材料織構(gòu)分析原理與檢測(cè)技術(shù)

內(nèi)容概要

晶體學(xué)織構(gòu)及相應(yīng)的各向異性是現(xiàn)代先進(jìn)材料十分重要的特性。本書(shū)介紹了材料宏觀織構(gòu)、微觀織構(gòu)和織構(gòu)快速檢測(cè)的基本過(guò)程和相關(guān)技術(shù)，綜述了工程材料中存在的織構(gòu)類(lèi)型，闡述了織構(gòu)檢測(cè)技術(shù)在生產(chǎn)檢驗(yàn)中的實(shí)際應(yīng)用以及在材料開(kāi)發(fā)研究中的基本分析方法。本書(shū)內(nèi)容側(cè)重于基礎(chǔ)性、實(shí)用性和技術(shù)可操作性。    本書(shū)可作為鋼鐵企業(yè)從事織構(gòu)檢測(cè)人員的技術(shù)參考書(shū)或培訓(xùn)教材；也可作為從事冶金、鑄造、材料研發(fā)、材料加工等專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員在進(jìn)行織構(gòu)檢測(cè)、分析與研究時(shí)的參考用書(shū)；還可作為高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)教師、大學(xué)生或研究生的教學(xué)參考書(shū)。

作者簡(jiǎn)介

　　陳冷，教授，工學(xué)博士。男，1964年出生。先后畢業(yè)于吉林大學(xué)、東北大學(xué)和北京科技大學(xué)，獲材料學(xué)學(xué)士、碩士和博士學(xué)位。2003年在德國(guó)馬克斯-普朗克鋼鐵研究所（Max-Planck-Institut Für Eisenforschung）短期工作。長(zhǎng)期在高校從事科研和教學(xué)工作，現(xiàn)任北京科技大學(xué)材料學(xué)系教授，兼任中國(guó)體視學(xué)學(xué)會(huì)材料科學(xué)分會(huì)常務(wù)理事兼副秘書(shū)長(zhǎng)。

