通常情況下，金屬材料是由大量的晶粒組成的多晶體。當(dāng)多晶體的晶粒取向相對(duì)于材料宏觀的某一參考面（或方向）集中分布在某一個(gè)或某些取向附近的時(shí)候，我們稱這種現(xiàn)象為擇優(yōu)取向（Preferred orientation），而織構(gòu)就是多晶體的擇優(yōu)取向。從廣義來看，多晶體中晶粒取向偏離隨機(jī)分布的現(xiàn)象都可以稱之為織構(gòu)。
在金屬材料中，織構(gòu)現(xiàn)象的存在具有普遍性。外界的溫度場、電磁場、應(yīng)變場以及晶體內(nèi)部的各向異性等因素，都可以引起織構(gòu)，比如形變過程中的晶粒擇優(yōu)取向是晶體固定的滑移/孿生面和拉伸時(shí)產(chǎn)生力矩作用的結(jié)果。工業(yè)上材料常見有鑄造織構(gòu)、形變織構(gòu)、再結(jié)晶織構(gòu)和相變織構(gòu)等，其中對(duì)形變織構(gòu)和再結(jié)晶織構(gòu)研究得較多。
一、織構(gòu)的表示方法
?。?）晶體取向的描述及織構(gòu)的常見類型
所謂晶體取向就是指晶體的三個(gè)晶軸（如[100]、[010]、[001]軸）在給定參考坐標(biāo)系（如軋板中的軋向RD、側(cè)向TD和法向ND）內(nèi)的相對(duì)方位。在實(shí)際描述晶體取向時(shí)，因形變條件不同而設(shè)定不同的參考系，比如對(duì)于最常見的軋制變形，通常設(shè)定參考系的三個(gè)軸為軋制方向（RD）、軋制面的法向（ND）以及軋板的橫向也就是在軋面上與軋向垂直的方向（TD），假設(shè)一個(gè)取向表示為(110)[1-12]，就說明此時(shí)晶胞的(110)面平行于軋面，[1-12]方向平行于軋向。
織構(gòu)的類型主要取決于金屬的本質(zhì)及加工方式等，其中有軋制織構(gòu)、拉拔織構(gòu)等。軋制織構(gòu)是在軋制形變時(shí)出現(xiàn)的織構(gòu)，它的特點(diǎn)是各個(gè)晶粒的某一晶面{hkl}平行于軋制面，某一方向<uvw>平行于軋制方向，這樣的軋制織構(gòu)通常表示為{hkl}<uvw>。而單向拉伸和拉拔變形會(huì)使多晶體晶粒的某個(gè)方向平行于拉伸或拉拔方向，這樣形成的織構(gòu)稱為絲織構(gòu)，也叫做纖維織構(gòu)，以平行于拉伸或拉拔方向的晶向<uvw>表示。
?。?）極圖
極圖是表示被測(cè)材料中各晶粒的某一選定晶面{hkl}在包含樣品坐標(biāo)系方向的極射赤面投影圖上的取向分布圖形，這個(gè)圖形就稱作{hkl}極圖。圖1就是Cu-30%Zn合金經(jīng)96%軋制后的{111}極圖，經(jīng)過取向分析就可以得知，材料中的織構(gòu)組分主要是{110}<1-12>織構(gòu)，也叫做黃銅織構(gòu)。
?。?）反極圖
和極圖相反，反極圖是描述多晶體材料中平行于材料的某一外觀特征方向在晶體坐標(biāo)系中的空間分布的圖形。參考坐標(biāo)系的三個(gè)軸一般取晶體的三個(gè)晶軸或低指數(shù)的晶向，對(duì)于立方晶系，由于具有24次對(duì)稱性，所以只選擇[001]-[101]-[111]的部分進(jìn)行描述。反極圖一般用于描述絲織構(gòu)，圖2表示的就是一種熱軋低碳鋼平行于法向ND方向的反極圖，可以看出，材料中存在<111>和<100>絲織構(gòu)。
?。?）取向分布函數(shù)
