Introdução

Normalmente, o material metálico é um policristal composto por um grande número de grãos de cristal. Quando a orientação do grão de um policristal está concentrada em torno de um determinado plano de referência (ou direção) de um material macroscópico, ela é chamada de orientação preferencial e a textura é Orientação preferencial de policristais. Em um sentido amplo, o fenômeno em que a orientação do grão se desvia da distribuição aleatória no policristal pode ser chamado de textura.
Em materiais metálicos, a existência de fenômenos de textura é universal. O campo de temperatura externa, campo eletromagnético, campo de deformação e anisotropia dentro do cristal podem causar textura. Por exemplo, a orientação preferida do grão durante a deformação é a superfície de deslizamento/deslizamento do cristal e o efeito do momento durante o alongamento. o resultado de. Materiais industriais comumente possuem textura de fundição, textura de deformação, textura de recristalização e textura de mudança de fase, entre as quais a textura de deformação e a textura de recristalização são mais estudadas.
Representação de textura

(1) Descrição da orientação do cristal e tipos comuns de textura

A chamada orientação de cristal refere-se aos três eixos de cristal do cristal (como [100], [010], [001] eixo) em um determinado sistema de coordenadas de referência (como direção de rolamento RD, TD lateral e ND normal em a placa de rolamento) A orientação relativa dentro. Ao descrever a orientação do cristal, diferentes quadros de referência são definidos devido a diferentes condições de deformação. Por exemplo, para a deformação de rolamento mais comum, os três eixos do quadro de referência são geralmente definidos para a direção de rolamento (RD) e a superfície de rolamento. A direção (ND) e a direção transversal da folha laminada, ou seja, a direção perpendicular à direção de laminação (TD), assumindo uma orientação é expressa como (110) [1-12], indicando o (110) plano de a célula unitária neste momento. Paralelamente à superfície de laminação, a direção [1-12] é paralela à direção de laminação.
O tipo de textura depende principalmente da natureza do metal e do método de processamento, etc. A textura de rolamento é a textura que ocorre durante a deformação de rolamento. Caracteriza-se por um certo plano cristalino {hkl} de cada grão ser paralelo à superfície de rolamento, e uma direção é paralela à direção de laminação. A textura de rolamento é geralmente expressa como {hkl} . O estiramento unidirecional e a deformação do estiramento fazem com que uma certa direção dos grãos policristalinos seja paralela à direção do estiramento ou estiramento. A textura assim formada é chamada de textura de seda, também chamada de textura de fibra, paralela ao alongamento. Ou a orientação do cristal da direção do desenho.

(2) figura polar

A figura polar é um padrão de distribuição de orientação que representa um plano cristalino selecionado {hkl} de cada grão no material a ser testado no mapa de projeção de projeção polar contendo a direção do sistema de coordenadas da amostra. Esta figura é chamada de figura polar {hkl}. A Figura 1 é a figura polar {111} da liga Cu-30%Zn após a laminação de 96%. Pode-se saber a partir da análise de orientação que o componente de textura no material é principalmente textura {110}<1-12>. Também conhecido como textura de latão.

Textura em materiais metálicos e seu efeito nas propriedades 1

Fig.1 {111} figura polar da liga Cu-30%Zn após laminação 96%

(3) diagrama de pólo inverso

Em contraste com a figura de pólo, a figura de pólo inversa é um gráfico que descreve a distribuição espacial de uma certa característica de aparência de um material policristalino paralelo ao material no sistema de coordenadas do cristal. Os três eixos do sistema de coordenadas de referência geralmente tomam os três eixos de cristal do cristal ou a orientação do cristal de baixo índice. Para o sistema cúbico, como existem 24 simetrias, apenas a parte de [001]-[101]-[111] é selecionada. Descrever. A figura polar inversa é geralmente usada para descrever a textura da seda. A Figura 2 mostra a figura do polo reverso de um aço de baixo carbono laminado a quente paralelo à direção ND normal. Pode-se ver que existem tecidos de seda <111> e <100> no material. Estrutura.

