소개

일반적으로, 금속 재료는 다수의 결정 입자로 구성된 다결정이다. 다결정의 입자 방향이 거시적 재료의 특정 기준면 (또는 방향) 주위에 집중 될 때,이를 바람직한 방향이라고하며, 텍스처는 다결정의 바람직한 방향이다. 넓은 의미에서, 결정립 배향이 다결정에서의 랜덤 분포로부터 벗어난 현상을 텍스처라고 할 수있다.
금속 재료에서, 텍스처 현상의 존재는 보편적입니다. 결정 내부의 외부 온도 필드, 전자기장, 스트레인 필드 및 이방성은 텍스처를 유발할 수 있습니다. 예를 들어, 변형 동안 결정립의 바람직한 배향은 결정 슬립 / 슬립 표면 및 연신 동안 모멘트 효과이다. 결과. 산업 재료는 일반적으로 주조 텍스처, 변형 텍스처, 재결정 텍스처 및 상 변화 텍스처를 가지며, 그 중에서 변형 텍스처 및 재결정 텍스처가 더 연구된다.
텍스처 표현

(1) 결정 배향에 대한 설명 및 일반적인 질감 유형

소위 결정 방위는 주어진 기준 좌표계 (예 : 롤링 방향 RD, 측면 TD 및 법선 ND와 같은)에서 결정의 3 개의 결정 축 (예 : [100], [010], [001] 축)을 나타냅니다. 롤링 플레이트) 내부의 상대 방향. 실제로 결정 방위를 기술 할 때, 상이한 변형 조건으로 인해 상이한 기준 프레임이 설정된다. 예를 들어, 가장 일반적인 롤링 변형의 경우 기준 프레임의 세 축은 일반적으로 롤링 방향 (RD)과 롤링 표면으로 설정됩니다. 방향을 가정 할 때 압연 시트의 방향 (ND) 및 가로 방향, 즉 압연 방향 (TD)에 수직 인 방향은 (110) [1-12]로 표현되며, 이때의 단위 셀 롤링 표면과 평행하게 [1-12] 방향은 롤링 방향과 평행합니다.
텍스쳐의 종류는 주로 금속의 성질 및 처리 방법 등에 의존한다. 그 중에서도 롤링 텍스쳐, 텍스쳐 텍스쳐 등이있다. 롤링 텍스처는 롤링 변형 중에 발생하는 텍스처입니다. 각 입자의 특정 결정면 {hkl}은 구름 표면과 평행 한 방향 인 것을 특징으로한다. 롤링 방향과 평행합니다. 롤링 텍스처는 일반적으로 {hkl}로 표현됩니다. . 단방향 연신 및 연신 변형은 다결정 입자의 특정 방향이 연신 또는 연신 방향과 평행하게한다. 이와 같이 형성된 텍스쳐를 연신과 평행 한 실크 텍스쳐, 섬유 텍스쳐라고도한다. 또는 결정 방위 드로잉 방향.

(2) 극수

극점도는 샘플 좌표계의 방향을 포함하는 극 투영법지도상에서 시험 될 물질에서 각 결정의 선택된 결정 평면 {hkl}을 나타내는 방위 분포 패턴이다. 이 수치를 {hkl} 극점이라고합니다. 그림 1은 96% 압연 후 Cu-30%Zn 합금의 {111} 극점 그림입니다. 배향 분석으로부터 재료의 텍스처 성분이 주로 {110} 1-12 텍스처라는 것을 알 수있다. 황동 질감이라고도합니다.

금속 재료의 질감과 특성에 미치는 영향 1

96% 압연 후 Cu-30%Zn 합금의 그림 1 {111} 극 그림

(3) 역극 다이어그램

극점과 대조적으로, 역 극점은 결정 좌표계에서 물질과 평행 한 다결정 물질의 특정 외관 특성의 공간 분포를 나타내는 그래프이다. 기준 좌표계의 3 개의 축은 일반적으로 결정의 3 개의 결정 축 또는 저 굴절 결정 배향을 취한다. 3 차 시스템의 경우 24 개의 대칭이 있으므로 [001]-[101]-[111]의 일부만 선택됩니다. 설명하십시오. 역극 그림은 일반적으로 실크 텍스처를 설명하는 데 사용됩니다. 그림 2는 일반 ND 방향과 평행 한 열간 압연 저탄소 강의 극점 그림을 보여줍니다. 소재에 <111>과 <100> 실크 직물이 있음을 알 수 있습니다. 구조.

