giriiş

Genellikle metal malzeme, çok sayıda kristal taneciklerden oluşan bir polikristaldir. Bir polikristalin tane oryantasyonu makroskopik bir materyalin belirli bir referans düzlemi (veya yönü) etrafında yoğunlaştığında, buna tercih edilen oryantasyon denir ve doku Polikristallerin Tercih edilen oryantasyonudur. Geniş anlamda, tane yöneliminin polikristaldeki rastgele dağılımdan sapması olgusuna doku denilebilir.
Metalik malzemelerde doku olgusunun varlığı evrenseldir. Kristalin içindeki dış sıcaklık alanı, elektromanyetik alan, gerinim alanı ve anizotropi dokuya neden olabilir. Örneğin, deformasyon sırasında tanenin tercih edilen yönelimi, kristal kayma/kayma yüzeyi ve gerilme sırasındaki moment etkisidir. sonucu. Endüstriyel malzemeler genellikle döküm dokusuna, deformasyon dokusuna, yeniden kristalleşme dokusuna ve faz değişim dokusuna sahiptir, bunlar arasında deformasyon dokusu ve yeniden kristalleşme dokusu daha fazla incelenir.
Doku temsili

(1) Kristal oryantasyonunun ve yaygın doku türlerinin tanımı

Sözde kristal oryantasyonu, belirli bir referans koordinat sisteminde (yuvarlanma yönü RD, yanal TD ve normal ND gibi) kristalin üç kristal eksenini ([100], [010], [001] ekseni gibi) ifade eder. haddeleme plakası) İçerideki göreli yönlendirme. Gerçekte kristal oryantasyonunu tanımlarken, farklı deformasyon koşulları nedeniyle farklı referans çerçeveleri ayarlanır. Örneğin, en yaygın yuvarlanma deformasyonu için, referans çerçevesinin üç ekseni genellikle yuvarlanma yönüne (RD) ve yuvarlanma yüzeyine ayarlanır. Haddelenmiş levhanın yönü (ND) ve enine yönü, yani, bir yönlenme varsayılarak, haddeleme yönüne (TD) dik yön, (110) düzlemini gösteren (110) [1-12] olarak ifade edilir. Şu anda birim hücre. Yuvarlanma yüzeyine paralel olarak [1-12] yönü yuvarlanma yönüne paraleldir.
Doku tipi esas olarak metalin doğasına ve işleme yöntemine vb. bağlıdır. Bunların arasında haddeleme dokusu, çizim dokusu ve benzerleri vardır. Yuvarlanma dokusu, yuvarlanma deformasyonu sırasında oluşan dokudur. Her bir tanenin belirli bir kristal düzleminin {hkl} yuvarlanma yüzeyine paralel olması ve bir yönün olması ile karakterize edilir. yuvarlanma yönüne paraleldir. Yuvarlanma dokusu genellikle {hkl} olarak ifade edilir. . Tek yönlü germe ve çekme deformasyonu, polikristal tanelerin belirli bir yönünün germe veya çekme yönüne paralel olmasına neden olur. Bu şekilde oluşan doku, esnemeye paralel olarak lif dokusu olarak da adlandırılan ipek dokusu olarak adlandırılır. Veya kristal yönelimi çizim yönü.

(2) kutup figürü

Kutup şekli, numune koordinat sisteminin yönünü içeren polar izdüşüm izdüşüm haritası üzerinde test edilecek malzemedeki her bir tanenin seçilmiş bir kristal düzlemini {hkl} temsil eden bir oryantasyon dağılım modelidir. Bu şekle {hkl} kutup şekli denir. Şekil 1, 96% haddelemeden sonra Cu-30%Zn alaşımının {111} kutup şeklidir. Oryantasyon analizinden malzemedeki doku bileşeninin esas olarak {110}<1-12> doku olduğu bilinebilir. Pirinç doku olarak da bilinir.

Metalik malzemelerde doku ve özelliklere etkisi 1

Şekil 1 {111} 96% haddelemeden sonra Cu-30%Zn alaşımının kutup şekli

(3) ters kutup diyagramı

Kutup şeklinin aksine, ters kutup şekli, kristal koordinat sistemindeki malzemeye paralel polikristal bir malzemenin belirli bir görünüm karakteristiğinin uzamsal dağılımını gösteren bir grafiktir. Referans koordinat sisteminin üç ekseni genellikle kristalin üç kristal eksenini veya düşük indeksli kristal yönelimini alır. Kübik sistem için 24 simetri olduğu için sadece [001]-[101]-[111] kısmı seçilir. Betimlemek. Ters kutup figürü genellikle ipek dokusunu anlatmak için kullanılır. Şekil 2, normal ND yönüne paralel bir sıcak haddelenmiş düşük karbonlu çeliğin ters kutup şeklini göstermektedir. Malzemede <111> ve <100> ipekli dokumaların olduğu görülmektedir. Yapı.

