tyypin tekstuuri ilmaistaan {124}<211> ideaalisella orien

taatiolla. S-tyypin tekstuuri on sijoittunut kahden stabii­

lin orientaation (Cu- ja Ms-tyyppien) väliin. Sen pääasial­

linen liukusysteemi on samanlainen kuin näiden kahden sta­

biilin tyypin, joten ne voidaan helposti aktivoida. S-orien- taatiolla on 4 mahdollista variaatiota johtuen sen huonosta symmetriasta. Tärkeimmät leikkausvenymät ovat ec ja e,./41/.

Tekstuuritransitio

Tekstuuritransitioksi kutsutaan tekstuurin muutosta tyypistä toiseen, esim. Cu-tyypistä Ms-tyypiksi. Ilmiöllä ei ole yhteyttä rekristallisaatiossa tapahtuvaan tekstuurin muu­

tokseen. Tekstuuritransitio johtuu liukutasojen ja kaksostu- misen välisestä kilpailusta deformaatiomuotona. Transitioon voidaan vaikuttaa joko seostamalla eli pinousvian pintaener- giaa muuttamalla tai muokkauslämpötilaa vaihtamalla.

Seostamalla riittävä määrä kiinteään liuokseen menevää sopi­

vaa seosainetta saadaan esim. kuparin alkuperäinen Cu-tyyp- pinen tekstuuri muuttumaan Ms-tyyppiseksi. Tämä perustuu seosaineen pinousvian pintaenergiaa alentavaan vaikutukseen.

Esimerkiksi fosforilla voidaan alentaa pinousvian pintaener­

giaa ja aiheuttaa tekstuuritransitio. Lisättäessä 0,76%

fosforia puhtaaseen kupariin muuttuu Cu-tyypin muokkausteks- tuuri Ms-tyyppiseksi. Lisättäessä 0,16% fosforia muokkaus- tekstuuri pysyy vielä puhtaan kuparin kanssa samanlaisena, Cu-tyyppisenä./26/.

Jos pinousvian pintaenergia on pieni, on oktaedraalisen liukumisen välittävä dislokaatio leveä ja se on voimakkaasti sidottu liukutasoonsa. Näin mahdollisuudet ristiliukumiseen ovat vähäiset. Seurauksena on Ms-tyyppinen tekstuuri, joka syntyy joko puhtaalle alkuainemetallille (kuten Ag) tai seokselle, kun pinousvian pintaenergia on riittävän alhai­

nen. Kun pinousvian pintaenergia on suuri, dislokaatio on kapea ja sen mahdollisuudet ristiliukumiseen ovat suuret.

Tällöin muodostuu Cu-tyyppinen tekstuuri.

Ristiliukumisen mahdollisuudet kasvavat myös lämpötilan kohotessa. Näin muokkauslämpötilan kohottaminen vaikuttaa tekstuurin muodostumiseen samalla tavalla kuin pinousvian pintaenergian alentaminen seostuksella./46/.

Myös kappaleen geometria ja muokkausprosessi yhdessä vaikut­

tavat tekstuuriin. Harvoin kappaleessa saadaan homogeeninen tekstuuri läpi koko rakenteen, vaan tekstuuri vaihtelee esi­

merkiksi seinämän eri osissa. Tämä johtuu siitä, ettei kap­

pale muokkaudu samalla tavalla joka kohdasta. Näin voi syn­

tyä suuria tekstuurin vaihteluita./40/.

Lisäksi tekstuurin muodostukseen vaikuttavat lähtötekstuuri ja lähtöraekoko. Nämä vaikuttavat myös lopullisen liukusys- teemin valintaan muuttamalla keskinäisen sopeutumismallin olosuhteita/41/. Eri lähtörakenteilla päädytään täysin eri­

laisiin lopputekstuureihin.

1.3 4 Rekristallisäätiotekstuurin muodostuminen

Seuraavassa käsitellään rekristallisäätiotekstuurin syntyä, yleisimpiä rekristallisaatiotekstuureita pkk-metalleilla sekä tekstuuritransitiota.

Hehkutettaessa muokattua rakennetta rekristallisaatiossa syntyneet rakeet muodostavat orientaation, joka poikkeaa muokkaustekstuurista, mutta on siitä kuitenkin riippuvainen.

Muokkausrakenteen orientaatiot kiertyvät uuteen asentoonsa tietyn suunnan kautta. Pkk-metalleilla tämä kierto on yleen­

sä 30-40° <lll>-akselin ympäri, kuparin kiertymäksi annetaan yleensä 30°/23/.

Rekristallisäätiotekstuurin muodostukseen vaikuttavat samat tekijät kuin itse rekristallisaatioon. Näitä käsiteltiin aiemmissa kappaleissa. Tärkein rekristallisäätiotekstuurin

tyyppiin vaikuttavista tekijöistä on muokkaustekstuurin laatu. Pkk-metallien rekristallisaatiotekstuurit jaetaan karkeasti kahteen pääryhmään; kuutioiliseen ja R-tekstuu- reihin.

Kuutiollinen tekstuuri syntyy puhtaille pkk-metalleille, joilla on Cu-tyyppinen muokkaustekstuuri. Kuutiollinen teks­

tuuri on hyvin voimakas ja sen kasvunopeus on erittäin suu­

ri.

Kuutiollinen tekstuuri on tyypillistä voimakkaasti valssa­

tulla kuparilla ja alumiinilla. Se vaikuttaa huomattavasti näiden materiaalien syväveto-omainaisuuksiin ja korvanmuo- dostukseen. Tästä syystä kuutiollista tekstuuria, sen muo­

dostumista ja estämistä on tutkittu paljon viimeisten vuosi­

kymmenien aikana. Vielä ei ole päästy yksimielisyyteen, miksi kuutiollisen tekstuurin kasvunopeus on niin suu­

ri. /47/ .

Kuutiollinen tekstuuri voidaan ilmaista ideaaliorientaatiol- la {100}<001>. Kuvassa 33 on tyypillinen kuutiollisen teks­

tuurin napakuvio.

(b) (a)

Kuva 33. Kuutiollisen tekstuurin tyypillinen (a) (111)- ja (b) (200)-napakuvio./45/.

Kuutiollisen orientaation rakeet ydintyvät yleensä transi- tionauhoista. Tämä johtuu niiden liukusysteemien

geometrias-ta, jotka ovat aktiivisia kuutio11isissa kiteissä valssauk­

sen aikana./47/.

Yleensä alumiinilla ja useimmilla kuparilaaduilla kuutiolli- set kiteet ovat erottuneita ympäristöstään suurenkulmanra- jalla. Tämän alkuperää ei tarkasti tiedetä. Jossain tapauk­

sissa se saattaa liittyä alkuperäiseen raerajaan, mutta yleisimmin sen uskotaan muodostuvan deformaation aikana.

Nes'in mukaan mekanismissa peräkkäisten raerajojen liikku­

vuus saattaa aiheuttaa kaartuvan transitionauhan luhistumi­

sen yksittäisiksi suurenkulmanrajoiksi. Suurenkulmanraj an hyvän liikkuvuuden takia nopea kasvu on mahdollista./48/.

Kuutiollisen ytimen venyneen muodon ansiosta kasvugeometria on edullisempi kuin tavallisella pistemäisellä ytimellä.

Kasvaneet rakeet ovat vahvasti venyneitä. Vaikka kasvu on olennaisesti isotrooppista, suurin raerajan liike on koh­

tisuorassa valssaussuuntaan, jolloin suuri määrä matriisia tuhoutuu. Kuvassa 34 näkyy muokkausrakenteeseen ydintynyt kuutiollinen rae.

10

Kuva 34. Muokkausrakenteeseen ydintynyt kuutiollinen rae.

/47/.

Puhtaassa kuparissa ja alumiinissa kuutioilisilla kiteillä on yleensä suuri etu aikaisesta muodostumisesta, joten ne hallitsevat myös lopullista tekstuuria.

Kuutiollista tekstuuria voidaan estää seuraavassa esitetyin keinoin. Yleensä jähmeässä liuoksessa olevat vieraat atomit heikentävät kuutiollista tekstuuria. Samalla rekristallisaa- tio vaikeutuu ja lopullinen raekoko pienenee. Kuparilla on havaittu selvä yhteys kuutiollisen tekstuurin vaikeutumisen ja rekristallisäätion estymisen välillä. Esimerkiksi 0,002%

fosforia estää kuutiollisen tekstuurin synnyn kokonaan kupa­

rissa. Syy tähän on fosforin suurempi vaikutus ytimen kas­

vuun kuin ytimen syntyyn. Ensin syntyneiden ytimien hidas kasvu antaa lisäaikaa myöhemmin ydintyvien kasvulle. Näin keskimääräinen raekoko hehkutuksen jälkeen pienenee noin 1/3 puhtaan kuparin raekoosta./2 6/.

Toisen faasin partikkelit voivat edistää kuparin rekristal- lisaatiota ja ydintymistä viereisen matriisin alueella, mis­

sä on suuri dislokaatiotiheys. Rekristallisoituneet rakeet sulkevat sisäänsä satunnaisen tai estyneen valssaustekstuu- rin komponentin ja näin ne kilpailevat kuutiollisen tekstuu­

rin kanssa sitä lopulta heikentäen. Yleisen havainnon mukaan kuutiollinen tekstuuri heikkenee epäpuhtauksien määrän, etenkin raudan lisäyksen mukaan./47/.

Voimakkaasti deformoidussa kuparissa esiintyy usein leik- kausnauhoja. Muokatussa rakenteessa olevat leikkausnauhat heikentävät huomattavasti kuutiollista tekstuuria. Tämä joh­

tuu kahdesta mekanismista. Ensimmäisen mukaan leikkausnauhat pilkkovat venyneet kuutiolliset sellit pienemmiksi mennes­

sään niiden sisään. Pienemmät sellit ovat edullisempia pul­

listumalla tapahtuvalle ydintymiselle. Toisen mekanismin mu­

kaan ydintyminen tapahtuu leikkausnauhaan tai sen viereen.

Tällöin ytimellä on lähes satunnainen orientaatio.

Leikkausnauhoihin vaikuttaa yleisesti lähtöraekoko. Nauhat muodostuvat mieluiten isojen rakeiden sisälle, joten suuri raekoko estää kuutiollista tekstuuria.

R-tyypin tekstuuri ei ole stabiili perustekstuuri pkk-metal- leille, mutta se esiintyy näillä usein. R-tekstuuri on lähellä S-tyypin muokkaustekstuuria, joten sitä kutsutaan nimellä ”retained rolling texture” eli säilynyt valssaus- tekstuuri. Kuitenkin harvoin R-tekstuuri on täysin pidät­

tynyttä , jolloin sitä voisi täysin verrata lähtötekstuuriin.

Tällöin laaja-alainen toipuminen on tapahtunut ydintymisen ollessa tukahtuneena/52/. Muissa tapauksissa ydintyminen ja kasvu vaikuttavat R-tekstuuriin. Koska tämä tekstuuri on samanlainen muokkaustekstuurin kanssa, todennäköisesti ydin­

tyminen tapahtuu joko raerajoilla tai transitionauhojen ulkopuolella. R-tyypin orientaatiota ei voida esittää yhden ideaaliorientaation avulla. Yleisiä raportoituja R-tyypin tekstuureja ovat {412}<121> ja {123}<634>./49/.

R-tekstuuria on havaittavissa etenkin alumiinilla, jolla

In document Epätasainen rakenne kupariputkissa (sivua 52-57)