晶體取向反極圖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集方法

摘要：晶體的取向可以用極圖和反極圖來(lái)表征。正極圖的數(shù)據(jù)采集方法被廣泛應(yīng)用，就是通過(guò)織構(gòu)附件獲得某一晶面的衍射強(qiáng)度在樣品中的空間分布，推知某一晶面在樣品中的空間分布，由此獲得晶體的取向信息。然而從未有反極圖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量方法的報(bào)道。本文大膽地提出了反極圖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量方法，期待獲得大家的認(rèn)可，推廣及應(yīng)用。

反極圖是一種極射赤面投影表示方法。與極圖的差別在于，極圖是各晶粒中{HKL}晶面在試樣外觀坐標(biāo)系（軋面橫向、法向、軋向）中所作的極射赤面投影分布圖，而反極圖是各晶粒對(duì)應(yīng)的外觀方向（軋面橫向、法向、軋向）在晶體學(xué)取向坐標(biāo)系中所作的極射赤面投影分布圖。由于兩者的投影坐標(biāo)系與被投影的對(duì)象剛好相反，故稱為反極圖。因?yàn)榫w中存在對(duì)稱性，故某些取向在結(jié)構(gòu)上是等效的。對(duì)立方晶系，晶體的標(biāo)準(zhǔn)極射赤面投影圖被{100}、{110}和{111}三個(gè)晶面族極點(diǎn)分割成24個(gè)等價(jià)極射赤面投影三角形。立方晶系的反極圖用單位極射赤面投影三角形[001]-[011]-[111]表示，如圖1(a)所示。六方晶系和斜方晶系的反極圖坐標(biāo)系和投影三角形的選取方法分別如圖1（b、c）所示。圖2繪出的是冷軋65-35黃銅板軋向（a）、軋面法向(b)和橫向(c)的反極圖。用反極圖描述織構(gòu)比較直觀，容易作定量處理，便于與材料的物理和力學(xué)性能聯(lián)系。用一張反極圖就能定量地表示出絲織構(gòu)的內(nèi)容，因此反極圖對(duì)研究絲織構(gòu)是一種很好的方法。但是，在一張反極圖上不能同時(shí)反映板織構(gòu)軋面和軋向的取向。因此，當(dāng)用反極圖表示板織構(gòu)內(nèi)容時(shí)，必須分別測(cè)繪軋向、軋面法向和橫向三個(gè)反極圖，如圖2(a)、（b）、（c）所示。

圖1 立方系(a)、六方系(b)和斜方系(c)的極射赤面投影三角形

圖2 冷軋65-35黃銅板(a)軋向、(b)軋面法向和(c)橫向反極圖

然后再綜合分析三個(gè)反極圖，判定各種織構(gòu)組分。從圖2(a)可以看出，（112）的軸密度是1.5,（001）的軸密度是1.39,它們的軸密度是最高的和較高的，<112>和<001>取向與軋向平行；圖2(b)表明，{011}和{111}晶面與軋面平行；圖2（c）指出，與橫向平行的主要是<111>取向，同時(shí)還有<011>取向。綜合分析可以判定，在冷軋65-35黃銅中存在(011)[2-11]、（111）[1-21]和(011)[100]三種織構(gòu)組分。

以上是對(duì)反極圖最經(jīng)典的描述，上面的字都認(rèn)識(shí)，但從學(xué)生自學(xué)角度和教師教學(xué)角度，要理解悟透這方面的專業(yè)知識(shí)是相當(dāng)困難的。下面是陳亮維用自己的理解重新描述這些專業(yè)知識(shí)，供大家參考。

表征晶體的取向就是要獲得哪些晶面與樣品的表面平行，哪些晶向與樣品的軋向（或某一參考方向）一致，哪些晶向與樣品的橫向一致。用數(shù)學(xué)描述為獲得（hkl)∥ND，[uvw]∥RD,[rst]∥TD。樣品軋面法向的反極圖揭示的信息就是表示（hkl)∥ND，樣品軋向[uvw]∥RD,樣品橫向[rst]∥TD。

如果按上面對(duì)反極圖的理解，就很容易設(shè)計(jì)出反極圖的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集方法。以金屬軋制樣品為例，用軋面為觀察面按普通X射線粉末衍射方法獲得軋面對(duì)應(yīng)的衍射數(shù)據(jù)，用常規(guī)分析法觀察到所有衍射峰對(duì)應(yīng)的晶面都與軋面平行；用與軋向垂直的剖面為觀察面做普通粉末衍射實(shí)驗(yàn)，就能獲得與軋向一致的晶向；用與橫向垂直的剖面為觀察面做普通粉末衍射實(shí)驗(yàn)，就能獲得與橫向一致的晶向。如果軋向剖面或橫向剖面的面積太小，就可以用相同的樣品多堆積好幾層來(lái)增加衍射面積獲得較強(qiáng)的衍射信號(hào)。

反極圖的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法將在下文講解。