介绍

通常,金属材料是由大量晶粒组成的多晶。当多晶的晶粒取向集中在宏观材料的特定参考平面(或方向)周围时,这被称为优选取向,并且织构是多晶的优选取向。从广义上讲,晶粒取向偏离多晶中随机分布的现象可以称为织构。
在金属材料中,纹理现象的存在是普遍的。晶体内部的外部温度场,电磁场,应变场和各向异性会引起织构。例如,在变形期间晶粒的优选取向是晶体滑动/滑动表面以及拉伸期间的力矩效应。的结果。工业材料通常具有铸件织构,变形织构,再结晶织构和相变织构,其中对变形织构和再结晶织构的研究更多。
纹理表示

(1)晶体取向和常见纹理类型的描述

所谓的晶体取向是指在给定的参考坐标系(例如滚动方向RD,横向TD和法向ND)中晶体的三个晶体轴(例如[100],[010],[001]轴)。滚动板)中的相对方向。当实际描述晶体取向时,由于不同的变形条件而设置了不同的参考系。例如,对于最常见的滚动变形,通常将参考框架的三个轴设置为滚动方向(RD)和滚动表面。假定取向的轧制板的方向(ND)和横向,即垂直于轧制方向(TD)的方向表示为(110)[1-12],表示轧制的(110)面此时的单位单元格。平行于滚动表面,[1-12]方向平行于滚动方向。
织构的类型主要取决于金属的性质和加工方法等。其中,包括轧制织构,拉拔织构等。滚动纹理是在滚动变形期间发生的纹理。其特征在于,每个晶粒的某个晶面{hkl}平行于滚动面,并且方向与滚动方向平行。滚动纹理通常表示为{hkl} 。单向拉伸和拉伸变形导致多晶粒的某个方向平行于拉伸或拉伸方向。如此形成的质地被称为丝绸质地,也称为纤维质地,与拉伸平行。或晶体取向绘图方向。

(2)极图

极图是一种取向分布图,表示待测材料中每个晶粒的选定晶面{hkl}在包含样本坐标系方向的极坐标投影投影图上。此图称为{hkl}极图。图1是96%轧制后的Cu-30%Zn合金的{111}极图。从取向分析可以知道,材料中的纹理成分主要是{110} <1-12>纹理。也称为黄铜质感。

金属材料的质感及其对性能的影响1

图1 96%轧制后的Cu-30%Zn合金{111}极图

(3)反极图

与极图相反,反极图是描绘与晶体坐标系中的材料平行的多晶材料的某种外观特征的空间分布的图。参考坐标系的三个轴通常采用晶体的三个晶轴或低折射率晶体的方向。对于三次系统,由于存在24个对称性,因此仅选择[001]-[101]-[111]的一部分。描述。反极图形通常用于描述丝绸质地。图2显示了平行于法线ND方向的热轧低碳钢的反极图。可以看出,材料中有<111>和<100>丝织。结构体。

金属材料的质感及其对性能的影响2

图2热轧低碳钢的ND反向极图

(4)方向分布函数

极图和反极图使用二维图形来描述三维空间的方向分布,它们都有局限性。空间取向g(φ1,Φ,φ2)的分布密度f(g)可以表示整个空间的取向分布,这称为空间取向分布函数(ODF)。 ODF是根据极图的极密度分布计算出的三维图。由于不方便使用三维图,因此通常用由φ2固定的一组截面表示。图3显示了经过95%变形冷轧后的工业纯铝的ODF。

金属材料的织构及其对性能的影响3

图3 95%变形冷轧后工业纯铝的ODF图
纹理对性能的影响
大量的实验结果表明,材料的性能是受质地影响的20%-50%,并且质地会影响弹性模量,泊松比,强度,韧性,塑性,磁性能,电导率和线性膨胀系数的力学性能。性能和物理属性,这里是纹理对材料属性的影响的一些示例。
研究最多的是纹理对材料静态机械性能的影响。图4显示,市售镁合金在搅拌摩擦焊接过程的影响下产生了很强的基础组织,因此,材料的不同部分被拉向不同的方向。拉伸性能显示出差异。例如,在通过摩擦焊接(FSP)工艺处理的样品的情况下,材料在样品的宽度方向(即横向方向(TD))上的拉伸强度显着高于处理方向。 (PD),表现出显着的各向异性。

金属材料的织构及其对性能的影响4

图4 AZ31镁合金在原始轧制状态和搅拌摩擦焊接后不同样品取向的拉伸性能
质地也影响材料的弹性。图5显示了质地对金膜弹性模量的影响。图中的三个数字显示了晶体坐标系中的单晶金。样品坐标系中非织构金膜的织构和样品中包含丝织纹理的金膜的弹性模量参数,可以看出该织构使材料的弹性模量沿材料各向异性。材料在不同方向上的弹性模量显示出显着差异。材料在S3方向上的弹性模量为118 GPa,高于在S1和S2方向上的89.7 GPa的弹性模量,并且弹性模量的最小值沿着偏差S3。方向约为40度,模量仅为60 GPa。

金属材料的织构及其对性能的影响5

图5质地对金膜弹性模量的影响
腐蚀行为也受纹理影响。图6显示了商品纯钛在经历不同程度的等通道角变形后的阻抗谱的奈奎斯特图。变形的次数是不同的,并且材料的微观结构和织构也不同,可以看出,当材料在初始状态下不变形(0次通过)时,其具有更好的耐腐蚀性。

金属材料的织构及其对性能的影响6

图6等通道角挤压对商业纯钛阻抗谱的奈奎斯特图的影响
材料在动态循环载荷下的疲劳行为也受织构的影响。图7表明,镁合金挤压变形后,不同取向的低周疲劳行为将有所不同。可以看出,在相同的总应变幅度的情况下,材料在RD方向上的疲劳寿命通常比ND方向上的疲劳寿命长。

金属材料的质感及其对性能的影响7

图7质地对材料低周疲劳行为的影响

摘要

总而言之,纹理的存在在金属材料中是普遍的。纹理的本质是许多晶粒没有以随机的方向分布,这自然会导致材料特性的各向异性。研究了纹理对材料特性的影响,以便更好地利用材料中的纹理来调节材料的相关特性。

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