晶向、晶面與晶體幾何
晶體取向(crystallographic orientation)
一顆骰子可以用許多方式擺在桌上——不同的面朝上、轉不同的角度。晶體也一樣:它內部的晶格形狀固定,但整顆可以轉到相對外界無數種取向。晶體取向就是精確描述「晶體的軸相對於某個外部參考座標系(例如金屬板的表面或實驗室的牆)指向何方」。
一種常見的簡寫把取向寫成 (hkl)[uvw]:面 (hkl) 平行於某選定表面,方向 [uvw] 沿某選定參考線。例如對輥軋金屬板,(hkl) 是躺在板面內的面,[uvw] 是輥軋方向。更正式地說,取向可用三個歐拉角,或一個把晶體座標系旋轉到試樣座標系的取向矩陣來表示。像電子背向散射繞射這類儀器,能自動量出每一粒微小晶粒的取向。
取向是異向性轉動所繞的樞紐。單晶有一個確定的取向,它的剛度、強度或導電率都與方向有關;多晶則是一片各有取向的晶粒鑲嵌。當這些晶粒取向並非隨機、而是聚集在一起——即織構——整片板材便繼承了方向性,這正是為什麼變壓器裡的矽鋼片會刻意長成某個優選取向。
變壓器用矽鋼被加工成高斯織構,寫作 (110)[001]:{110} 面躺在板面內,易磁化的 [001] 方向沿輥軋方向排列。如此對齊晶粒,能讓板材在使用時更容易磁化,降低能量損耗。
取向 (hkl)[uvw] 把晶體釘定於外部座標系;聚集的取向構成織構。
取向永遠是相對於外部參考而言——它不是晶格的內部性質。實際零件的異向性行為取決於它,這正是織構控制成為工程手段的原因。
又稱
另見