取向關係(orientation relationship)
當一個晶體變成另一個晶體——或一個新相在母相內長出——子相通常不會以隨機的角度出現。它會承襲一個確定的角度連結:新晶體的某些特定晶面與晶向,會和舊晶體的某些特定晶面與晶向對齊。這個固定的角度連結,就是取向關係。它像照片沖洗出來時,相對於底片維持一個特定的取向,而不是隨便旋轉一個角度。
取向關係以「哪些晶面、晶向保持平行」來陳述。對鋼裡的麻田散鐵,庫朱莫夫-薩克斯(Kurdjumov-Sachs)關係是 {111}gamma 平行於 {110}alpha-prime,且 <1-10>gamma 平行於 <1-11>alpha-prime——FCC 母相的最密堆積面落在 BCC 子相的最密堆積面上,兩者各自的一個最密堆積方向保持平行。另一個很接近的是西山-瓦瑟曼(Nishiyama-Wassermann)關係。這些都不是巧合:它們讓界面上的原子錯配最小,使母相與子相之間的邊界盡可能共格(吻合)。
取向關係是相變機制的指紋——你能從中判讀原子是靠剪切重排(位移型)還是靠擴散重新分類;今天更可用電子背向散射繞射(EBSD)或選區電子繞射直接量測。它也決定了從一個母相取向能長出幾個晶體學上等價的子相變體(彼此以對稱相關的複本),這又決定了相變後材料的織構與內部結構。
在淬火鋼中以 EBSD 量測數千片麻田散鐵的取向,會發現它們相對於原沃斯田鐵晶粒並非隨機,而是密集落在庫朱莫夫-薩克斯關係 {111}gamma 平行於 {110}alpha-prime 附近的少數幾個變體上——這正是剪切型相變留下的取向指紋。
取向關係:子相的特定晶面/晶向與母相平行(如鋼中 KS 關係 {111}gamma 平行 {110}alpha-prime),是相變機制的指紋。
取向關係不是巧合,而是為了讓母相與子相界面的原子錯配最小、界面盡量共格;它同時是判讀相變機制(剪切型還是擴散型)的指紋。