总结：本文华算科技介绍了晶体织构的定义、两类核心分类（丝织构与板织构）、形成原因及三种表征方法，还提及织构对材料性能的影响。通过本文章，读者可以收获晶体织构的本质认知、分类特征、形成机制、表征手段及与材料性能关联的知识。
什么是织构
要理解织构，先从多晶材料的晶粒取向说起：多晶材料（如金属、陶瓷、半导体）由无数微小的晶粒组成，每个晶粒都是一个小单晶，有自己的晶体取向（即原子排列的方向，如[100]、[111]晶带轴方向）。
若晶粒取向完全随机（就像人群随意活动），则材料无织构，性能（如强度、导电性）在各个方向上基本一致（称为各向同性）；
图1：无织构（随机取向）。
若多数晶粒的取向朝着同一个或几个特定方向（就像操场上站立排列的人群），则材料存在晶体织构，性能会随方向变化（称为各向异性）。
图2：晶体织构（丝织构）。
晶体织构是多晶材料中大量晶粒取向呈现统计性择优的现象，是晶粒取向的集体偏好。在晶体学空间中，多晶体取向分布状态明显偏离随机分布的结构，存在取向集中区域，这种取向分布的非随机性即为晶体织构。
晶体织构的分类
根据晶粒择优取向的复杂程度，织构可分为丝织构和板织构两大类，两者在工业材料中最常见，特征差异明显：
图3：丝织构和板织构的示意图。DOI：10.1557/jmr.2017.207。
丝织构
核心特征：所有晶粒的某一特定晶向（如111>、100>）都平行于材料的某一宏观方向（如线材的长度方向、薄膜的厚度方向），但晶粒的其他方向（垂直于该晶向的方向）可以随机转动——像一根绳子上串着无数小磁针，所有磁针的N极都沿绳子方向，但磁针可以绕绳子随意转圈。
图4：丝织构极图。{111}极图中的A1轴与基圆的两个交点处存在高密度极点。三幅极图中均存在高密度圆弧，且每条圆弧均关于A1轴呈轴对称分布。
丝织构会导致材料性能呈现各向异性。例如，具有尖锐 丝织构的铜丝，其轴向的电导率会显著高于径向。这是因为在面心立方晶格中， 是最密排方向，费米面上的电子在该方向迁移时受到声子的散射几率较低，平均自由程更长。各向异性的大小取决于织构的锐度。
板织构
核心特征：晶粒不仅有一个晶向平行于宏观方向（如板材的轧制方向RD），还有一个特定晶面（如{100}、{111}）平行于材料的宏观表面（如板材的轧面的法向ND）——相当于小磁针不仅N极沿绳子方向，还要求磁针的某一平面平行于桌面，取向约束比丝织构更严格。
图5：板织构极图。在三幅极图中均存在多对对称分布的高密度极点；无高密度圆弧。
板织构会导致材料在平面内不同方向（如轧制方向、横向）的性能差异。例如，冷轧钢板的{110}织构会让其轧制方向的屈服强度比横向高，但延展性更低（可通过后续退火调整织构来平衡性能）。
晶体织构是怎么形成的？
织构并非材料天生就有，而是在制备或加工过程中形成的，以下将对其中的两种形成方式进行介绍：
塑性变形加工
这是金属材料中织构最主要的形成原因——当材料受到外力拉伸、轧制、挤压时，晶粒会发生塑性变形（原子排列发生滑移或转动），最终多数晶粒的取向朝着变形阻力最小的方向集中，形成织构。
关键规律：变形量越大，织构越明显（晶粒取向越集中）；变形温度越低（如室温冷轧），织构越稳定（高温下晶粒易再结晶，可能改变织构）。
图6：轧制时，晶粒在外力作用下发生择优排列。
再结晶与相变
当变形后的材料经过退火处理，会发生再结晶（旧的变形晶粒消失，新的无应变晶粒生成）或固态相变，新生成的晶粒会择优取向，形成再结晶织构或相变织构。
关键规律：退火温度和时间决定织构类型——低温短时间退火，织构与变形织构相似；高温长时间退火，易形成新的再结晶织构。
图7：再结晶钛退火过程中织构演变。DOI：10.1007/s11661-020-06071-x。
如何表征晶体织构？
织构是晶粒取向的统计规律，无法用肉眼直接观察，需通过专业仪器表征，常用技术有3类，分别对应不同的分析尺度：
X射线衍射（XRD）
XRD是表征织构最常用的技术，通过测量不同方向的衍射强度，反推晶粒取向的分布，核心方法是极图和反极图：
极图：固定某一晶面（如{111}），测量该晶面在材料宏观空间中不同方向的衍射强度——若强度集中在某一区域，说明多数晶粒的{111}晶面朝向该方向，存在织构；
反极图：固定材料的某一宏观方向（如轧制方向），测量该方向上不同晶向的衍射强度——强度集中的晶向，就是晶粒择优取向的方向；
优势：可分析宏观区域（mm级）的织构，无需破坏样品，操作简单；
局限：无法观察单个晶粒的取向，仅能获得统计规律。
图8：Mg-Zn-Gd合金的极图与反极图，表征合金在受应力过程中再结晶的晶体织构变化。DOI：10.1038/s41598-018-35170-4。
电子背散射衍射（EBSD）
EBSD通常与扫描电子显微镜（SEM）联用，通过扫描样品表面，获取每个晶粒的取向信息，能直观呈现单个晶粒的取向与织构的关系，核心输出是取向成像图（OIM）：
取向成像图（OIM）：用不同颜色代表不同取向的晶粒——若某一颜色的晶粒大面积连续分布，说明该取向是择优取向，存在织构；
优势：可观察微观区域（μm级）的织构，能区分晶粒取向差（相邻晶粒的取向差异），甚至分析织构的形成过程（如变形晶粒到再结晶晶粒的取向变化）；
局限：需样品表面平整（需抛光），非导电样品需镀膜，分析区域较小（通常＜1mm2）。
图9：Mg-Zn-Ca合金再结晶不同时长的EBSD IPF图，表征材料的晶体取向变化。DOI：10.1038/s41598-019-43415-z。
透射电子显微镜（TEM）
TEM（尤其是高分辨TEM和衍射）可分析纳米级小区域的织构，适合研究超细晶粒材料或织构的局部异常：
高分辨成像：观察纳米晶粒的晶格取向，若多数晶粒的晶格条纹方向一致，说明存在织构。
优势：分辨率高（纳米级），可分析原子级的织构细节（如晶粒内部的取向畸变）；
局限：样品需超薄（＜200nm），制备难度大，分析效率低（无法快速统计大量晶粒）。
图10：锌衬底及生长界面的HAADF-STEM、NBED图像。DOI：10.1038/s41467-025-60797-z。可用于分析晶体微区的取向，但对大区域的晶体织构的分析效率较低。
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