六方晶系鈦合金織構(gòu)測定與

1、 六方晶系鈦合金織構(gòu)測定與分析六方晶系鈦合金織構(gòu)測定與分析西安交通大學(xué)材料物理系西安交通大學(xué)材料物理系西北有色金屬研究院測試分析中心西北有色金屬研究院測試分析中心張暉張暉 劉競艷劉競艷提要提要鈦的晶體學(xué)織構(gòu)及表示織構(gòu)對性能的關(guān)系尤拉環(huán)調(diào)整及參數(shù)選擇影響織構(gòu)分析與合成的因素結(jié)論六方晶系的晶面和晶向指數(shù)六方晶系的晶向指數(shù)和六方晶系的晶向指數(shù)和晶面指數(shù)取晶面指數(shù)取a1，a2，c為為晶軸，而晶軸，而a1軸與軸與a2軸的夾軸的夾角為角為120度，度，c軸與軸與a1，a2軸相垂直。但這種方法軸相垂直。但這種方法標定的晶面指數(shù)和晶向標定的晶面指數(shù)和晶向指數(shù)，不能顯示六方晶指數(shù)，不能顯示六方晶系的對稱性，同類

2、型系的對稱性，同類型 晶晶面和晶向，其指數(shù)卻不面和晶向，其指數(shù)卻不相雷同，往往看不出他相雷同，往往看不出他們的等同關(guān)系。們的等同關(guān)系。對六方晶系采用對六方晶系采用a1a1，a2a2，a3a3及及c c四個晶軸，四個晶軸，a1a1，a2a2，a3a3之間的夾角均為之間的夾角均為120120度度l晶向指數(shù)標定移步法和投影法l晶體學(xué)常數(shù)軸比純鈦：c/a=1.5873鈦的塑性比其他的六方晶系高的多原因：（1）滑移系增加 c/a=1.5873 理論值1.633 提高了10-10和10-11的原子密排度 滑移面不再有利于0001基面 滑移面的轉(zhuǎn)移另一原因是10-10的層錯能比基面低（2）容易進行孿生變形

3、孿晶面10-12，11-21，11-22，11-24 (10-10)(10-10)(10-11)(10-11)(0001(0001）10-1210-1211-2211-2211-2111-2111-2411-24孿晶面孿晶面10-10,310-10,3個滑移系，個滑移系，2 2個獨立個獨立 10-11,10-11,可分解成上下兩種滑移，可分解成上下兩種滑移， 不獨立不獨立0001 0001 ，3 3個滑移系，個滑移系，2 2個獨立個獨立 織構(gòu)及表示定義l擇優(yōu)取向擇優(yōu)取向 多晶體在其形成過程中，由于受到外界的力、熱、電、磁等各種不同條件的影響，或在形成后受到不同的加工工藝的影響，多晶集合體中的各

4、晶粒就會沿著某些方向排列，呈現(xiàn)出或多或少的統(tǒng)計不均勻分布，即出現(xiàn)在某些方向上聚集排列，因而在這些方向上取向幾率增大的現(xiàn)象分類l絲織構(gòu)：軸向拉拔或壓縮的金屬或多晶體中，往往以一個或幾個結(jié)晶學(xué)方向平行或近似平行于軸向，用與其平行的晶向指數(shù)表示。 l面織構(gòu)：某些鍛壓、壓縮多晶材料中，晶體往往以某一晶面法線平行于壓縮力軸向，常以HKL表示鍛壓面鍛壓面晶體晶體l板織構(gòu)：軋制板材的晶體，既受拉力又受壓力，因此除以某些晶體學(xué)方向平行軋向外，還以某些晶面平行于軋面，常以HKL表示。形成原因冷變形金屬在再結(jié)晶熱處理冷變形金屬在再結(jié)晶熱處理后織構(gòu)仍不會消除，會形成后織構(gòu)仍不會消除，會形成再結(jié)晶織構(gòu)再結(jié)晶織構(gòu) =F

5、/Acos=F/Acos coscos 織構(gòu)對性能的影響l制耳深沖用銅板形成制耳而成為廢品，浪費材料原因：Cu冷軋退火后形成100織構(gòu)l軋向和橫向是,延伸率40%l與軋向成45是，延伸率高達70%鈦合金各向異性顯著！鈦合金各向異性顯著！TDRDTDRDRDTDRDTDRDTD基極平行于應(yīng)力主軸時，減緩基極平行于應(yīng)力主軸時，減緩疲勞裂紋擴展速率疲勞裂紋擴展速率TDRD主應(yīng)力軸主應(yīng)力軸軋向軋向橫向橫向RDTD表示極圖l板織構(gòu)極圖以軋面為投影面l繪制各晶粒中某一HKL晶面空間取向分布的極射赤面投影l(fā)標出軋面法向（N.D)，軋向（R.D)，橫向（T.D)的極射赤面投影點l極密度等高線19231923年