書(shū)籍目錄

1　材料宏觀織構(gòu)原理與檢測(cè)技術(shù)　1.1　晶體取向與多晶體織構(gòu)　　1.1.1　晶體的結(jié)構(gòu)及旋轉(zhuǎn)特性　　1.1.2　晶體取向與晶體學(xué)織構(gòu)　　1.1.3　取向與織構(gòu)的極圖表達(dá)原理　　1.1.4　反極圖原理　　1.1.5　極圖的局限性　1.2　材料宏觀織構(gòu)生成原理　　1.2.1　鑄造織構(gòu)的生成　　1.2.2　粉末燒結(jié)織構(gòu)　　1.2.3　冷變形織構(gòu)的生成　　1.2.4　再結(jié)晶與熱軋織構(gòu)的生成　　1.2.5　二次再結(jié)晶織構(gòu)的生成　　1.2.6　相變對(duì)織構(gòu)生成的影響　　1.2.7　金剛石薄膜織構(gòu)的生成　1.3　材料X射線宏觀織構(gòu)檢測(cè)原理　　1.3.1　X射線衍射基本原理　　　1.3.1.1　X射線衍射的布拉格方程　　　1.3.1.2　X射線衍射強(qiáng)度　　　1.3.1.3　X射線衍射的結(jié)構(gòu)因子　　　1.3.1.4　晶體點(diǎn)陣類(lèi)型所引發(fā)的系統(tǒng)消光　　1.3.2　多晶體極圖的X射線測(cè)量原理　　1.3.3　取向分布函數(shù)的數(shù)學(xué)原理　　　1.3.3.1　極密度分布函數(shù)　　　1.3.3.2　取向分布函數(shù)的數(shù)學(xué)式　　　1.3.3.3　取向分布函數(shù)計(jì)算原理　1.4　材料織構(gòu)的表達(dá)與定量分析方法　　1.4.1　取向空間的劃分　　　1.4.1.1　立方晶系的取向空間　　　1.4.1.2　六方晶系的取向空間　　　1.4.1.3　四方晶系的取向空間　　1.4.2　取向分布函數(shù)截面圖分析　　1.4.3　取向分布函數(shù)取向線分析　　1.4.4　織構(gòu)組分分析　1.5　宏觀織構(gòu)定量分析　　1.5.1　常見(jiàn)的取向分布函數(shù)截面圖分析　　1.5.2　材料織構(gòu)變化過(guò)程的取向線分析　　　1.5.2.1　冷軋織構(gòu)分析　　　1.5.2.2　再結(jié)晶織構(gòu)分析　　　1.5.2.3　不均勻織構(gòu)分析　　1.5.3　織構(gòu)組分分析實(shí)例　　1.5.4　織構(gòu)與材料宏觀性能的定量關(guān)系　　　1.5.4.1　多晶體取向分布函數(shù)與性能的線性定量關(guān)系　　　1.5.4.2　金屬材料屈服行為與織構(gòu)的關(guān)系　　　1.5.4.3　材料磁致伸縮行為與織構(gòu)的定量關(guān)系　　　1.5.4.4　材料織構(gòu)與性能定量關(guān)系的唯象理論　1.6　宏觀織構(gòu)測(cè)量技術(shù)　　1.6.1　X射線測(cè)角器的結(jié)構(gòu)與工作原理　　1.6.2　織構(gòu)試樣的制備與安放　　1.6.3　實(shí)測(cè)極圖數(shù)據(jù)的整理　　1.6.4　板材織構(gòu)檢測(cè)數(shù)據(jù)示例　　1.6.5　取向分布函數(shù)測(cè)量與計(jì)算精度的評(píng)價(jià)　參考文獻(xiàn)2　材料微觀織構(gòu)及電子背散射衍射技術(shù)　2.1　電子背散射衍射（EBSD）技術(shù)的發(fā)展過(guò)程與應(yīng)用現(xiàn)狀　　2.1.1　EBSD技術(shù)發(fā)展過(guò)程簡(jiǎn)述　　2.1.2　EBSD技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)的比較　　　2.1.2.1　侵蝕法　　　2.1.2.2　SEM下的單個(gè)取向分析技術(shù)　　　2.1.2.3　TEM下的取向測(cè)定技術(shù)　　2.1.3　EBSD技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用現(xiàn)狀　2.2　EBSD技術(shù)相關(guān)基礎(chǔ)簡(jiǎn)述　　2.2.1　取向的各種表示法及其數(shù)據(jù)操作　　　2.2.1.1　取向的數(shù)字表示法　　　2.2.1.2　各種取向表示法之間的關(guān)系　　　2.2.1.3　由EBSD數(shù)據(jù)算出的織構(gòu)與X射線法算出的織構(gòu)的差異　　2.2.2　取向差及取向關(guān)系　　　2.2.2.1　同種晶粒間的取向差　　　2.2.2.2　不同相之間的取向關(guān)系　　2.2.3　界面法線晶面指數(shù)的測(cè)定　2.3　電子背散射衍射測(cè)試技術(shù)及原理簡(jiǎn)介　　2.3.1　EBSD的硬件　　2.3.2　EBSD測(cè)量的主要原理　　　2.3.2.1　菊池帶的產(chǎn)生　　　2.3.2.2　取向標(biāo)定原理　　　2.3.2.3　菊池帶自動(dòng)識(shí)別原理　　　2.3.2.4　EBSD分辨率　　　2.3.2.5　花樣（或圖像）質(zhì)量IQ、花樣襯度BC與置信指數(shù)CI　　2.3.3　EBSD測(cè)試的操作過(guò)程　　2.3.4　取向顯微鏡及取向成像　　2.3.5　EBSD測(cè)定時(shí)可能出現(xiàn)的問(wèn)題　2.4　電子背散射衍射數(shù)據(jù)的處理　　2.4.1　EBSD數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　　2.4.2　用于取向、織構(gòu)分析的EBSD數(shù)據(jù)處理　　2.4.3　取向差或取向關(guān)系數(shù)據(jù)的處理　　2.4.4　取向成像分析中的其他信息處理　　2.4.5　EBSD數(shù)據(jù)誤差來(lái)源　　　2.4.5.1　樣品坐標(biāo)系確定不當(dāng)帶來(lái)的誤差　　　2.4.5.2　EBSD花樣標(biāo)定不好帶來(lái)的誤差　　　2.4.5.3　EBSD數(shù)據(jù)中的噪聲　2.5　電子背散射衍射技術(shù)在微織構(gòu)分析中的應(yīng)用　　2.5.1　微觀組織的形變不均勻性　　　2.5.1.1　BCC結(jié)構(gòu)低碳鋼壓縮時(shí)的形變不均勻　　　2.5.1.2　FCC鋁錳合金形變后取向差分布對(duì)析出的影響　　　2.5.1.3　金絲球鍵合時(shí)的形變不均勻性及工藝參數(shù)的影響　　　2.5.1.4　第二相粒子周?chē)鷣喚У娜∠蜃兓　?.5.2　金屬靜、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶及相變初期取向　　　2.5.2.1　第二相粒子周?chē)戮Я５娜∠颉　　?.5.2.2　形變強(qiáng)化相變初期（小應(yīng)變量）晶界及形變帶上鐵素體的取向　　　2.5.2.3　HCP鎂合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶初期新晶粒取向特征　　2.5.3　各類(lèi)孿晶的分析　　　2.5.3.1　高錳鋼中形變孿晶變體的確定及其與晶粒取向的關(guān)系　　　2.5.3.2　鎂中拉伸孿晶的確定　　　2.5.3.3　鋁-錳合金退火孿晶取向特點(diǎn)分析　　　2.5.3.4　鍵合銅絲內(nèi)退火孿晶分析　2.6　EBSD分析樣品的制備　　2.6.1　EBSD分析樣品的基本要求及各種拋光方法的特點(diǎn)　　　2.6.1.1　基本要求　　　2.6.1.2　各種拋光法的特點(diǎn)　　2.6.2　EBSD分析樣品的制備方法　　2.6.3　特殊的樣品制備方法　　　2.6.3.1　小樣品的處理　　　2.6.3.2　表面噴碳、金　　　2.6.3.3　聚焦離子束（FIB）技術(shù)　　2.6.4　一些材料的EBSD分析樣品制備方法　參考文獻(xiàn)3　材料織構(gòu)在線檢測(cè)技術(shù)　3.1　織構(gòu)在線檢測(cè)概述　　3.1.1　織構(gòu)在線檢測(cè)的工業(yè)背景　　3.1.2　織構(gòu)在線檢測(cè)的研究歷史　3.2　X射線二維衍射理論基礎(chǔ)　　3.2.1　X射線面探測(cè)器衍射系統(tǒng)　　3.2.2　X射線二維衍射幾何關(guān)系　3.3　織構(gòu)在線檢測(cè)原理與方法　　3.3.1　織構(gòu)在線檢測(cè)原理　　3.3.2　快速采集極圖數(shù)據(jù)及計(jì)算取向分布函數(shù)　　3.3.3　在線采集極圖數(shù)據(jù)及計(jì)算取向分布函數(shù)　3.4　金屬材料織構(gòu)在線檢測(cè)應(yīng)用　　3.4.1　超深沖壓鋼板織構(gòu)快速檢測(cè)　　3.4.2　沖壓鋁板織構(gòu)快速檢測(cè)　　3.4.3　退火鋁板織構(gòu)在線檢測(cè)　　3.4.4　冷軋鋁板織構(gòu)在線檢測(cè)　　3.4.5　深沖壓鋼板塑性應(yīng)變比r值在線檢測(cè)技術(shù)　　3.4.6　沖壓鋁板塑性應(yīng)變比r值的在線檢測(cè)技術(shù)　　3.4.7　多相材料的織構(gòu)檢測(cè)　參考文獻(xiàn)術(shù)語(yǔ)索引

