六方晶系钛合金织构测定与分析

六方晶系钛合金织构测定与分析西安交通大学材料物理系西北有色金属研究院测试分析中心张晖刘竞艳提要钛的晶体学织构及表示织构对性能的关系尤拉环调整及参数选择影响织构分析与合成的因素结论六方晶系的晶面和晶向指数六方晶系的晶向指数和晶面指数取a1，a2，c为晶轴，而a1轴与a2轴的夹角为120度，c轴与a1，a2轴相垂直。但这种方法标定的晶面指数和晶向指数，不能显示六方晶系的对称性，同类型晶面和晶向，其指数却不相雷同，往往看不出他们的等同关系。对六方晶系采用a1，a2，a3及c四个晶轴，a1，a2，a3之间的夹角均为120度晶向指数标定——移步法和投影法晶体学常数轴比纯钛：c/a=1.5873钛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理论值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}基面滑移面的转移另一原因是{10-10}的层错能比基面低（2）容易进行孪生变形孪晶面{10-12}，{11-21}，{11-22}，{11-24}(10-10)(10-11)11-20(0001）{10-12}{11-22}{11-21}{11-24}孪晶面{10-10}11-20,3个滑移系，2个独立{10-11}11-20,可分解成上下两种滑移，不独立{0001}11-20，3个滑移系，2个独立织构及表示定义择优取向多晶体在其形成过程中，由于受到外界的力、热、电、磁等各种不同条件的影响，或在形成后受到不同的加工工艺的影响，多晶集合体中的各晶粒就会沿着某些方向排列，呈现出或多或少的统计不均匀分布，即出现在某些方向上聚集排列，因而在这些方向上取向几率增大的现象分类丝织构：轴向拉拔或压缩的金属或多晶体中，往往以一个或几个结晶学方向平行或近似平行于轴向，用与其平行的晶向指数UVW表示。面织构：某些锻压、压缩多晶材料中，晶体往往以某一晶面法线平行于压缩力轴向，常以{HKL}表示锻压面晶体板织构：轧制板材的晶体，既受拉力又受压力，因此除以某些晶体学方向平行轧向外，还以某些晶面平行于轧面，常以{HKL}UVW表示。形成原因冷变形金属在再结晶热处理后织构仍不会消除，会形成再结晶织构=F/Acoscos织构对性能的影响制耳深冲用铜板形成制耳而成为废品，浪费材料原因：Cu冷轧退火后形成{100}001织构轧向和横向是001,延伸率40%与轧向成45°是110，延伸率高达70%钛合金各向异性显著！！TDRDTDRDRDTDRDTDRDTD基极平行于应力主轴时，减缓疲劳裂纹扩展速率TDRD主应力轴轧向横向RDTD表示极图板织构极图以轧面为投影面绘制各晶粒中某一{HKL}晶面空间取向分布的极射赤面投影标出轧面法向（N.D)，轧向（R.D)，横向（T.D)的极射赤面投影点极密度等高线1923年德国物理学家提出理想板织构极图取向分布函数（ODF）---突破了极图的局限性极图是在二维平面上投影三维空间晶体取向，不可能包含晶体取向的全部信息。Euler角定义1960年代后期提出Eular角和Eular空间ODF衍射峰选择α-Ti尤拉环调整及参数选择√√√√√选强峰，至少4个，峰间距大，背底明确35.171（10-10）38.456（0002）40.252（10-11）53.093（10-12）63.108（11-20）准直管调整开放式高精度尤拉环尤拉环角角基本衍射几何要求：X射线应照射在倾动chi轴和转动角phi轴的交叉点上光路配置：点焦-----1准直管-----试样----Ni滤波-----0维Lynxeye，开口2mm准直管左右偏离尤拉环中心△2=0.4°△2=0.4°Chi=0°Chi=70°准直管调整至尤拉环中心△2=0°△2=0°Chi=0°Chi=70°通过调整准直管左右螺丝，检验chi=0和70°相同峰位重合情况，重合后，测量几何调整完毕！测量参数Chi=0到70°，步长5°Phi=0到355°，步长5°，连续扫描方式每步测量时间0.5sPhi转动起始点测量左右背底用向导程序WINZARD编制测量文件，在JOB中执行测试时间2.5小时散焦校正准备无织构Ti粉同样条件测试对应极图，转换成rrr文件作散斑强度校正用倾动样品后，尤其是大角度倾动后，掠射角减小，造成焦斑拉长，产生散焦,偏离聚焦状态。0维探测器无法全部接受衍射线，使衍射强度降低，导致强度损失Chi=0°Chi=70°5mm准直管偏离中心点影响织构分析与合成的因素未调好准直管调好准直管无散焦修正未修正修正极图旋转5°过度旋转未过度旋转14，16，18和20得到的结果相似，比较不同样品时，这个值应固定球谐函数阶数：取决于晶体对称性；极图数量；一般采用缺省值Rankofharmonic=26Rankofharmonic=14面目全非！减少极图减少一个（11-20）极图5个极图减少一个（0002）极图5个极图减少一个（10-12）极图5个极图去掉10-12极图对处理结果影响最小3个极图的合成3个极图合成5个极图合成3个极图绝对不行！线焦+1准直管5mmChi=70°Chi=0°衍射峰强度下降3倍以上！线焦+1准直管点焦+1准直管织构标定ODF截面图分析取向密度最高点的尤拉角TA18的织构0002极图GW6极图通常将无织构标样的{HK}极密度规定为1，晶织构极密度与无规织构的标样极密度进行比较定出织构的相对极密度ODF图取向极值点，通常将无织构样的取向密度定为1，并以此织构取向密度的定度单位（0002)1-100（-12-17)1-100（-12-17)1-100GW60413D6织构与管材位置示意图2424TDADRDGW6根据极图和ODF确定织构组成：{-12-17}[-10-10]强度级别10.13(相当于C轴倾斜24°)+{0002}[1-100]强度级别6.72织构测定要细心和耐心（一个样品测试时间约2.5）谢谢！织构密度数值的比较意义大于数值本身，这也是衍射定量分析的共同特点