금속 재료의 질감과 특성에 미치는 영향 2

그림 2 열연 연강의 ND 역극 다이어그램

(4) 방향 분포 기능

극점 및 역 극점 그림은 2 차원 그래픽을 사용하여 3 차원 공간의 방향 분포를 설명하며 모두 한계가 있습니다. 공간 배향 g (φ1, Φ, φ2)의 분포 밀도 f (g)는 전체 공간의 배향 분포를 표현할 수 있으며,이를 공간 배향 분포 함수 (ODF)라고한다. ODF는 극점의 극 밀도 분포로부터 계산 된 3 차원 수치이다. 3 차원 다이어그램을 사용하는 것은 불편하기 때문에 일반적으로 φ2로 고정 된 일련의 섹션으로 표시됩니다. 그림 3은 95% 변형에 의한 냉간 압연 후 산업용 순수 알루미늄의 ODF를 보여줍니다.

금속 재료의 질감 및 특성에 대한 영향 3

그림 3 95% 변형으로 냉간 압연 후 산업용 순수 알루미늄의 ODF 다이어그램
성능에 대한 텍스처 영향
많은 실험 결과는 재료의 특성이 텍스처에 의해 영향을받는 20%-50%이며, 텍스처는 탄성 계수, 푸 아송 비, 강도, 인성, 가소성, 자기 특성, 컨덕턴스 및 선형 팽창 계수에 영향을 미친다는 것을 보여줍니다. 성능 및 물리적 특성, 재질 특성에 대한 텍스처 효과의 예는 다음과 같습니다.
가장 많이 연구 된 것은 재료의 정적 기계적 성질에 대한 질감의 영향입니다. 그림 4는 상용 마그네슘 합금이 마찰 교반 용접 공정의 영향으로 강력한베이스 텍스처를 생성하여 재료의 다른 부분이 다른 방향으로 당겨지는 것을 보여줍니다. 신축 성능은 차이를 보여줍니다. 예를 들어, 마찰 용접 (FSP) 공정에 의해 처리 된 샘플의 경우, 샘플의 폭 방향, 즉 가로 방향 (TD)에서 재료의 인장 강도는 처리 방향보다 상당히 높다 현저한 이방성을 나타내는 (PD).

금속 재료의 질감 및 특성에 대한 영향 4

그림 4 원래 롤링 상태 및 마찰 교반 용접에서 AZ31 마그네슘 합금 후 다양한 샘플 방향의 인장 특성
질감은 재질의 탄성에 영향을줍니다. 그림 5는 금 막의 탄성 계수에 대한 질감의 영향을 보여줍니다. 그림의 세 숫자는 수정 좌표계의 단결정 금을 보여줍니다. 샘플 좌표계에서 비-텍스쳐링 된 금 필름의 텍스쳐 및 샘플 좌표계에서 실크 텍스쳐를 포함하는 금 필름의 탄성 계수 파라미터는, 텍스처가 재료의 탄성 계수를 따라 이방성임을 알 수있다. 다른 방향으로 재료의 탄성 계수는 큰 차이를 보여줍니다. S3 방향으로의 재료의 탄성 계수는 118 GPa이며, 이는 S1 및 S2 방향에서 89.7 GPa의 탄성 계수보다 높으며, 탄성 계수의 최소값은 편차 S3을 따른다. 방향은 약 40도이고 모듈러스는 60GPa에 불과합니다.

금속 재료의 질감 및 특성에 대한 영향 5

그림 5 금 막의 탄성 계수에 대한 질감의 영향
부식 거동 또한 텍스처에 영향을받습니다. 그림 6은 서로 다른 정도의 동일한 채널 각도 변형을 거친 후 상용 순수 티타늄의 임피던스 스펙트럼의 나이 퀴 스트 플롯을 보여줍니다. 변형 횟수가 다르고, 재료의 미세 구조 및 조직도 다르게, 초기 상태에서 변형 (0 패스)을받지 않을 때 재료가 더 우수한 내식성을 갖는 것을 알 수있다.

금속 재료의 질감 및 특성에 대한 영향 6

그림 .6 순수한 순수 티타늄 임피던스 스펙트럼의 Nyquist 플롯에 대한 등 채널 각도 압출의 효과
동적 주기적 하중 하에서 재료의 피로 거동은 텍스처에 의해 영향을받습니다. 그림 7은 압출 변형 후 마그네슘 합금의 다른 방향의 낮은 사이클 피로 거동이 다를 수 있음을 보여줍니다. 동일한 전체 변형 진폭의 경우, RD 방향으로의 재료의 피로 수명은 일반적으로 ND 방향으로의 피로 수명보다 우수하다는 것을 알 수있다.

금속 재료의 질감과 특성에 미치는 영향 7

그림 7 재료의 낮은 사이클 피로 거동에 대한 질감의 영향

요약

요약하면, 질감의 존재는 금속 재료에서 보편적입니다. 질감의 본질은 많은 입자가 무작위 방향으로 분포되지 않아 자연적으로 재료의 특성에 이방성을 유발한다는 것입니다. 재료의 텍스처를 재료의 관련 특성을 더 잘 조절하기 위해 재료의 텍스처를 더 잘 활용하기 위해 재료 특성에 대한 텍스처의 영향을 연구합니다.

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