9. Текстура. Полюсные фигуры

9.1. Понятия текстуры

Различные ориентировки кубической элементарной ячейки относительно направления оси проволоки изображены на рисунке. Например, для кубического металла можно получить различные положения кубической элементарной ячейки кристаллической решетки по отношению к одному или нескольким условным направлениям, предположим, к продольной оси проволоки, т. е. она может быть различно к ним ориентирована. Ориентировку можно описать, либо указав углы, которые образуют три кубические оси (ребра куба) с осью проволоки, либо определив, какое направление кристалла располагается параллельно оси проволоки. Последний метод предпочитают в тех случаях, когда в направлении оси проволоки располагается какое-нибудь низкоиндицированное направление кристаллической решетки, например <110> или <111>.

Рис. 50. Различные ориентировки кубической элементарной ячейки

Уже тогда, когда хотят представить ориентировку одного отдельного кристалла, чтобы облегчить пространственное воображение, в кристаллографии применяют метод проекции. Таким методом является изображение на сфере проекций. Кристалл представляют себе помещенным в центр сферы и продолжают нормали кристаллических граней до их выхода на поверхность сферы. Таким образом, каждую кристаллическую грань, а также и каждое кристаллическое направление (например, кристаллическую ось) можно представить точкой на сфере. Так, ориентировку кубического кристалла наглядно изображают с помощью точек выхода кубических осей. Таким же образом ориентировку можно показать с помощью внешнего некристаллографического направления, допустим, продольного направления кристалла в форме штабика.

В техническом материале с бесчисленным множеством кристаллов каждый отдельный кристалл также характеризуется определенной ориентировкой. Естественно, что в этом случае невозможно определить и описать ориентировку каждого отдельного кристалла; и то и другое можно сделать, в общем, только статистически.

Ориентировку кристаллов поликристаллического образца можно изобразить и на сфере проекций, поместив образец в центр сферы проекций и отметив ориентировки точками выхода кубических осей на поверхность сферы.

Ориентировка в поликристаллическом образце может быть статистически беспорядочной, т. е. такой, что кристаллы, число которых должно быть очень большим, встречаются во всевозможных ориентировках в приблизительно равных количествах (причем практически всегда возможны некоторые статистически обусловленные колебания). В этом случае поверхность сферы проекций будет заполнена выходами нормалей приблизительно равномерно. Это не зависит от того, какие плоскости или направления кристалла использованы для изображения, так как вместо нормалей к плоскостям куба для изображения ориентировок на сфере проекций можно брать нормали любых плоскостей кристаллической решетки. Конечно, чтобы не запутаться, при поликристаллическом образце следует изображать на сфере проекций для всех кристаллов плоскости только одного вида.

В противоположность беспорядочной, хаотичной ориентировке можно представить такое расположение кристаллов, при котором все они или многие из них характеризуются упорядоченной ориентировкой. Это делается заметным на сфере проекций благодаря неравномерному распределению точек выхода нормалей плоскостей, которое может зайти так далеко, что будут заполнены только небольшие, узко ограниченные области. В случае полного совпадения ориентировок всех кристаллов нормали будут выходить на поверхность сферы только в нескольких точках, как в случае одного единственного кристалла.

Совокупность ориентировок кристаллов в поликристаллическом образце называется текстурой. Это название еще не указывает на то, существует ли упорядоченная или хаотичная ориентировка. Однако в противоположность этому первоначальному значению с течением времени все более складывалась привычка употреблять название «текстура» в более узком смысле, когда кристаллы ориентированы не хаотично, а более или менее одинаково. Говорят также о предпочтительной кристаллической ориентировке, преимущественной ориентировке или об одинаковом кристаллическом направлении. Чем более подобны ориентировки кристаллов, тем сильнее и четче текстура.

Следует еще указать на то, что одинаковые кристаллические ориентировки встречаются не только у металлов. Их часто можно найти в органическом и неорганическом мире. Органические волокна всех видов (шелк, волосы, мускулы, нервы) обнаруживаются четко выраженное одинаковое направление составляющих их элементов, которые, конечно, в высокомолекулярных материалах представляют собой макромолекулы, а не кристаллы. Структуры неорганической химии (цинковая обманка, асбест, горные породы) также обнаруживают преимущественные ориентировки. Даже искусственное получение ориентировок возможно не только в металлах. Так, например, можно из пластически деформируемого протяжкой хлорида серебра получить нить, текстура которой совпадает с текстурой протянутой металлической проволоки.