Textura (cristalografía)

Figuras de polos de textura hechas de gamma-TiAl en una aleación de dos fases alfa2-gamma.

En cristalografía, se entiende por textura la totalidad de las orientaciones de los cristalitos de un sólido multicristalino .

En particular, da como resultado la anisotropía de la deformabilidad mecánica de muchos materiales metálicos ; un ejemplo a menudo citado de esto es la formación de lóbulos durante el embutido profundo de la chapa , así como la anisotropía de las propiedades magnéticas de algunos materiales magnéticos blandos (por ejemplo, una hoja de dínamo orientada a granos ) y materiales magnéticos duros (por ejemplo, B. Alnico anisotrópico , imanes, aleaciones de samario-cobalto , aleaciones anisotrópicas de neodimio-hierro-boro , ferritas magnéticas duras ).

Influencia en las propiedades del material

Propiedades como resistencia , reactividad química , resistencia a la corrosión , tenacidad a la fractura , soldabilidad , comportamiento de deformación , resistencia al daño por radiación y susceptibilidad magnética pueden depender en gran medida de la textura del material y la microestructura asociada. El desarrollo de texturas desfavorables durante la producción o el uso del material puede desarrollar debilidades o provocar fallas. En consecuencia, la consideración de la textura al seleccionar el material y los métodos de formación puede ser de importancia decisiva. Incluso después de una falla del material , la textura resultante puede ayudar a interpretar los datos del análisis de errores.

Si los cristalitos se distribuyen completamente al azar, el material tiene propiedades isotrópicas, i. H. mismas propiedades en todas las direcciones espaciales. Durante los procesos de solidificación, a menudo hay un crecimiento dirigido de los cristalitos, en el caso límite incluso la formación de cristales simples . Las texturas también se crean formando un material como el laminado en frío o el estirado; con materiales magnéticos duros, los cristalitos en polvo se alinean mediante campos magnéticos durante el proceso de sinterización. En los aceros de embutición profunda , la celosía de cristal en forma de cubo se alinea lo más posible de modo que una dirección diagonal espacial del cubo apunte en la dirección de laminación. La hoja de dínamo orientada al grano tiene una textura muy definida con un ángulo de desorientación de menos de 3 °, la textura Goss {110} <100> lleva el nombre de su descubridor. Aquí la dirección magnéticamente fácil, un borde de cubo, apunta en la dirección de rodadura. Una diagonal de superficie del cubo apunta en la dirección transversal.

historia

Aunque el carácter de textura de muchas rocas ya se conocía en el siglo XIX (por ejemplo, la pizarra ), su análisis más detallado recibió un impulso decisivo con el descubrimiento de la difracción de rayos X por Laue en 1912. El proceso de la película permitió inicialmente el mapeo de figuras polares a partir de las cuales las orientaciones preferidas (las denominadas ubicaciones ideales ). Con el desarrollo de detectores de contratubos y el uso de fuentes de neutrones en reactores de investigación , las cifras de los polos podrían determinarse con mucha más precisión. Los métodos más nuevos utilizan detectores 2d, radiación de sincrotrón , detectores múltiples: espectrómetros de masas de tiempo de vuelo y difracción de electrones en microscopios electrónicos de barrido .

En la década de 1960 se desarrolló la descripción cuantitativa de la textura utilizando la denominada función de distribución de densidad de orientación (ODF).

Medición

La orientación de un cristal se puede determinar basándose en la difracción de una onda incidente en los planos de la red . De acuerdo con la ecuación de Bragg , se puede asignar un ángulo a la radiación monocromática incidente y al parámetro de rejilla del plano de la rejilla. Un texturgoniómetro para difracción de rayos X registra los picos de los planos reticulares correspondientes en el espectro 2θ y además rota la muestra en dos ángulos adicionales φ y ω. Con la ayuda de herramientas de software, la tasa de recuento de los espectros se normaliza, se convierte en ángulos de Euler y se calcula la función de distribución de densidad de orientación (ODF). Las figuras polares de estos ODF para los respectivos planos de celosía equivalentes en el sistema de cristal hexagonal se muestran en la imagen . Una intensidad de 1 en la figura del polo corresponde a una distribución sin orientación preferencial. La intensidad de la textura se mide en múltiplos de esta distribución "aleatoria".

Las mediciones de textura por radiación de electrones ( EBSD ) o neutrones son más precisas, pero también más complejas y representan un volumen menor del material.

enlaces web

literatura

  • H.-J. Bunge: métodos matemáticos de análisis de texturas. Akademie-Verlag, 1969.

Evidencia individual

  1. ↑ Liss KD, Bartels A, Schreyer A, Clemens H: Rayos X de alta energía: una herramienta para investigaciones masivas avanzadas en ciencia de materiales y física . En: Texturas Microestructura. . 35, núm. 3/4, 2003, págs. 219-52. doi : 10.1080 / 07303300310001634952 .
  2. ↑ Gottstein, Günter: Fundamentos físicos de la ciencia de los materiales y la tecnología de los materiales . 4ª ed. 2014. Springer, Berlín, Heidelberg, ISBN 978-3-642-36603-1 , págs. 60-69 .
  3. ^ Wenk, Hans-Rudolf, Tomé, CN (Carlos Norberto): Textura y anisotropía: orientaciones preferidas en policristales y su efecto en las propiedades de los materiales . Cambridge University Press, Cambridge 2000, ISBN 0-521-79420-X .