中子織構分析

中子織構分析（Neutron texture analysis）是一種適於表征塊體多晶材料中晶粒取向分布（織構）並進行原位分析的技術。通過獲得材料內部織構信息以及在變形或使役條件下織構的演化，可以理解物理性質的各向異性、材料變形機理以及服役性能。該技術的主要套用為研究粗大晶粒材料、無損測量試樣在不同狀態時的極圖、探測弱織構以及多相體系的織構研究。

技術簡述

在材料科學中，織構是指多晶樣品中晶體學取向的分布。晶粒取向完全無規則分布的試樣沒有織構。如果晶體學取向並不隨機而有一些擇優取向，那么試樣可能有弱、中、強等不同程度的織構。織構測量方法有很多種，歸結起來是基於X射線、中子、電子三種輻射源的衍射方法。電子衍射法適合於測試微觀織構，而X射線與中子衍射法適於測量巨觀織構。與實驗室X射線相比，中子衍射更適合於測量塊體材料中的織構並進行原位研究。

通常使用極圖來表示織構。所謂極圖，即指一系列代表性晶粒的特定晶體學軸（或極）在試樣坐標系空間中的投影圖。在實驗過程中，通常採用四圓測角儀實現對被測樣品的三維位置操作。測試時的幾何布局通常由反射與透射式兩種模式。通過不同衍射儀結構（常波長與飛行時間模式）與不同探測類型（點與二維面探測器）的配合，可實現織構測試時間的長短調整。

技術優勢

中子織構分析的主要優勢來自於中子探針的深穿透性。中子衍射測織構時所測的試樣體積是X射線測試時的1至100萬倍。因此，中子衍射法是研究全局織構的有效工具。可達到立方厘米的大測量試樣體積，一方面使分析粗大晶粒材料成為可能，另一方面增加了細晶材料的晶粒統計性。而且，對於非均勻織構，中子織構分析測的是織構平均效應，因而可很好與機械測試（以類似的試樣體積進行測試）進行關聯。第二個優勢在於試樣製備。其主要步驟是把樣品固定在試樣架上，而並不需要如拋光的表面處理。這是因為毫米級的試樣表面粗糙度對測量精度並無重要影響。理想的中子樣品是球體，此時不存在各向異性吸收。但是，由於大多數材料都有相對高的穿透深度，因此圓柱或立方狀樣品的測試表現出於球體試樣相同的精度。因此，由於簡單的試樣製備，實際測量時優先考慮立方與球形樣品。

織構與材料性能

材料性能如強度、化學反應活性、應力腐蝕]裂紋抗力、焊接性、變形行為、抗輻照損失性能以及磁化率等，都強烈依賴於材料的織構與微觀結構的相關變化。在許多材料中，其性能是織構指向性的（即存在有利織構）。材料製備或使用過程中不利織構的發展，可以產生初始或惡化的失效。因此，在選擇材料及製造方法時，考慮織構就顯得尤其關鍵。當某個部件失效時，理解其織構對失效分析數據的解釋至關重要。

國內相關裝置

國內三家中子源中，中國原子能科學研究院的研究堆已建有中子織構測量裝置，該裝置為四圓模式。另外，中國工程物理研究院建成的中子衍射應力譜儀已於近期實現基於測角儀與機械臂的織構測量功能，並已經獲得多幅極圖的實驗數據。