[发明专利]一种测量金属棒材织构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量金属材料织构的技术，特别涉及一种用于测量金属棒材一类具有曲面形状材料的织构测试技术。

背景技术

棒材一般指横截面形状为圆形、方形、六角形、八角形、曲线形等简单图形、长度相对横截面尺寸来说比较大，并且通常都是以条状尤其是直条状提供的一种材料产品，其中以金属圆形棒材产量最大，用途最广，是工业的基础原材料。除可直接用做桥梁、建筑的受力构件，还大量用于进行机械加工，制造各行各业需要的机械零件、汽车零件等。

采用工业方法制备的金属棒材，一般均有塑性变形过程(如轧制、拉拔、挤压)，易形成织构，且变形量越大，产生的织构越强烈，多晶材料的各向异性越明显。一旦形成织构，特别是对有色金属，通过热处理等工艺很难完全消除，将会保留在最终制品中。织构引起的择优取向会给后续成形加工及产品性能带来问题，但若能有效利用织构也能强化合金，发挥材料潜力。

只有准确测定金属棒材的织构，才能清楚认识织构与力学性能的关系，从而开发出优化的棒材制备工艺路线和获得稳定可靠的力学性能。这对解决棒材组织结构对性能影响存在的问题，充分发挥材料潜力，提高产品质量，具有重要意义。X射线法测定织构的原则是相对宏观坐标系的不同方向上的衍射强度只能是多晶体晶胞数量的反映，其他引起衍射强度变化的因素必须校正。目前X射线测量织构的原理和方法都局限在平板试样上，棒材织构的测定也必须转化成平面试样。

刘振宇等在(二次挤压对SiCp/2009A1复合材料微观结构和力学性能的影响，金属学报，2010；46：pp1121-1127)一文中提到采用X射线衍射仪进行织构分析，检测面取自被检测棒材的横截面，按一般金相试样准备方法磨抛。如果棒材太细，光斑照射出试样，无法检测。如果棒材太粗，则测试结果仅能反映心部的织构状态。此外，横断面测试还有宏观范围不确定的问题。

颜莹在(再结晶对Ni47Ti44Nb9形状记忆合金棒相变和织构的影响，稀有金属，2008；32：pp404-408)一文中提到将棒材纵剖，用线切割取出平面样片，这种方法比较耗费时间，且取样中试样与棒材的宏观座标系方位易出现偏差，导致测试极图杂乱，结果差错。

Yu Wang等在(Texture evolution and flow stress of columnar-grained polycrystalline copper during intense plastic deformation process at room temperature，Materials Science and Engineering A，2011；530：pp418-425)一文中提到采用电子背散射衍射法(EBSD)测定织构，这种方法对试样制备要求更高，试样必须是平面，并要严格进行电解抛光，保持镜面，且不允许有畸变层和残余应力。该法需要长时间的化学腐蚀和精确控制减薄的厚度，试样制备相当困难。另外，EBSD是从微观角度研究少数晶粒的取向关系，宏观代表性和统计性不足，难于预估材料的物理性能。

发明内容

本发明的目的是：提供一种具有曲面形状的金属棒材织构的直接测量方法，即在无损并保持表面原始状态的情况下，利用与棒材表面同曲率半径的无织构同种金属粉末标样，校正散焦及表面形状对X衍射强度的影响，准确测定棒材内部晶体结构产生的衍射强度随空间方位的变化，实现棒材织构的直接测定，有效解决了曲面棒材织构测定的问题，简化操作步骤，提高测试精度和效率。它克服了曲面试样形状对X射线衍射强度影响无法校正的困难，实现对金属棒材织构的精确测定。

为达到以上目的，本发明是采取以下技术方案予以实现的：一种用于测量金属棒材织构的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将600目以下无规分布的同种金属粉末，制成与测试棒材具有相同曲率半径的无织构标样；

(2)利用X射线衍射仪及附带的尤拉环，在相同的测试条件下，测量棒材和标样不同倾动角χ和转动角的衍射强度及

(3)测量无织构标样来补偿织构棒材的散焦及曲面造成的强度变化，从而得到校正强度：

(4)用经过补偿的校正强度来标定极图中的相对极密度，便可绘制出棒材某一晶面{HKL}的极图；

(5)测量多个晶面的极图，由极图的测量数据计算出取向分布函数及完整极图。