Текстура (кристаллография)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Текстура — преимущественная ориентация зерен кристаллических решеток в поликристалле. В металлических материалах может возникать при кристаллизации, пластической деформации, рекристаллизации и некоторых других обработках. Различают аксиальную или волокнистую текстуру, плоскостную и полную (двухкомпонентную). [1]

Свойства и применение[править | править вики-текст]

Текстурированный поликристалл обладает анизотропией и приближается по свойствам к монокристаллу. В предельном случае весь образец может превратиться в псевдомонокристалл. Иногда существует несколько идеальных ориентаций, и общий разброс ориентаций в этом случае больше.

Текстурирование широко используется для улучшения эксплуатационных характеристик некоторых материалов, например трансформаторных сталей. В других случаях, например в сталях для глубокой вытяжки, может быть вредна.

Функция распределения ориентаций[править | править вики-текст]

Полное трехмерное представление кристаллографической текстуры возможно с помощью функции распределения ориентаций (ФРО), которое может быть достигнуто путём анализа набора полюсных фигур или дифракционных спектров. Впоследствии все полюсные фигуры могут быть выведены из ФРО.


Классификация текстур по характеру расположения решетки отдельных кристаллитов[править | править вики-текст]

Качественно вид текстуры определяется характером расположения решетки отдельных кристаллитов в поликристаллическом материале относительно внешних осей образца. Различают однокомпонентные, когда существует только одна группа кристаллитов в поликристалле, имеющая одну преимущественную ориентацию, и многокомпонентные текстуры, когда существует несколько групп кристаллитов, характеризующихся отличными ориентировками.

Выделяют аксиальную, плоскостную и полную текстуры.

Аксиальная текстура[править | править вики-текст]

Аксиальная текстура характеризуется наличием преимущественного кристаллографического направления — оси текстуры, совпадающего с внешним направлением образца. Кристаллическая решетка различных зерна поликристаллического образца с некоторой вероятностью сонаправленна с каким-то кристаллографическим направлением.

Плоскости решетки, перпендикулярные оси текстуры, называют диатропными.

Аксиальная текстура бывает простая, когда ось текстуры совпадает с внешним направлением образца, и сложная. Последняя бывает нескольких видов:

  • Кольцевая — ось текстуры перпендикулярна внешнему направлению образца.
  • Спиральная текстура, при которой ось текстуры отклонена от продольной оси образца на небольшой угол.

Вассерман и Гревен приводят восемь теоретически возможных типов аксиальной текстуры, причем коническая текстура также отнесена к аксиальной.

Классификация текстур по условию возникновения[править | править вики-текст]

В зависимости от условий возникновения различают текстуры: роста, деформации, рекристаллизации.

Фактическое распределение ориентации зерен в материале, подвергнутом деформации, называют текстурой деформации. Если такой материал подвергнуть рекристаллизации, то в нем снова образуется текстура. Она может быть идентично исходной, но, как правило, сильно отличается от неё. Такая текстура называется текстурой отжига. [2]

Текстуры роста[править | править вики-текст]

К текстурам роста, прежде всего, относится текстура литья. В процессе кристаллизации слитков следствие направленного отвода тепла происходит ориентированный рост столбчатых кристаллов.

Также применяется метод направленной кристаллизации, при котором создают условия ускоренного отвода тепла в направлении оси слитка. После затвердевания такой слиток состоит из длинных кристаллов, вытянутых вдоль его оси.

Текстура роста наблюдается в материалах полученных электролитическим путём.

Наблюдается в пленках, полученных путём конденсации вещества из паров на подложку. В этом случае текстура пленки зависит от текстуры подложки.[3]

Текстуры деформации[править | править вики-текст]

При холодной прокатке металлов, имеющих решетку объемноцентрированного куба, многие зерна ориентируются так, что в плоскости листа устанавливается грань куба (100), а для металлов с решеткой гранецентрированного куба — диагональная плоскость (110). Указанные кристаллографические плоскости ориентируются в направлении прокатки соответственно следующим образом: [110] и [112].

При волочении медной или алюминиевой проволоки пространственная диагональ [111] или ребро куба [100] устанавливается параллельно оси проволоки или направлению вытягивания, а при волочении железной проволоки — параллельно направлению тянущей силы устанавливается диагональ грани куба [101].[4]

Текстуры рекристаллизации (отжига)[править | править вики-текст]

Текстуры рекристаллизации наблюдаются в меди, железе, алюминии и других металлах.

Возможно три различных случая при рекристаллизации:

  • Устранение текстуры. Образуются беспорядочно ориентированные зерна
  • Текстура рекристаллизации не совпадает с текстурой деформации
  • Текстура рекристаллизации совпадает с текстурой деформации и в некоторых случаях может усилиться.[4]

Текстура рекристаллизации сильно зависит от текстуры деформации, чистоты металла и характера отжига.

Методы исследования[править | править вики-текст]

Как правило, текстуру кристаллического материала исследуют с помощью нейтронографического, рентгеноструктурного анализа и микроскопии (как оптической, так и электронной).

При рентгеноструктурном анализе объектом исследования является макротекстура, поскольку исследуется площадь с размером порядка квадратного сантиметра. Микротекстуру же можно исследовать методом дифракции отраженных электронов, с помощью которой можно получить не только полюсные фигуры, но и информацию о формах, размерах и положении зерен, об их разориентации.

Острота текстуры[править | править вики-текст]

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Лившиц Б.Г. Металлография. — М.: «Металлургия», 1990.
  2. Физическое металловедение / Под ред. Р.Кана. — Вып. 3. — М.: «Мир», 1968. — С. 399.
  3. М.М. Бородкина, Э.Н. Спектор. Рентгенографический анализ текстуры металлов и сплавов / Рецензент: академик Я.В. Агеев. — М.: «Металлургия», 1981. — С. 9. — 272 с.
  4. 1 2 С.С. Штейнберг. Металловедение / Под ред. И.Н. Богачева и В.Д. Садовского. — Свердловск: «Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии», 1961. — С. 156, 176. — 14 350 экз.