ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
3
Лабораторная работа
РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
ПРЕИМУЩЕСТВЕННЫХ ОРИЕНТИРОВОК (ТЕКСТУР)
Цель работы: ознакомиться с основами определения кри-
сталлографических направлений при преимущественной ориенти-
ровке кристаллитов.
Приборы и принадлежности: рентгеновский аппарат ДРОН-
3М; поликристаллический образец.
ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Текстура – это преимущественная ориентация отдельных зе-
рен в поликристалле или молекул в твердых телах (аморфных, по-
лимерах), а также в жидких кристаллах.
Текстура возникает в тех случаях, когда имеется преимущест-
венная направленность внешних сил, действующих на тело. Она
возникает практически при всех технологических воздействиях на
материал. Например, при затвердевании расплава –
это направление
отвода тепла, при электролизе – направление электрического тока, в
случае пластической деформации – направления изменения разме-
ров. Текстура может образовываться даже при прессовании порош-
ков.
В случае кристаллических материалов наличие текстуры при-
водит к тому, что зерна в них ориентированы не хаотично, а распо-
лагаются так, что вдоль некоторых внешних направлений
или плос-
костей располагаются определенные кристаллографические направ-
ления или плоскости некоторого количества кристаллов, состав-
ляющих поликристалл.
Текстура приводит к тому, что поликристаллические материа-
лы становятся анизотропными, так как нарушается хаотическая ори-
ентировка кристаллов, которая определяла одинаковое среднестати-
стическое значение свойств в любом направлении.
Знание текстуры позволяет рассчитать свойства поликристал-
лического
материала из свойств монокристаллов. В ряде случаев
текстура благоприятно влияет на эксплуатационные и технологиче-
ские свойства материалов. Иногда текстуру, наоборот, стараются
устранить, чтобы получить изотропный материал.
4
Определение кристаллографических направлений
аксиальной текстуры
Все многообразие текстур классифицируют в соответствии с
симметрией пространственного распределения ориентировок зерен.
Простейший вид текстуры – волокнистая, или аксиальная (не-
ограниченная, или осевая) текстура – характеризуется тем, что опре-
деленные кристаллографические равноценные направления типа
〉〈uvw
, называемые осью текстуры, во всех зернах параллельны
некоторому внешнему направлению (оси ориентировки). Рентгено-
грамма металла с идеальной волокнистой структурой должна быть
аналогична рентгенограмме, снятой с вращающегося монокристал-
ла, ось вращения которого имеет те же индексы, что и ось текстуры.
На рентгенограмме, снятой с такого образца, образуются отдельные
интерференционные (текстурные) максимумы.
Ориентацию зерен в текстурированном поликристалле можно
изобразить с помощью прямой фигуры (ППФ – прямая полюсная фи-
гура), т. е. гномостереографической проекции определенного семей-
ства плоскостей {hkl} во всех зернах поликристалла на выбранную
плоскость образца. На рис. 1 ось текстуры параллельна плоскости
проекций, а угол оси текстуры с нормалью к отражающим плоско-
стям составляет
ρ
.
Текстура конусного волокна (спиральная) характеризуется тем,
что направления
〉
〈
uvw
образуют вокруг оси ориентировки кониче-
скую поверхность с углом полураствора
ϕ
. Если 0=ϕ , то получа-
ется аксиальная текстура, при
D
90=
ϕ
текстуру называют кольцевой.
Такой текстурой может обладать ориентированные пленки металла,
напыленного на трубчатые изделия. ППФ спиральных текстур по-
хожи на ППФ аксиальной текстуры, но ширина «полосы» возмож-
ных ориентировок равна
ρ
2 , где
ρ
– угол, образуемый
〉〈uvw
и
нормалью к плоскости (HKL).
Лабораторная работа Определение кристаллографических направлений
аксиальной текстуры
РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
ПРЕИМУЩЕСТВЕННЫХ ОРИЕНТИРОВОК (ТЕКСТУР) Все многообразие текстур классифицируют в соответствии с
симметрией пространственного распределения ориентировок зерен.
Цель работы: ознакомиться с основами определения кри- Простейший вид текстуры – волокнистая, или аксиальная (не-
сталлографических направлений при преимущественной ориенти- ограниченная, или осевая) текстура – характеризуется тем, что опре-
ровке кристаллитов. деленные кристаллографические равноценные направления типа
Приборы и принадлежности: рентгеновский аппарат ДРОН- 〈uvw〉 , называемые осью текстуры, во всех зернах параллельны
3М; поликристаллический образец. некоторому внешнему направлению (оси ориентировки). Рентгено-
грамма металла с идеальной волокнистой структурой должна быть
ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ аналогична рентгенограмме, снятой с вращающегося монокристал-
Текстура – это преимущественная ориентация отдельных зе- ла, ось вращения которого имеет те же индексы, что и ось текстуры.
рен в поликристалле или молекул в твердых телах (аморфных, по- На рентгенограмме, снятой с такого образца, образуются отдельные
лимерах), а также в жидких кристаллах. интерференционные (текстурные) максимумы.
Текстура возникает в тех случаях, когда имеется преимущест- Ориентацию зерен в текстурированном поликристалле можно
венная направленность внешних сил, действующих на тело. Она изобразить с помощью прямой фигуры (ППФ – прямая полюсная фи-
возникает практически при всех технологических воздействиях на гура), т. е. гномостереографической проекции определенного семей-
материал. Например, при затвердевании расплава – это направление ства плоскостей {hkl} во всех зернах поликристалла на выбранную
отвода тепла, при электролизе – направление электрического тока, в плоскость образца. На рис. 1 ось текстуры параллельна плоскости
случае пластической деформации – направления изменения разме- проекций, а угол оси текстуры с нормалью к отражающим плоско-
ров. Текстура может образовываться даже при прессовании порош- стям составляет ρ .
ков. Текстура конусного волокна (спиральная) характеризуется тем,
В случае кристаллических материалов наличие текстуры при- что направления 〈uvw〉 образуют вокруг оси ориентировки кониче-
водит к тому, что зерна в них ориентированы не хаотично, а распо- скую поверхность с углом полураствора ϕ . Если ϕ = 0 , то получа-
лагаются так, что вдоль некоторых внешних направлений или плос-
костей располагаются определенные кристаллографические направ- ется аксиальная текстура, при ϕ = 90 D текстуру называют кольцевой.
ления или плоскости некоторого количества кристаллов, состав- Такой текстурой может обладать ориентированные пленки металла,
ляющих поликристалл. напыленного на трубчатые изделия. ППФ спиральных текстур по-
Текстура приводит к тому, что поликристаллические материа- хожи на ППФ аксиальной текстуры, но ширина «полосы» возмож-
лы становятся анизотропными, так как нарушается хаотическая ори- ных ориентировок равна 2ρ , где ρ – угол, образуемый 〈uvw〉 и
ентировка кристаллов, которая определяла одинаковое среднестати- нормалью к плоскости (HKL).
стическое значение свойств в любом направлении.
Знание текстуры позволяет рассчитать свойства поликристал-
лического материала из свойств монокристаллов. В ряде случаев
текстура благоприятно влияет на эксплуатационные и технологиче-
ские свойства материалов. Иногда текстуру, наоборот, стараются
устранить, чтобы получить изотропный материал.
3 4
