Теория образования текстур в металлах и сплавах
Вишняков Я.Д
Наука, 1979 г.
ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ КЛАССИФИКАЦИИ ТЕКСТУР
Текстура — это преимущественная ориентация отдельных кристаллитов в поликристалле или молекул в твердых телах (аморфных, полимерах и т. п,), а также в жидких кристаллах. Обычно благодаря наличию текстуры в материалах проявляется анизотропия свойств. Относительно поликристаллических образцов говорят, что они обладают текстурой, в том случае, когда кристаллиты расположены не вполне беспорядочно. Это означает, что в образце имеются некоторые направления (или плоскости), вдоль которых располагаются определенные узловые прямые (или плоскости) некоторого количества кристаллитов, составляющих поликристалл.
Существуют четыре основных вида, или способа, классификации текстур.
1. Метод идеальных ориентировок (широко используется в металловедении с 30-х годов нынешнего столетия начиная с работ Вефера, Успенского и Конобеевского, Курдюмова и Закса. Г локера и др. [1—61). При последовательном использовании метода идеальных ориентировок большинство авторов классифицируют все текстуры металлических материалов в трех основных категориях: аксиальные (волокнистые), плоские (ограниченные, типа текстуры листа), смешанные (фиксация двух направлений, как в плоской, плюс элементы аксиальности). При этом в аксиальных текстурах подразделяют целый ряд разновидностей: простые, двойные, конические, спиральные, кольцевые и т. п. 17].
2. Классификация текстур по процессам, происходящим в металле, или видам обработки, вызывающим появление в металле преимущественных ориентировок: текстура прокатки, текстура волочения, текстура рекристаллизации и т. п. Эта классификация полностью аналогична первой по методам представления и анализа текстур, в частности в виде полюсных фигур, которые идентифицируются и расшифровываются с помощью стандартных проекций. Являясь полностью эмпирическим, второй способ классификации текстур несет в себе элементы непоследовательности и эклектизма. Так, согласно этой классификации в одну и ту же категорию могут попадать разные по симметрийным и кристалло-метрическим признакам ориентировки. Например, текстурами
рекристаллизации пазывают и текстуру, унаследовавшую все симметрийные и кристаллографические признаки плоской деформации (ограниченная текстура), и текстуру рекристаллизации проволоки, полученной волочением (аксиальная текстура), и т. п. Отметим, что первый и второй виды классификации детально описаны в оригинальной и монографической литературе, начиная с 1920 г. и по сегодняшний день (первым периодом резкого роста количества работ по получению экспериментальных данных о текстурах в металлических и неметаллических материалах явился период 1920—1930 гг.; вторым периодом являются 1955—1970 гг.— наибольший расцвет рентгеновской текстурдифрактометрии) 18].
3. Единая классификация текстур на основе теории симметрии ведет свое начало с работ Вайсенберга 19], но этот вид классификации ранее, до работ советских авторов 110—12], применялся редко.
Классификация текстур на основе теории симметрии носит достаточно общий характер. Она разрабатывалась с целью радикального упорядочения экспериментов по анализу текстур, количество которых (экспериментов) увеличивается из года в год. Так, общее количество работ по исследованию текстур превысило к 1978 г. пять тысяч. Вместе с тем, наряду с повышением интенсивности и точности исследований (причина — появление новой высокопроизводительной рентгенодифрактометрической аппаратуры), т. е. с увеличением количественных характеристик первичной информации, происходит систематическое и последовательное снижение эффективности отдельных законченных работ. Это выразилось, в частности, в том, что в период 1955—1970 гг. (наибольший расцвет текстурдифрактометрии) относительное ежегодное количество принципиально новых результатов снизилось на несколько порядков в сравнении с той же характеристикой в период 1920— 1935 гг. (период расцвета анализа текстур фотометодом). На данном этапе наиболее ценными являются обобщающие теоретические работы или теоретические работы, создающие модели процессов текстурообразования, причем модели, обладающие значительными эвристическими возможностями. Кроме того, классификация всех возможных текстур на основе теории симметрии (по симметрийным признакам) создает перспективу и реальные предпосылки для использования одинакового подхода при изучении аналогичных объектов и явлений разными специалистами. Это в свою очередь развивает коммуникационные возможности в этой области науки и способствует прогрессу.
Классификация по еимметрийным признакам базируется на результатах использования тех же методов обработки первичной информации, что и два первых способа классификации — используется метод анализа идеальных ориентировок: от полюсных фигур через стандартные проекции. Поэтому реальным результатом применения этой классификации должно быть повышение эффективности экспериментальных работ. В понятие «повышение эффективности» здесь обязательно включается рост информационной ценности результатов отдельных экспериментальных работ и их серий. Последняя (информационная ценность) оценивается с точки зрения воздействия результатов исследования на фундаментальные представления о текстурообразоваиии, на качество производимых промышленностью материалов, полуфабрикатов и изделий, на технологию и т. д. Повышение эффективности указанного типа возможно как за счет более рационального построения плана эксперимента, так и за счет более обоснованного и более тщательпого анализа многочисленных результатов машинной обработки (на ЭВЦМ) первичной информации, в том числе полюсных фигур, и т. н. В главе 3 мы подробно остановимся на разработанной советскими учеными [10—121 логике классификации и способе описания текстур иа основе теории симметрии, на их возможностях и ограничениях.
4. Максимально строгой, обоснованной и последовательной, а также наиболее перспективной представляется нам классификация текстур, а вместе с тем и метод их описания и анализа, непосредственно связанные с восстановлением, анализом и классификацией функций распределения ориентации (ФРО). Это направление развивается благодаря работам советского ученого Виглипа [13], а также работам Вунге [14] и Роя 115].