电子背散射衍射(EBSD)提供的基本信息相对简单:
在每个分析点处进行晶格的相识别和3D取向的确认 EBSD技术基于这两个主要信息,还可以提供许多额外的微观结构测量,如下所示。 EBSD技术的性能取决于多种因素,包括:样品制备、扫描电子显微镜、电子束参数、EBSD检测器和软件以及样品本身。 尽管如此,下表给出了EBSD技术的数据和性能的一般指示:
大多数EBSD分析都是全自动的,可以从样品表面的光栅区域快速收集相位和取向数据。 然后,该数据用于以相分布图或取向分布图的形式重建微观结构,并可以从该数据中提取更多信息。
外观。 EBSD通常用于绘制样品中相的分布,并测量相的面积分数。 区分不同的相,这些相可以仅基于晶体学差异,也可以包含化学信息(来自能量色散光谱仪,EDS)。 典型的输出是相分布图,每个相对应的面积百分比,如下面的变形火成岩示例所示。 EBSD还可以与EDS结合使用,以帮助识别样品中的未知相(例如沉淀物)。 这种“相位识别”方法非常快,但需要合适的相数据库,因此它本身并不是真正的相位识别。
质地。 晶体取向数据是EBSD技术最基本的输出,因此,它是测量纹理(也称为晶体首选取向)的理想技术。 EBSD速度快,可提供空间分辨信息,以便我们可以确定样品中的纹理如何变化,这使得EBSD比其他纹理分析方法(如XRD或中子衍射)更具优势。 然而,EBSD只能提供样品表面的纹理测量,除非与原位切片方法结合使用。 织构测量是一系列样品类型的典型分析方法,特别是在金属加工行业和地质科学中,晶体优先取向 (CPO) 用于推断特定滑移系统的启动)。以下示例显示了增材制造的 Ti64 合金中的 -Ti 纹理,由极图表示。
粮食。 EBSD取向映射提供了有关晶体取向的空间分辨信息,从中可以得出严格的晶粒尺寸和形状。 这些信息包括:
晶粒尺寸、晶粒形状、形貌、晶粒平均取向、晶粒内部取向变化、孪生比,所有这些信息都可以绘制成下图的地图,如下图所示,或者进行严格的统计分析。 基于EBSD数据的晶粒分析具有广泛的应用:从金属和合金加工的质量控制到纳米级表面涂层的晶粒结构。 最新的EBSD后处理软件能够重建置换相变前高温相的晶粒结构(例如,马氏体钢中的原始奥氏体晶粒)。
晶界。 通过EBSD的取向测量,还可以得出有关样品晶界的详细晶体学信息。 这使得EBSD比其他技术更具优势,因为它提供了关于晶界性质的完整信息和完美的统计数据。 从EBSD图中得出的晶界信息包括:
晶界取向差异信息晶界旋转轴晶界迹线(可以使用3D-EBSD测量晶界界面的全取向)特殊晶界识别(例如,孪晶或重合位置,晶格晶界(CSL))完整的晶界长度统计以下示例图像来自变形和热处理后的Al-MG合金。 反极图显示了低角度晶界 (2° 5°) 的旋转轴,在 <111> 轴上有明显的偏析。 方向错差大于 2° 且旋转轴在 <111 > 5° 以内的晶界标记为红色。 晶体学和空间信息的这种结合突出了这样一个事实,即这种特殊的小角度晶界,优先在视场的最低晶粒中形成,可能由初始取向控制。
应变。 许多EBSD分析用于表征和量化样品中的应变。 虽然弹性应变可以通过高分辨率EBSD(HR-EBSD)分析来测量,但EBSD更常用于表征塑性应变。 这可以通过多种方式实现:
局部晶格取向梯度(例如,KAM 测量) 几何必要位错 (GND) 密度、晶内取向偏差、晶内取向散射、小角度晶界边界分布、 用EBSD研究变形和应变在许多不同的应用中很常见,但对于研究破坏和裂纹扩展特别有用。 例如,下图说明了双相钢样品中裂纹尖端的塑性变形。