Текстура (кристаллографическая)

У этого термина существуют и другие значения, см. Текстура.

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

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.

Классификация текстур по характеру расположения решетки отдельных кристаллитов

Качественно вид текстуры определяется характером расположения решетки отдельных кристаллитов в поликристаллическом материале относительно внешних осей образца. Различают аксиальную, плоскостную и полную текстуру.

Аксиальная текстура

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

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

Фактическое распределение ориентации зерен (в образце, подвергнутому 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 нее. Такая текстура называется текстурой отжига. ^[2]

Текстуры роста

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 путем.

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

Текстуры деформации

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)

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

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 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

См. также

• Рентгеноструктурный анализ.
• Дифракция отраженных электронов.
• Оптическая микроскопия.

Примечания

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. — 14350 экз.