章節(jié)摘錄

　　1　材料宏觀織構(gòu)原理與檢測(cè)技術(shù)　　1.1　晶體取向與多晶體織構(gòu)　　1.1.1　晶體的結(jié)構(gòu)及旋轉(zhuǎn)特性　　1895年德國(guó)物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)了x射線之后，1912年德國(guó)科學(xué)家勞厄用x射線作光源，用晶體作光柵，進(jìn)行照射實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了x射線在晶體中的衍射現(xiàn)象，進(jìn)而間接證明了晶體中的原子或分子呈現(xiàn)規(guī)則排列的特征。運(yùn)用現(xiàn)代高分辨率電子顯微技術(shù)還可以直接觀察到晶體中原子的規(guī)則排列。圖1-1是用高分辨率電子顯微鏡觀察到的鋁晶體中原子規(guī)則排列的情況。鋁原子在晶體結(jié)構(gòu)中的規(guī)則排列表現(xiàn)為，鋁原子沿空間3個(gè)方向做特定平移后又可以移到附近另一個(gè)鋁原子的位置，而且這種平移可以持續(xù)不變地重復(fù)下去，并可以用某種平移的周期性來(lái)描述?！　∪藗冮L(zhǎng)期的研究結(jié)果表明，由原子或原子團(tuán)構(gòu)成的基本結(jié)構(gòu)單元體進(jìn)行三維長(zhǎng)程有序排列而構(gòu)成的一切固體物質(zhì)都是晶體。晶體的諸如物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、幾何形態(tài)等各種性質(zhì)都與其內(nèi)部長(zhǎng)程的周期性結(jié)構(gòu)緊密相聯(lián)?！　【w中原子的周期性排列促成晶體的某些特性與所觀察的方向有一定的聯(lián)系。圖1-2為某三維無(wú)限大的晶體中原子的有序排列結(jié)構(gòu)示意圖。可以看出，長(zhǎng)程有序排列的原子導(dǎo)致晶體性質(zhì)的各向異性，即晶體在不同的方向上具有不同的物理、化學(xué)等性質(zhì)。當(dāng)觀察晶體某性質(zhì)的方向從圖中的方向0轉(zhuǎn)動(dòng)到方向1或2時(shí)（圖1-2），各方向上原子的密度、相對(duì)幾何關(guān)系等排列規(guī)則發(fā)生了改變，因而會(huì)使所觀察的性能也發(fā)生改變，這反映出了晶體性質(zhì)的旋轉(zhuǎn)特性。這種特征起源于晶體三維長(zhǎng)程有序排列的本質(zhì)?！　×硗?，在旋轉(zhuǎn)晶體并改變觀察方向時(shí)，如果旋轉(zhuǎn)到特定的方向，則晶體的某些性質(zhì)可能會(huì)表現(xiàn)出旋轉(zhuǎn)前與旋轉(zhuǎn)后完全相同的特征。晶體的這種特征稱(chēng)為晶體的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性，或簡(jiǎn)稱(chēng)對(duì)稱(chēng)性，即晶體在某幾個(gè)特定方向上所表現(xiàn)出的物理、化學(xué)性質(zhì)完全相同的特征。當(dāng)觀察晶體某性質(zhì)的方向從圖中的方向0平移到方向3時(shí)，方向3上的原子排列規(guī)則與方向1上的相同，因而所觀察的性能在旋轉(zhuǎn)前后不發(fā)生改變。

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