極圖和反極圖是用二維圖形來描述三維空間的取向分布，它們都有局限性。而采用空間取向g(φ1,Φ,φ2)的分布密度f(g)則可以表達(dá)整個(gè)空間的取向分布，這稱為空間取向分布函數(shù)（ODF）。ODF是根據(jù)極圖的極密度分布計(jì)算出來的三維圖形，由于用立體圖表示不方便，一般用固定φ2的一組截面來表示，圖3就表示工業(yè)純鋁經(jīng)95%形變量冷軋后的ODF圖。
二、織構(gòu)對(duì)性能的影響
大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，材料的性能20%-50%受織構(gòu)影響，織構(gòu)會(huì)影響彈性模量、泊松比、強(qiáng)度、韌性、塑性、磁性、電導(dǎo)、線膨脹系數(shù)等多種材料的力學(xué)性能和物理性能，下面就介紹幾個(gè)研究織構(gòu)對(duì)材料性能影響的示例。
人們研究最多的就是織構(gòu)對(duì)材料靜態(tài)力學(xué)性能的影響，圖4表示的是一種商業(yè)鎂合金在攪拌摩擦焊工藝的影響下產(chǎn)生強(qiáng)烈的基面織構(gòu)，從而材料的不同部位不同方向的拉伸性能就表現(xiàn)出差異。比如以經(jīng)過摩擦焊（FSP）工藝處理的樣品為例，材料在樣品寬度方向也就是橫向（TD）的拉伸強(qiáng)度要顯著高于加工方向（PD），表現(xiàn)出顯著的各向異性。
織構(gòu)還會(huì)對(duì)材料的彈性性能產(chǎn)生影響，圖5表示的是織構(gòu)對(duì)一種金薄膜的彈性模量的影響，圖中的三個(gè)圖分別表示的是單晶金在晶體坐標(biāo)系下、無織構(gòu)的金薄膜在樣品坐標(biāo)系下以及含有絲織構(gòu)的金薄膜在樣品坐標(biāo)系下的彈性模量參數(shù)曲面，可以看出，織構(gòu)使得材料的彈性模量出現(xiàn)各向異性，沿著材料不同方向的彈性模量表現(xiàn)出顯著差異，材料沿S3方向的彈性模量為118 GPa，要高于S1和S2方向彈性模量的89.7 GPa，而彈性模量的最小值是沿著偏離S3方向約40度的方向，模量值僅為60 GPa。
腐蝕行為也受到織構(gòu)的影響，圖6表示的是商業(yè)純鈦在經(jīng)歷不同次數(shù)等通道轉(zhuǎn)角擠壓變形后的阻抗譜Nyquist圖，經(jīng)歷變形的次數(shù)不同，材料內(nèi)部的微觀組織以及織構(gòu)成分也就不同，可以看出，材料在初始狀態(tài)未經(jīng)歷變形（0 pass）時(shí)候的抗腐蝕性能較好。
材料在動(dòng)態(tài)循環(huán)載荷下的疲勞行為同樣受到織構(gòu)的影響，圖7表示的是一種鎂合金在經(jīng)過擠壓變形后，不同取向樣品的低周疲勞行為就會(huì)不同?？梢钥闯?，在總應(yīng)變幅相同的情況下，材料沿RD方向的疲勞壽命整體上要優(yōu)于沿ND方向的疲勞壽命。
三、小結(jié)
綜上所述，織構(gòu)的存在在金屬材料中具有普遍性。織構(gòu)的本質(zhì)就是許許多多的晶粒沒有按照隨機(jī)取向分布，這就自然會(huì)導(dǎo)致材料的性能出現(xiàn)各向異性。人們研究織構(gòu)對(duì)材料性能的影響，目的就是為了能夠更好的利用材料中的織構(gòu)，從而來調(diào)控材料的相關(guān)性能。
文章摘自：冶金技術(shù)網(wǎng)
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