第五章一些先进材料织构概要.ppt

第5章 一些先进材料织构的测量及分析 5.1测量织构的常用方法 通常采用X织构衍射仪测量材料的织构，测量的方法有很多种，例如直接X射线扫描，PHI扫描，测量单张极图，测量多张极图计算ODF等。如果不采用X射线的方法，还有直接观察晶体形貌，腐蚀坑法等。 5.1.1直接X射线法 采用X射线测量材料的织构最为方便，但是这种测量很不精确。一条衍射谱线，上面有很多的衍射峰，采用这种方法，主要是看某一条衍射峰和其它衍射峰强度的比值，一般认为比值越高，此衍射峰所对应面的面织构含量越高。 这种方法所能提供的织构信息是很有限的。只能定性的判断一些已知织构类型材料的织构强弱，如果织构类型比较复杂，则提供的信息量及其有限。甚至得出错误的结果。 例如，采用这种方法根本无法分辩{100}面织构和立方织构。因为这两种织构之间的差异根本无法从{100}面的衍射峰来判断。 5.1.2 PHI扫描法 PHI扫描法实际上是指测量极图上的某一KHI角度上0?——360?上的数据，从测量的峰高和峰宽上来判读织构的强弱。PHI扫描测量的是极图上某一圈的数据。 这种方法虽然也要使用X射线织构衍射仪，但是由于需要测量数据比较少，所以从速度及经济角度都是比较有利的, PHI扫描的测量结果是一条线，所以测量的自由度是1，它所能给出的织构信息仍然很有限，目前，在很多材料织构测量领域，采用的是这种方法。例如超导研究等。 5.1.3其它测量方法 测量极图法 相对与前两种方法，测量极图法具有一定的优越性，这种方法在材料织构测量领域应用也比较广泛。但是测量的极图是一个面，自由度是2，所以它所能给出的材料的织构信息也是不完整的。仍存在有误判的可能性 ODF法 如果要完整地知道材料的织构信息，需要测量多张极图，计算其ODF，采用这种方法得到的织构信息的自由度是3，所以它比较完整地反映织构的信息。 腐蚀坑法 采用这种方法，比较直接，只要在显微镜下观察材料的晶体和腐蚀坑的形貌即可，这里如金刚石经常采用这种方法定性地分析织构。但是这种方法难于给出定量结果 各种测量方法小结 从以上的分析可以看出，为了定量分析材料的织构，一般而言采用测量一张极图或测量多张极图计算ODF的方法结果比较可信，定量分析也比较准确。但是如果确切知道了材料织构类型，从经济角度考虑的话，PHI扫描的方法也有一定实用意义。而X射线直接扫描的方法结果可信程度很有限。 5.2高温超导材料 YBCO(YBaCuO)作为一种高温超导材料，由于其优异的超导性能而为人瞩目。它有可能应用于电缆传输、核电站、微波领域等 5.2.2YBCO织构的测量分析 5.3 NdFeB稀土永磁材料 织构对NdFeB稀土永磁材料性能的影响 NdFeB稀土永磁材料织构的产生原因 一般NdFeB的生产工艺包括工业制粉，磁场取向成型、烧结、热处理、磁化等几个过程。在这几个过程中，磁场取向成型是产生NdFeB材料织构的环节。 磁场取向成型是指在粉末加压成型时同时对粉末材料加外磁场，由于NdFeB具有很高的磁晶各向异性，在外磁场作用下，当粉末单晶的易磁化方向和外磁场平行时粉末单晶的能量最低。在磁场所用下粉末会发生转动，转动的最终结果是产生c轴平行于外磁场的织构。 粉末磁场取向方法有两种，一是磁场方向和加压力方向平行，这种取向方式称为平行取向。 另外一种取向方式是磁场方向和加压力方向垂直，成为垂直取向。 一般而言垂直取向有利于获得较好的织构。而平行取向时，当压力增大到一定程度时，织构反而变坏。 NdFeB稀土永磁材料织构的测量分析 从极图上可以看出，这种材料具有很高的{006}面织构，即大多数晶粒的c轴平行于板面的法线方向，由于NdFeB的c轴是易磁化方向，a轴是难磁化方向，所以这种材料的板法线方向是易磁化方向，而平行于板面各个方向是不易磁化方向，这种材料具有很强的织构。所以有很强的磁各向异性。 5.4金刚石薄膜材料 金刚石薄膜具有热传导率高、硬度高、不导电等一系列优异的物理性质，因而得到了广泛的应用。 织构对金刚石薄膜材料性能的影响 织构对金刚石薄膜性能的影响现在还没有定论，普遍认为，晶界对电子移动和光线传导都具有阻碍作用，并且这种作用和晶界的取向差有一定关系，所以降低晶界密度及晶界的取向差对性能提高有很重要意义。 如果金刚石薄膜中有很强织构的话，必然会对金刚石的性能产生影响。 金刚石薄膜中，由于出现孪晶，110方向是最快的生长方向，所以最后会出现{110}面织构。 5.5其它晶系合金材料织构 钛板内的再结晶织构 钛是工业中最常用的六方系全属。冷轧钛板再结晶后也会出现很强的再结晶织构。 锡板的再结晶织构 锡是一种四方系金属。冷变形锡在室温即可发生再结晶。 总结 定量分析材料的织构，一般而言采用测量一张极图或测量多张极图计算ODF的方