6、德國物理學(xué)家提出年德國物理學(xué)家提出理想板織構(gòu)極圖取向分布函數(shù)（ODF）-突破了極圖的局限性 極圖是在二維平面上投影三維空間晶體取向，不可能包含晶體取向的全部信息。lEuler角定義19601960年代后期提出年代后期提出lEular角和Eular空間lODF衍射峰選擇-Ti尤拉環(huán)調(diào)整及參數(shù)選擇選強峰，至少選強峰，至少4 4個，峰間距大，背底明確個，峰間距大，背底明確35.17135.171（10-1010-10）38.45638.456（00020002）40.25240.252（10-1110-11）53.09353.093（10-1210-12）63.10863.108（11-2011-2

7、0）準直管調(diào)整l開放式高精度尤拉環(huán)尤拉環(huán)角角基本衍射幾何要基本衍射幾何要求：求：X X射線應(yīng)照射在射線應(yīng)照射在傾動傾動chichi軸和轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)動角動角phiphi軸的交軸的交叉點上叉點上光路配置：光路配置：點焦點焦- - 1 1準直管準直管- -試樣試樣-Ni-Ni濾波濾波-0-0維維LynxeyeLynxeye，開，開口口2mm2mml準直管左右偏離尤拉環(huán)中心2 2 =0.4=0.42 2 =0.4=0.4Chi=0Chi=0Chi=70Chi=70l準直管調(diào)整至尤拉環(huán)中心2 2 =0=02 2 =0=0Chi=0Chi=0Chi=70Chi=70通過調(diào)整準直管左右通過調(diào)整準直管左右螺絲，檢

8、驗螺絲，檢驗chi=0chi=0和和7070相同峰位重合情相同峰位重合情況，重合后，測量幾況，重合后，測量幾何調(diào)整完畢！何調(diào)整完畢！測量參數(shù)lChi=0到70，步長5lPhi=0到355，步長5，連續(xù)掃描方式l每步測量時間0.5slPhi轉(zhuǎn)動起始點測量左右背底用向?qū)С绦蛴孟驅(qū)С绦騑INZARDWINZARD編制測量文編制測量文件，在件，在JOBJOB中執(zhí)行中執(zhí)行測試時間測試時間2.52.5小時小時散焦校正l準備無織構(gòu)Ti粉l同樣條件測試對應(yīng)極圖，轉(zhuǎn)換成rrr文件l作散斑強度校正用傾動樣品后，尤其是大角度傾動傾動樣品后，尤其是大角度傾動后，掠射角減小，造成焦斑拉長，后，掠射角減小，造成焦斑拉長，

9、產(chǎn)生散焦產(chǎn)生散焦, ,偏離聚焦狀態(tài)。偏離聚焦狀態(tài)。0 0維探維探測器無法全部接受衍射線，使衍測器無法全部接受衍射線，使衍射強度降低，導(dǎo)致強度損失射強度降低，導(dǎo)致強度損失Chi=0Chi=0Chi=70Chi=705mm5mm準直管偏離中心點影響織構(gòu)分析與合成的因素未調(diào)好準直管未調(diào)好準直管調(diào)好準直管調(diào)好準直管無散焦修正未修正未修正修正修正極圖旋轉(zhuǎn)5 5過度旋轉(zhuǎn)過度旋轉(zhuǎn)未過度旋轉(zhuǎn)未過度旋轉(zhuǎn)14，16，18和20 得到的結(jié)果相似，比較不同樣品時，這個值應(yīng)固定 球諧函數(shù)階數(shù)：取決于晶體對稱性；極圖數(shù)量；一般采用缺省值Rank of harmonic=26Rank of harmonic=26Rank

10、of harmonic=14Rank of harmonic=14面面目目全全非！非！減少極圖減少一個（減少一個（11-2011-20）極圖）極圖5 5個極圖個極圖減少一個（減少一個（00020002）極圖）極圖5 5個極圖個極圖減少一個（減少一個（10-1210-12）極圖）極圖5 5個極圖個極圖去掉去掉10-1210-12極圖對極圖對處理結(jié)處理結(jié)果影響果影響最小最小3個極圖的合成3 3個極圖合成個極圖合成5 5個極圖合成個極圖合成3 3個極圖絕對不行！個極圖絕對不行！線焦+1準直管5mm5mmChi=70Chi=0衍射峰強度下降衍射峰強度下降3 3倍以上！倍以上！線焦+1準直管點焦+1準直

11、管織構(gòu)標定織構(gòu)標定ODF截面圖分析取向密度最高點的尤拉角取向密度最高點的尤拉角TA18的織構(gòu)00020002極圖極圖GW6GW6l極圖極圖通常將無織構(gòu)標樣的通常將無織構(gòu)標樣的HKHK極密度規(guī)定為極密度規(guī)定為1 1，晶織構(gòu)極密度與，晶織構(gòu)極密度與無規(guī)織構(gòu)的標樣極密度進行比較定出織構(gòu)的相對極密度無規(guī)織構(gòu)的標樣極密度進行比較定出織構(gòu)的相對極密度lODFODF圖圖取向極值點，通常將無織構(gòu)樣的取向密度定為取向極值點，通常將無織構(gòu)樣的取向密度定為1 1，并以此織，并以此織構(gòu)取向密度的定度單位構(gòu)取向密度的定度單位（0002)0002)（-12-17)-12-17)（-12-17)-12-17)GW6GW60413D60413D6l織構(gòu)與管材位置示意圖2424TDADRDGW6根據(jù)極圖和ODF