Metalik malzemelerde doku ve özelliklere etkisi 2

Şekil 2 Sıcak haddelenmiş yumuşak çeliğin ND ters kutup şeması

(4) Yönlendirme dağıtım işlevi

Kutup ve ters kutup figürleri, üç boyutlu uzayın oryantasyon dağılımını tanımlamak için iki boyutlu grafikler kullanır ve hepsinin sınırlamaları vardır. Uzaysal oryantasyon g(φ1, Φ, φ2) dağılım yoğunluğu f(g), uzaysal oryantasyon dağılım fonksiyonu (ODF) olarak adlandırılan tüm uzayın oryantasyon dağılımını ifade edebilir. ODF, kutup şeklinin kutupsal yoğunluk dağılımından hesaplanan üç boyutlu bir şekildir. Üç boyutlu bir diyagram kullanmak sakıncalı olduğundan, genellikle φ2 ile sabitlenmiş bir dizi bölümle temsil edilir. Şekil 3, 95% deformasyonu ile soğuk haddelemeden sonra endüstriyel saf alüminyumun ODF'sini göstermektedir.

Metalik malzemelerde doku ve özelliklere etkisi 3

Şekil 3 95% deformasyonlu soğuk haddelemeden sonra endüstriyel saf alüminyumun ODF diyagramı
Performans üzerindeki doku etkisi
Çok sayıda deneysel sonuç, malzemelerin özelliklerinin dokudan etkilenen 20%-50% olduğunu ve dokunun elastik modül, Poisson oranı, mukavemet, tokluk, plastisite, manyetik özellikler, iletkenlik ve doğrusal genleşme katsayısının mekaniğini etkilediğini göstermektedir. Performans ve fiziksel özellikler, burada dokunun malzeme özellikleri üzerindeki etkilerine bazı örnekler verilmiştir.
En çok çalışılan, dokunun malzemenin statik mekanik özellikleri üzerindeki etkisidir. Şekil 4, ticari bir magnezyum alaşımının sürtünme karıştırma kaynağı işleminin etkisi altında güçlü bir temel doku ürettiğini, böylece malzemenin farklı kısımlarının farklı yönlere çekildiğini göstermektedir. Germe performansı bir fark gösterir. Örneğin, bir sürtünme kaynağı (FSP) işlemi ile işlenen bir numune durumunda, numunenin genişlik yönünde, yani enine yönde (TD) malzemenin çekme mukavemeti, işleme yönünden önemli ölçüde yüksektir. (PD), olağanüstü anizotropi sergiliyor.

Metalik malzemelerde doku ve özelliklere etkisi 4

Şekil 4 Orijinal haddeleme durumunda ve sürtünme karıştırma kaynağında AZ31 magnezyum alaşımından sonra farklı numune yönelimlerinin çekme özellikleri
Doku ayrıca malzemenin elastik özelliklerini de etkiler. Şekil 5, dokunun bir altın filmin elastik modülü üzerindeki etkisini göstermektedir. Şekildeki üç rakam, kristal koordinat sistemindeki tek kristal altını göstermektedir. Örnek koordinat sisteminde dokulu olmayan altın filmin dokusu ve örnek koordinat sisteminde ipek dokusunu içeren altın filmin elastik modülü parametresi, dokunun malzemenin elastik modülünü boyunca anizotropik hale getirdiği görülebilir. Malzemenin farklı yönlerdeki elastik modülü önemli bir farklılık göstermektedir. Malzemenin S3 yönündeki elastik modülü, S1 ve S2 yönlerinde 89.7 GPa'lık elastik modülünden daha yüksek olan 118 GPa'dır ve elastik modülün minimum değeri, S3 sapması boyuncadır. Yön yaklaşık 40 derecedir ve modül sadece 60 GPa'dır.

Metalik malzemelerde doku ve özelliklere etkisi 5

Şekil 5 Dokunun altın bir filmin elastik modülü üzerindeki etkisi
Korozyon davranışı dokudan da etkilenir. Şekil 6, farklı derecelerde eşit kanal açısal deformasyona maruz kaldıktan sonra ticari saf titanyumun empedans spektrumunun Nyquist grafiğini göstermektedir. Deformasyon sayısı farklıdır ve malzemenin mikro yapısı ve dokusu da Farklı olarak, malzemenin ilk durumda deformasyona (0 geçiş) maruz kalmadığında daha iyi korozyon direncine sahip olduğu görülebilir.

Metalik malzemelerde doku ve özelliklere etkisi 6

Şekil 6 Eşit kanallı açısal ekstrüzyonun ticari saf titanyum empedans spektrumunun Nyquist grafiği üzerindeki etkisi
Malzemenin dinamik döngüsel yükleme altındaki yorulma davranışı da dokudan etkilenir. Şekil 7, ekstrüzyon deformasyonundan sonra bir magnezyum alaşımının farklı bir yöneliminin düşük döngü yorulma davranışının farklı olacağını göstermektedir. Aynı toplam gerinim genliği durumunda, malzemenin RD yönündeki yorulma ömrünün, ND yönündeki yorulma ömründen genellikle daha iyi olduğu görülebilir.

Metalik malzemelerde doku ve özelliklere etkisi 7

Şekil 7 Malzemelerin düşük devirli yorulma davranışı üzerinde doku etkisi

özet

Özetle, metalik malzemelerde doku varlığı evrenseldir. Dokunun özü, birçok tanenin rastgele bir oryantasyonda dağılmamasıdır, bu da malzemenin özelliklerinde doğal olarak anizotropiye yol açar. Malzemenin ilgili özelliklerini düzenlemek için malzemedeki dokuyu daha iyi kullanmak için dokunun malzeme özellikleri üzerindeki etkisi incelenir.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir