D0I:10.13374/j.issn1001053x.2003.02.014 第25卷第2期 北京科技大学学报 Vol.25 No.2 2003年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2003 无间隙原子钢冷轧板织构的快速检测 陈冷毛卫民冯惠平余永宁 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要介绍了基于X射线二维探测器织构的快速检测原理.以无间隙原子钢冷轧板织构 的检测为例，用常规织构的检测结果作为参照标准，分析了各种X射线二维衍射条件对计算 取向分布函数的影响.实验表明，用二维探测器可以同时采集多个极图的数据，合理减少样 品转动，织构的检测仅需几分钟时间，且织构的检测结果与用传统X射线衍射法的一致. 关键词无间隙原子钢：织构：二维探测器：快速检测 分类号TG115.22 无间隙原子(Interstitial Free,简称IF)钢是汽 射信息对晶体取向分布函数的影响，提出了基于 车薄板用钢中大量使用的先进材料.F钢在热 X射线二维探测器的F钢板织构的快速检测方 轧、冷轧和退火过程中形成的不同类型织构会导 法 致其塑性应变比产生明显差异，其中y纤维织构 有利于F钢获得优异的深冲性能".因此，快速 1织构的表征和二维衍射原理 检测织构，通过控制工艺参数调整织构组分，对 于研究织构与性能的关系十分重要，但是，实验 通常用极图或ODF表征织构例.根据Bunge 室用传统X射线衍射法检测织构需要较长时间， 定义的ODF,织构可以用下式表达： 不能满足织构的研究和开发需要.多年来，人们 fe,西，)-222 crT(o.西，) (1) -u-1w-1 通过各种办法试图减少织构的检测时间.简化极 由式(I)可知，ODF可以表达成无穷级数.理 图或反极图和低阶织构系数方法)，以及多个探 论上lr应该取无穷大，但实际上l通常取有限 测器方法均在一定程度上减少了织构的检测时 的数值.显然，ln影响ODF精度，lnax愈大则ODF 间，但是由于采集衍射数据太少，无法计算出高 精度愈高.用传统X射线衍射法检测织构时， 质量的取向分布函数(Orientation Distribution x一般取22，此时C”是由124个元素组成的数 Function,.简称ODF),因此很难准确地换算材料 组.织构的全部信息都包含在数组C之中. 的相关性能. 图1是二维探测器采集衍射数据的示意图(a) 20世纪90年代问世的X射线二维探测器使 和F钢板衍射环的实时图像(b),传统的X射线 传统的点或线衍射记录（零维或一维）改成平面 探测器（如能谱探测器或位敏探测器等）采集衍 衍射记录（二维），大幅度地提高了衍射数据的采 射数据时，需要探测器或样品的附加转动才能采 集数量与采集速度，为获得高质量的ODF提供了 集足够的衍射数据以计算ODF,因此织构的检测 足够的衍射数据.近年来，国内外学者相继开展 需要较长的时间.而X射线二维探测器可以实时 了X射线二维探测器衍射原理、多晶衍射和极 采集512×512或1024×1024个衍射数据，由二维 图测量等研究.本文以无间隙原子钢冷轧板的 探测器的尺寸或二维探测器到样品的距离，可以 织构检测为例，以实验室用传统X射线衍射法织 同时采集衍射锥的全部或大部分衍射数据，根据 构检测的结果为参照标准，分析了X射线二维衍 二维探测器与入射X射线的角度关系，二维探测 器记录的可以是圆、椭圆、抛物线和双曲线等.因 收稿日期20020504 陈冷男，38岁，副教授 此，将二维探测器转动到适当的衍射角位置，就 *国家自然科学基金资助课题No.50171014) 可以一次采集多个晶面的极图数据，迅速获得足第 ￾￾卷 第 ￾期 ￾￾￾￾年 ￾月 北 京 科 技 大 学 学 报 ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ 一￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ 无 间隙原子钢冷轧板织构 的快速检测 陈 冷 毛 卫 民 冯 惠平 余永 宁 北 京科技大学材料科学 与工 程学院 ， 北 京 飞￾￾￾￾ 摘 要 介绍 了基 于 ￾ 射线二 维探 测器 织 构 的快速 检测原理 ￾ 以无 间隙原子钢 冷轧板织构 的检测为 例 ， 用 常规织 构 的检测结 果作为参照 标准 ， 分析 了各种 ￾ 射线二 维衍射条件对 计 算 取 向分 布 函 数 的影 响 ￾ 实验 表 明 ， 用 二 维探 测 器可 以 同时采集 多个极 图 的数据 ， 合理 减少样 品转 动 ， 织构 的检测仅需几 分 钟 时 间 ， 且 织 构的检测 结 果 