-1)法的特点如下:
‘,并假定晶体的所有晶向、晶面都通过该球心。
,取参考球面上一点B为投影点,投影面是垂直于通过B点的参考球直径的任一平面,图中取与参考球相切的平面。过参考球心O‘且平行于投影面的平面与球O‘相交成一大圆(N’E‘S’W‘),连接B点与大圆上各点的直径与投影面交点所构成的圆称基圆(圆O,即大圆的投影),晶体的所有投影点都在此投影基圆内。
:取晶向(若求晶面投影则取其法线)延长与参考球相交,交点称露出点,如图7-1中之P,从投影点B出发到P‘点作投射线,此射线与投影面的交点即晶向或晶面投影点,亦称极点,如图7-1 中P点。若露出点在右半球面上,则其极点将投射到基圆之外,此时可将投射点移到左半球BO直径另一端,投影面也相应易位,再行投影,所得极点用与前者不同的符号标注。另外,一个平面还可用它的延伸面与参考球相交的迹径来代表,这个迹径是个大圆,显然它的投影是以基圆直径为弦的大圆弧。顺便指出,若平面不通过参考球心则与参考球相交成小圆,投影亦为一小圆。
二、乌氏网
为确定极射面投影图上极点的位置以及测量极点间的夹角关系,需为其建立一个坐标网,这就是乌氏网。乌氏网就像地球的经纬线,由刻划在参考球上的网络投影而来(见图7-2a)。取参考球一直径NS为南北极,通过球心O‘并垂直于NS的大圆为赤道,平行于赤道大圆的一系列等角距离的平面与参考球相交形成纬线,通过NS轴等距离平面形成经线。若以赤道平面上一点为投射点,投影面平行于NS轴就得到如图7-2b所示的乌氏网;若以N或S为投射点,而投影面平行于赤道平面,则得到如图7-2c所示的极网。乌氏网和极网的基圆直径可做成任意尺寸,其网格的角间距多为20 。
乌氏网是确定晶体方位和测量晶向晶面间夹角的工具,在应用中要注意一些基本原则和方法。
,投影图画在透明纸上,将其与乌网叠放并中心重合。
(β)和纬度(α)表示(图7-2a)。
二极点间的夹角测定:转动投影图,使二极点处于同一经线大圆(包括基圆)或赤道上,二点间纬度差或赤道上经度差即为极点间夹角,如图7-3所示。
(图7-4):转动投影图使已知极点P位于乌氏网的赤道线WE上,在P点两侧求出二等角距点Q、R、PQ=PR=某确定角度(如300),以QR为直径作圆(圆心P‘),此小圆即为与P点成300角的点的轨迹。若夹角较大(500),使Q、R中之一点落于基圆之外,则可过P点作一经线大