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简体中文 前書き
通常、金属材料は多数の結晶粒からなる多結晶体である。多結晶の結晶粒方位が巨視的な材料の特定の基準面 (または方向) の周りに集中している場合、それは優先方位と呼ばれ、組織は多結晶の優先方位です。広い意味で、多結晶体において結晶粒方位がランダムな分布から外れる現象を集合組織と呼ぶことができます。
金属材料では、テクスチャ現象の存在は普遍的です。結晶内部の外部温度場、電磁場、歪み場、および異方性がテクスチャを引き起こす可能性があります。たとえば、変形中の結晶粒の優先配向は、結晶スリップ/スリップ表面であり、延伸中のモーメント効果です。結果として。工業用材料は一般的に鋳造組織、変形組織、再結晶組織、相変化組織を持っており、その中で変形組織と再結晶組織がより研究されています。
テクスチャ表現
(1) 結晶方位の説明と集合組織の一般的な種類
いわゆる結晶方位とは、特定の基準座標系 (圧延方向 RD、横方向 TD、法線方向 ND など) における結晶の 3 つの結晶軸 ([100]、[010]、[001] 軸など) を指します。ローリング プレート内の相対的な向き。実際に結晶方位を記述する場合、変形条件が異なるため、異なる基準フレームが設定されます。たとえば、最も一般的な転がり変形の場合、通常、参照座標系の 3 つの軸は転がり方向 (RD) と転がり面に設定されます。圧延板の方向（ND）と板幅方向、すなわち圧延方向（TD）に直角な方向を（110）[1-12]と表すと、（110）面を示す。今回のユニットセル。 [1-12]方向は圧延面に平行で、圧延方向に平行です。
テクスチャの種類は、主に金属の性質や加工方法などによって異なります。その中には、圧延テクスチャ、絞りテクスチャなどがあります。ローリングテクスチャとは、ローリング変形時に発生するテクスチャです。各粒子の特定の結晶面{hkl}が転がり面に平行で、方向が圧延方向に平行です。ローリング テクスチャは通常 {hkl} で表されます。 .一方向の延伸および延伸変形により、多結晶粒子のある方向が延伸または延伸方向に平行になります。このように形成されたテクスチャーは、シルク テクスチャーとも呼ばれ、繊維テクスチャーとも呼ばれ、延伸と並行しています。または結晶方位描画方向の。
(2)極点図
極点図は、サンプル座標系の方向を含む極投影投影マップでテストされる材料の各粒子の選択された結晶面 {hkl} を表す方位分布パターンです。この図は {hkl} 極点図と呼ばれます。図1は、96%圧延後のCu-30%Zn合金の{111}極点図です。配向解析から、材料中の集合組織成分は主に{110}<1-12>集合組織であることがわかります。真鍮テクスチャとも呼ばれます。
図1 96%圧延後のCu-30%Zn合金の{111}極点図
(3) 逆極線図
極点図とは対照的に、逆極点図は、結晶座標系で材料に平行な多結晶材料の特定の外観特性の空間分布を表すグラフです。基準座標系の 3 つの軸は、通常、結晶または低屈折率の結晶方位の 3 つの結晶軸を取ります。立方体の場合、24 の対称性があるため、[001]-[101]-[111] の部分のみを選択します。説明。逆極点図は、一般にシルクのテクスチャーを表すために使用されます。図 2 は、通常の ND 方向に平行な熱間圧延された低炭素鋼の逆極図を示しています。素材に＜111＞と＜100＞の絹織物があることが分かります。構造。
図2 熱間圧延軟鋼のND逆極図
(4) 方位分布関数
極点図と逆極点図は、2 次元グラフィックスを使用して 3 次元空間の方向分布を記述しますが、これらにはすべて制限があります。空間方位ｇ（φ１，Φ，φ２）の分布密度ｆ（ｇ）は、空間方位分布関数（ＯＤＦ）と呼ばれる空間全体の方位分布を表すことができる。 ODF は、極点図の極密度分布から計算された 3 次元の図です。立体的な図を使うと不便なので、一般的にはφ2で固定された断面の集合で表されます。図 3 は、95% 変形による冷間圧延後の工業用純アルミニウムの ODF を示しています。
図 3 95% 変形を伴う冷間圧延後の工業用純アルミニウムの ODF 線図
テクスチャがパフォーマンスに与える影響
多くの実験結果は、20%-50% の材料の特性が集合組織の影響を受け、集合組織が弾性率、ポアソン比、強度、靭性、可塑性、磁気特性、コンダクタンス、および線膨張係数の力学に影響を与えることを示しています。パフォーマンスと物理的特性。テクスチャが材料特性に与える影響の例をいくつか示します。
最も研究されているのは、材料の静的機械特性に対するテクスチャの影響です。図 4 は、市販のマグネシウム合金が摩擦攪拌接合プロセスの影響下で強力なベース テクスチャを生成し、材料のさまざまな部分がさまざまな方向に引っ張られることを示しています。ストレッチ性能に差が出ます。例えば、摩擦圧接（FSP）プロセスで加工されたサンプルの場合、サンプルの幅方向、つまり横方向（TD）の材料の引張強度は、加工方向よりも大幅に高くなります。 (PD)、顕著な異方性を示します。
図 4 AZ31 マグネシウム合金の元の圧延状態と摩擦攪拌接合後のさまざまなサンプル方向の引張特性
テクスチャは、素材の弾性特性にも影響します。図 5 は、金膜の弾性係数に対するテクスチャの影響を示しています。図中の 3 つの図は、結晶座標系での単結晶金を示しています。サンプル座標系における非テクスチャ金フィルムのテクスチャと、サンプル座標系におけるシルク テクスチャを含む金フィルムの弾性率パラメータから、テクスチャが材料の弾性率を材料の弾性率に沿って異方性にすることがわかります。異なる方向の材料の弾性係数は、大きな違いを示しています。 S3 方向の材料の弾性率は 118 GPa であり、S1 および S2 方向の弾性率 89.7 GPa よりも高く、弾性率の最小値は偏差 S3 に沿っています。方向は約 40 度で、弾性率はわずか 60 GPa です。
図5 金膜の弾性率に及ぼす質感の影響
腐食挙動も組織の影響を受けます。図 6 は、さまざまな程度の等しいチャネル角度変形を受けた後の市販の純チタンのインピーダンス スペクトルのナイキスト線図を示しています。変形回数が異なり、材料の微細構造や組織も異なりますが、初期状態で変形を受けていない（0パス）材料の方が耐食性に優れていることがわかります。
図 6 市販の純チタン インピーダンス スペクトルのナイキスト線図に対する等チャネル角度押し出しの影響
動的な繰り返し荷重下での材料の疲労挙動もテクスチャの影響を受けます。図 7 は、押出変形後のマグネシウム合金の配向が異なると、低サイクル疲労挙動が異なることを示しています。同じ総ひずみ振幅の場合、RD 方向の材料の疲労寿命は一般に ND 方向の疲労寿命よりも優れていることがわかります。
図7 材料の低サイクル疲労挙動に及ぼす集合組織の影響
概要
要約すると、テクスチャの存在はメタリック マテリアルでは普遍的です。テクスチャの本質は、多くの粒子がランダムな方向に分布していないことです。これにより、自然に材料の特性に異方性が生じます。材料のテクスチャをより適切に利用して、材料の関連する特性を調整するために、材料特性に対するテクスチャの影響が研究されています。