与用 传统 ￾ 射线衍射 法 的一致 ￾ 关键 词 无 间隙原 子 钢 ￾织构 ￾二 维探测器 ￾快速检测 分 类号 ￾￾ ￾￾￾ ‘ ￾￾ 无 间 隙原子 ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾， 简称 ￾￾钢 是汽 车 薄板 用钢 中大 量 使 用 的先进材料 ￾ ￾ 钢 在 热 轧 、 冷 轧和 退 火过 程 中形成 的不 同类 型织 构会 导 致 其 塑 性应 变 比产 生 明显 差 异 ， 其 中￾纤 维 织 构 有 利 于 ￾ 钢 获 得优 异 的深 冲 性 能 ’￾ ￾ 因此 ， 快速 检 测 织 构 ， 通 过 控 制 工 艺参 数调 整 织 构组 分 ， 对 于研 究织 构与 性 能 的关 系十 分 重要 ￾ 但 是 ， 实验 室用 传 统 ￾ 射 线衍 射 法 检测 织 构 需要 较长 时 间 ， 不 能满 足 织 构 的研 究 和 开 发需 要 ￾ 多年 来 ， 人们 通 过 各种 办法试 图减 少织构 的检测 时 间 ￾ 简化 极 图或 反 极 图和 低 阶织构系数 方法，司 ， 以及 多个探 测 器方 法“，均 在一 定程度上减 少 了织 构 的检测 时 间 ， 但 是 由于 采集 衍 射数 据 太 少 ， 无 法 计 算 出高 质 量 的 取 向 分 布 函 数 ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ， 简称 ￾￾￾￾ ， 因此 很难 准 确地 换算材料 的相 关性 能 ￾ ￾￾世 纪 ￾ 年代 问世 的 ￾ 射 线 二 维探 测 器 使 传 统 的 点或 线 衍射 记 录 ￾零维 或 一 维 ￾改成平 面 衍 射记 录 ￾二 维￾ ， 大 幅度 地 提 高 了衍射数 据 的采 集数量 与采集速度 ， 为获得 高质量 的￾￾￾提供 了 足够 的衍 射 数 据 ￾ 近 年 来 ， 国 内外 学 者 相 继 开 展 了￾ 射 线 二 维探测 器 衍射 原理￾ 、 多 晶衍射“，和 极 图测 量‘碉等研 究 ￾ 本 文 以无 间隙原子钢 冷 轧板 的 织 构检测 为例 ， 以实验 室用 传 统 ￾ 射 线衍 射 法 织 构检 测 的结果 为参 照 标 准 ， 分 析 了￾ 射 线二 维衍 射信 息对 晶体取 向分布 函数 的影 响 ， 提 出 了基 于 ￾ 射线 二维 探 测 器 的 ￾ 钢 板 织 构 的快速检 测 方 法 ￾ ￾ 织 构 的表 征 和 二 维衍 射 原 理 通 常用 极 图或 ￾￾￾表 征 织 构 ”、 ￾ 根 据 ￾￾￾￾￾ 定 义 的 ￾￾￾ ， 织 构可 以用 下 式表 达 ‘￾ ￾ ￾叭 ， 叭仇￾￾ 与 斌￾ 乏艺 艺口 ·刀 ’ ￾癸￾，必 ，价￾ ￾、 ￾ 如 · ￾￾‘ ￾ 收稿 日期 ￾￾￾￾刁￾刁￾ 陈冷 男 ， ￾ 岁 ， 副 教授 ￾ 国家 自然科学基金 资助 课题困。 ￾ ￾￾ ￾￾ ￾ 由式 ￾ 可 知 ， ￾￾￾ 可 以表 达 成 无 穷 级 数 ￾ 理 论 上蝙应 该取 无 穷大 ， 但 实 际上 ￾￾ 通 常 取 有 限 的数值 ￾ 显 然 ， 猛 影 响 ￾￾￾精度 ， 几￾ 愈大 则 ￾￾￾ 精度 愈 高 ’￾ ￾ 用 传 统 ￾ 射 线 衍 射 法 检 测 织 构 时 ， ￾ 一般取 ￾ ， 此 时曰 ’ 是 由 ￾￾ 个 元 素 组 成 的数 组 ￾ 织 构 的全 部 信 息都包 含在 数 组 ￾之 中 ￾ 图 ￾是二 维探 测器 采集衍射 数据 的示意 图￾ 和 ￾ 钢 板 衍 射 环 的实 时 图像 ￾￾ ￾ 传 统 的 ￾ 射 线 探 测器 ￾如 能谱探 测器 或位 敏 探 测器 等￾采 集 衍 射 数据 时 ， 需要探 测器 或样 品 的附加 转 动才 能采 集 足够 的衍射 数据 以计 算 ￾￾￾ ， 因此 织 构 的检测 需 要 较长 的时 间 ￾ 而 ￾ 射线 二 维 探 测 器 可 以实 时 采集 ￾￾￾￾ ￾￾￾或 ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾个 衍射 数 据 ， 由二 维 探测 器 的尺 寸或 二 维探 测 器 到样 品 的距 离 ， 可 以 同时采集衍射锥 的全 部或 大 部 分衍 射 数据 ￾ 根据 二 维探 测器 与 入射￾射 线 的角度 关系 ， 二 维探测 器 记 录 的可 以是 圆 、 椭 圆 、 抛物 线 和双 曲线等 ￾ 因 此 ， 将 二 维 探 测 器 转动 到适 当 的衍 射 角位 置 ， 就 可 以一 次 采集 多个 晶面 的极 图数据 ， 迅速获得 足 ＤＯＩ：１０．１３３７４／ｊ．ｉｓｓｎ１００１－０５３ｘ．２００３．０２．０１４