Textura em materiais metálicos e seu efeito nas propriedades 2

Figura 2 Diagrama de pólo reverso ND de aço macio laminado a quente

(4) Função de distribuição de orientação

As figuras de pólos e pólos inversos usam gráficos bidimensionais para descrever a distribuição de orientação do espaço tridimensional, e todos eles têm limitações. A densidade de distribuição f(g) da orientação espacial g(φ1, Φ, φ2) pode expressar a distribuição de orientação de todo o espaço, que é chamada de função de distribuição de orientação espacial (ODF). O ODF é uma figura tridimensional calculada a partir da distribuição de densidade polar da figura polar. Como é inconveniente usar um diagrama tridimensional, geralmente é representado por um conjunto de seções fixadas por φ2. A Figura 3 mostra o ODF do alumínio industrial puro após laminação a frio por deformação 95%.

Textura em materiais metálicos e seu efeito nas propriedades 3

Fig. 3 Diagrama ODF de alumínio puro industrial após laminação a frio com deformação 95%
Impacto da textura no desempenho
Um grande número de resultados experimentais mostram que as propriedades dos materiais são 20%-50% afetadas pela textura, e a textura afeta a mecânica do módulo de elasticidade, razão de Poisson, resistência, tenacidade, plasticidade, propriedades magnéticas, condutância e coeficiente de expansão linear. Desempenho e propriedades físicas, aqui estão alguns exemplos dos efeitos da textura nas propriedades do material.
A mais estudada é a influência da textura nas propriedades mecânicas estáticas do material. A Figura 4 mostra que uma liga de magnésio comercial produz uma textura de base forte sob a influência do processo de soldagem por fricção e agitação, de modo que diferentes partes do material são puxadas em direções diferentes. O desempenho de alongamento mostra uma diferença. Por exemplo, no caso de uma amostra processada por um processo de soldagem por fricção (FSP), a resistência à tração do material na direção da largura da amostra, ou seja, a direção transversal (TD), é significativamente maior que a direção de processamento (PD), exibindo notável anisotropia.

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Fig.4 Propriedades de tração de diferentes orientações de amostra após a liga de magnésio AZ31 no estado de laminação original e soldagem por fricção e agitação
A textura também afeta as propriedades elásticas do material. A Figura 5 mostra o efeito da textura no módulo de elasticidade de um filme de ouro. As três figuras na figura mostram o ouro de cristal único no sistema de coordenadas de cristal. A textura do filme de ouro não texturizado no sistema de coordenadas da amostra e o parâmetro do módulo de elasticidade do filme de ouro contendo a textura de seda no sistema de coordenadas da amostra, pode ser visto que a textura torna o módulo de elasticidade do material anisotrópico ao longo do O módulo de elasticidade do material em diferentes direções mostra uma diferença significativa. O módulo de elasticidade do material na direção S3 é de 118 GPa, que é maior que o módulo de elasticidade de 89,7 GPa nas direções S1 e S2, e o valor mínimo do módulo de elasticidade é ao longo do desvio S3. A direção é de cerca de 40 graus e o módulo é de apenas 60 GPa.

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Fig. 5 Efeito da textura no módulo de elasticidade de um filme de ouro
O comportamento de corrosão também é afetado pela textura. A Figura 6 mostra o gráfico de Nyquist do espectro de impedância de titânio puro comercial após sofrer diferentes graus de deformação angular de canal igual. O número de vezes de deformação é diferente, e a microestrutura e textura do material também são diferentes, pode-se observar que o material apresenta melhor resistência à corrosão quando não é submetido à deformação (0 passe) no estado inicial.

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Fig.6 Efeito da extrusão angular de canal igual no gráfico de Nyquist do espectro de impedância comercial de titânio puro
O comportamento de fadiga do material sob carregamento cíclico dinâmico também é afetado pela textura. A Figura 7 mostra que o comportamento de fadiga de baixo ciclo de uma orientação diferente de uma liga de magnésio após a deformação por extrusão será diferente. Pode-se observar que no caso da mesma amplitude de deformação total, a vida em fadiga do material na direção RD é geralmente melhor do que a vida em fadiga na direção ND.

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Fig. 7 Efeito da textura no comportamento de fadiga de baixo ciclo de materiais

Sumário

Em resumo, a presença de textura é universal em materiais metálicos. A essência da textura é que muitos grãos não são distribuídos em uma orientação aleatória, o que naturalmente leva à anisotropia nas propriedades do material. O efeito da textura nas propriedades do material é estudado para melhor utilizar a textura no material para regular as propriedades relacionadas do material.

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