擇優取向

在一般多晶體中，每個晶粒有不同於鄰晶的結晶學取向，從整體看，所有晶粒的取向是任意分布的；某些情況下，晶體的晶粒在不同程度上圍繞某些特殊的取向排列，就稱為擇優取向或簡稱織構（見晶體結構）。

基本介紹

• 中文名：擇優取向
• 內容：每個晶粒有不同於結晶學取向
• 分布：任意分布
• 影響：促進了織構理論研究。

形變織構

經金屬塑性加工的材料，如經拉拔、擠壓的線材或經軋制的金屬板材，在塑性變形過程中常沿原子最密集的晶面發生滑移。滑移過程中，晶體連同其滑移面將發生轉動，從而引起多晶體中晶粒方位出現一定程度的有序化。這種由於冷變形而在變形金屬中直接產生的晶粒擇優取向稱為形變織構。

擇優取向

纖維織構 金屬材料中的晶粒以某一結晶學方向平行於 (或接近平行於)線軸方向的擇優取向。由於其X射線衍射圖類似於一束纖維絲給出的X射線衍射圖,因此被稱為纖維織構或絲織構。線材的軸被稱為纖維軸。具有纖維織構的材料圍繞線軸有旋轉對稱性，即晶粒圍繞纖維軸的所有取向的幾率是相等的。例如冷拉鋁線，其中多數晶粒的[1 1 1]方向平行於線軸方向,其餘則對線軸有不同程度的偏離，呈漫散分布。這種線材的織構稱[1 1 1]纖維織構。纖維織構是最簡單的擇優取向,因其只牽涉一個線軸方向，需要解決的結晶學問題僅為確定纖維軸的指數[u v w]。纖維織構的類型和完整度（即取向分布的漫散程度）主要和材料的組成，晶體結構類型和變形工藝有關。除冷拉和擠壓工藝外，有時由熱浸、電沉積或蒸發形成的材料的塗復層以及材料經氧化和腐蝕後表層所生成的產物都可能產生纖維織構。在實際材料中經常存在不止一種的纖維織構，如銅線中，[1 1 1]和[1 0 0]織構同時出現。

板織構 在軋制過程中，隨著板材的厚度逐步減小，長度不斷延伸，多數晶粒不僅傾向於以某一晶向[u v w ]平行於材料的某一特定外觀方向，同時還以某一晶面(h k l )平行於材料的特定外觀平面(板材表面)，這種類型的擇優取向稱為板織構,一般以(h k l)【u v w】表示。晶粒取向的漫散程度也按兩個特徵來描述。圖1為經軋制後的純鐵板材的部分晶粒取向示意圖,其(1 0 0)面平行於軋面,【0 1 1】方向平行於軋向，說明該板材具有一種(1 0 0)【0 1 1】織構。板織構的類型和漫散程度，除與材料的組成和晶體結構因素有關外，主要與軋制工藝有關。因此在軋制過程中為要控制穩定的織構生成，必須注意壓下道次數、壓下量和軋制溫度等條件的影響。板材織構的對稱性比纖維織構低，必須利用極圖(圖2)才能確切地加以描述。

再結晶織構

具有形變織構的冷加工金屬，經過退火、發生再結晶以後，通常仍具有擇優取向，稱為退火織構或再結晶織構。這種再結晶織構可以不同於形變織構（見回復和再結晶）。再結晶織構依賴於所牽涉的再結晶過程，分為初次再結晶和二次再結晶織構。對低碳鋼，特別是矽鋼片的織構曾進行過很多研究。由於金屬原有變形織構的漫散程度和延伸率、退火溫度以及退火氣氛等的差異，實際的再結晶織構的取向不同程度地偏離理論的再結晶織構取向。　再結晶織構的形成有兩種理論，即定向成核學說與定向成長學說。再結晶晶粒的擇優取向由一些晶核的取向所決定,這種看法最早由伯格斯（W.R.Burgers）提出，後來伯格斯等又根據馬氏體切變模型提出了關於形成立方織構的定向成核理論。定向成長理論是貝克（P．A．Beck）提出來的，他認為在形變基體記憶體在著各種取向的晶核，其中有些晶核，因取向合適，晶界移動本領最大，在退火過程中成長最快，最後形成再結晶織構。

織構的實際套用

織構直接影響材料的物理和力學性能。材料中存在織構是有利還是有害，視對材料的性能要求而定。例如製造汽車外殼的深沖薄鋼板，存在一般織構將使其變形不均勻,產生皺紋,甚至發生破裂；但具有[1 1 1]型板織構的板材,其深沖性能良好。製造變壓器的矽鋼片則希望使易磁化的 【1 0 0】方向平行於軋向，立方織構的矽鋼片，具有很低的鐵損。

織構取向的表示

織構一般用 X射線衍射法測定的極圖表示。常用的有二種形式：第一種為正極圖，它是一種對於材料中某一選定的低指數（h k l）面,表明其極點密度隨極點取向而變化的極射赤平投影圖。圖2為冷軋 08Al鋼板的極圖。圖中數字表示取向密度值，以完全無擇優取向時不同方向的取向密度為1，則取向密度大於1表示試樣中接近這一取向的晶粒體積大於無擇優取向時具有該取向的晶粒的體積。取向密度小於1的意義相反。第二種為反極圖,它是把材料某一特定方向上的晶粒取向密度繪製在單晶標準投影圖上。因為是投影圖，這兩種方式都較難確切分析極織構的類型和定量地表示織構。

60年代後期研究工作者提出取向分布函式法 (ODF)，完善了織構的表示方法。這種方法是把分別表示材料外觀和晶粒位置的二組坐標系O－A B C和O-XYZ之間的取向關係用一組歐拉角表達：即O－XYZ相對於O-A B C的任一取向均可通過三次轉動ψ、θ、嗞 實現。這裡，首先約定O－XYZ與O－A B C完全重合為起始取向；令O－XYZ繞OZ轉動ψ角為第一轉動,繞轉動後的OY轉動θ角為第二轉動；第三轉動則是再繞新的OZ繼續轉動嗞 角。這三個轉角數值ψ、θ、嗞完全規定了 O－XYZ的取向。若以ψ、θ、嗞為坐標軸建立O－ψ θ 嗞的直角坐標系，則每一晶粒取向（ψ、θ、嗞）均可在此立體圖中用一點表示出來。在這三維空間中用取向密度ω（θ、ψ、嗞）來繪製，就構成了取向分布圖。多晶材料的空間取向密度ω(θ、ψ、嗞)可用一組正極圖的數據經過數學變換後求得。圖3a就是利用圖2的數據變換成三維取向分布圖。為了表達簡便和清晰，經常用一組截面圖代替,圖3b給出嫓=45°的橫截面圖,虛線表示立體圖未畫出部分。可見ODF法能確切地、定量地表示出材料的織構類型和取向密度漫散程度。這種方法的提出和套用，

促進了織構理論和織構與性能關係的研究。