晶体织构

晶粒的排列结构

晶体在形成过程中，例如金属材料冷热加工和塑性成型过程中，多晶体中的各晶粒就会沿着某些方向有序排列，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，因而出现在这些方向上取向几率显著增大的现象，这种现象称为择优取向或择尤取向，或称之为织构，即晶体织构。

简介

为了具体描述织构(即多晶体的取向分布规律)，常把择优取向的晶体学方向(晶向)和晶体学平面(品面)跟多晶体宏观参考系相关连起来。这种宏观参考系一般与多晶体外观的几何特征相关连，譬如丝状材料一般采用轴向，板状材料多采用轧面及轧向。多晶体在不同受力情况下，会出现不同类型的织构。轴向拉拔或压缩的金属，往往以一个或多个结晶学方向平行或近似平行于轴向，这种织构称为丝织构或纤维织构。

理想的丝织构往往沿材料流变方向对称排列，其织构常用与其平行的晶向指数来表示。在某些锻压和压缩等的多晶体材料中，晶体往往以某一晶面法线平行于压缩力轴向，此类择优取向称为面织构，常以{HKL}来表示。轧制板材的晶体，既受拉力又受压力，因此除某些晶体学方向平行轧向外，某些晶面还平行于轧面，此类织构称为板织构，常以HKL}来表示。

为了直观地表示这种多晶体在空间的择优取向性，必须把这种微观取向分布的位置、角度、密度分布与材料的宏观坐标系(拉丝及纤维的轴向，轧板的轧向、横向及板面法向)联系起来。通过材料宏观的外观坐标系与微观取向的联系，就可直观地了解多晶体微观的择优取向特性。

织构的表达

x射线晶体学中，织构表示方法有多种，如晶体学指数表示法、直接极图法、反极图法以及晶体三维空间取向分布函数法等。为了表示织构的强弱及漫散程度，常采用平面投影的方法，最常用的是极射赤道平面投影法。晶体在三维空间中取向分布的三维极射赤道平面投影称为极图，极图分直接极图和反极图。此外还有等面积投影法，得到等面积投影极图。

直接极图亦称为正极图，它是把多晶体中每个晶粒的某一低指数晶面(hkl)法线相对于宏观坐标系(轧制平面法向ND、轧制方向RD、横向TD)的空间取向分布，进行极射赤道平面投影来表示多晶体中全部晶粒的空间位向。把放置在投影球心的多晶试样中每个晶粒的某一(hkl)晶面法线与投影球面的交点，都投影在标明了试样宏观方向ND、RD、TD的赤道平面上之后，把极点密度相同的点连线，形成等极密度线，这便形成了可表示出织构强弱和漫散程度的极图。

应用

理想多晶体中各晶粒的取向分布是无规律的，故在宏观上表现出“各向同性”。而实际的多晶体材料往往存在有与其制备及加工成形过程有关的择优取向，即各晶粒的取向朝一个或几个特定方位偏聚的现象，这种组织状态称为织构。如材料经拉拔、轧制、挤压、旋压等压力加工后，由于塑性变形中晶粒方位转动、变形而形成形变织构；退火后又产生不同于冷加工状态的退火织构(或再结晶织构)：铸造材料具有某些晶向垂直于模壁的组织特点，电镀、真空蒸镀、溅射等方法制备的薄膜材料也表现出特殊的择优取向。

不仅金属，在陶瓷、天然岩石、天然和人造纤维材料中都存在织构，所以说择优取向在多晶材料中几乎是无所不在的，要想制造完全无序取向的多晶倒是件困难的事。织构使多晶体的物理、力学、化学性能发生各向异性，这种性质有时是有害的，如冷轧钢板的择优取向，使用它制成的冲压件出现“制耳”和厚度不匀以致折皱的疵病；而有时又是有益的，如冷轧硅钢片经适当退火得到的“高斯织构”有利于减小磁损，织构还可以作为一些材料的强化方法加以利用。因而测定织构并给它一定的指标是材料研究的一个重要方面，多年来x射线衍射是揭示材料织构特征的主要方法。

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