形變織構

多晶體材料在變形過程中，其各個晶粒在變形的同時還發生晶向的轉動，在經歷了較大的單向變形後，往往可以看到原雜亂取向的各個晶粒的取向會集中於某個共同的方向，這種晶粒擇優取向排列的現象稱為織構。

形變織構是多晶體材料由於形變而形成的各晶粒具有擇優取向的組織。拔絲時形成的織構稱為絲織構，軋板時形成的織構稱為板織構。

基本介紹

• 中文名：形變織構
• 外文名：deformation texture
• 材料：多晶體材料
• 類型：具有擇優取向的組織
• 套用領域：多晶體金屬
• 分類：絲織構、板織構

簡介

金屬經冷拔或者冷軋等加工變形時，不同位相的晶粒隨著變形程度的增加，在進行滑移的同時其滑移系還發生轉動。當變形達到一定程度後，各晶粒的取向基本一致，此過程稱為擇優取向。多晶體金屬形變後具有擇優取向的晶體結構，稱為形變織構。

金屬在塑性變形時，晶體的滑移面和滑移方向都要向主形變方向轉動，是滑移層逐漸向與拉力軸平行。由於各個晶粒的某些相同的滑移系（指數相同的晶面和晶向），在形變數較大時，都逐漸趨向與拉力軸平行，也就是說，原來是任意取向各個晶粒在空間取向上呈現一定程度的規律性，這就形成了晶體的擇優取向，這種組織狀態稱為形變織構。

形變織構的意義及其表示方法

雖然單晶體是各向異性的，但雜亂取向的多晶體材料是各向同性的，而織構卻使多晶體的各向同性遭到破壞，表現出各向異性。具有織構的金屬板，如果用於冷沖圓杯，則冷衝過程中會出現“制耳”，為了消除這種不均勻變形，就需要增加工序，且多消耗材料，甚至會產生廢品。因此在這種情況下就要求避免織構。與此相反，織構卻可以提高冷軋矽鋼片的導磁性，在生產上就需要加以利用。因此從理論上解決如何獲得和防止織構乃是生產的需要。

織構可以分為絲織構和板織構兩類。

絲織構：各晶粒只有某一晶向趨於排列一致。

板織構：各晶粒有某一晶面趨於相互平行，而且在此晶面上的某一晶向也趨於一致。

金屬的不同織構的形成與加工方法有關，如拔絲、擠壓等一般容易形成絲織構，而軋製得到的一般是板織構。形成織構時的取向關係與金屬晶體結構有關。

形變織構的形成

為了更好地利用或消除金屬材料的各向異性，顯然研究形變織構和再結晶結構的形成規律是非常重要的。

如同金屬單晶體塑性變形時會發生晶體轉動一樣，多晶體塑性變形時，各個晶粒同樣會發生轉動。由於晶體轉動是按一定的趨勢進行的，故當塑性變形量增加時，多晶體中原來為任意取向的各晶粒會逐漸地調整共取向，使金屬材料變為具有某種擇優取向的多晶體組織。這種因塑性變形而形成的擇優取向的多晶體組織就叫形變織構。

影響形變織構類型的因素很多。它包含變形條件（變形方式．應力狀態、變形的溫速度和變形程度、潤滑條件等）、材料的基本性質（點陣類型、化學鍵性質、層錯能、原始織構和晶粒大小等）以及合金化特點（合金元素的性質、濃度、相狀態）等。由此可見，各種具體的塑性變形過程中所形成的形變織構類型的分析及其控制，顯然是非常複雜的問題。

塑性變形對金屬組織性能影響

單晶體在塑性變形時滑移面相對於拉伸軸進行旋轉。多晶體金屬塑性變形時，各晶粒的滑移面也發生旋轉，隨變形量增大，各晶粒的同類滑移面傾向於一個共同的取向之上，呈現擇優取向的結構，稱此種結構為形變織構。形變織構內取向一致程度取決於加工變形方法（軋制或拉拔）、變形量、變形溫度及材料本質和原始狀態（原始取向）。通常將形變織構因其變形方式分為絲織構（拉拔絲材）和板織構（軋制板材），其形成過程如下圖所示。

形變織構形成過程示意圖

形變織構的取向以一個或兩個主要取向（理想取向）為標誌，下圖為常見的三類晶體織構。

三類晶體結構的形變織構

其中方向指數為與拉拔或軋制方向平行的晶軸，晶面指數為與軋制面平行的晶面。

從變形程度上講，形變織構產生於深度單向變形的情況下，而且用退火方法不能消除；退火之後變為退火織構。擇優取向之後的定向性與單晶體比較還是很差的。但是，擇優取向仍然多晶體表現出各向異性性質，對衝壓成型性有一定影響。