電子背散射衍射(EBSD)提供的基本資訊相對簡單:
在每個分析點處進行晶格的相識別和3D取向的確認 EBSD技術基於這兩個主要資訊,還可以提供許多額外的微觀結構測量,如下所示。 EBSD技術的效能取決於多種因素,包括:樣品製備、掃瞄電子顯微鏡、電子束引數、EBSD檢測器和軟體以及樣品本身。 儘管如此,下表給出了EBSD技術的資料和效能的一般指示:
大多數EBSD分析都是全自動的,可以從樣品表面的光柵區域快速收集相位和取向資料。 然後,該資料用於以相分布圖或取向分布圖的形式重建微觀結構,並可以從該資料中提取更多資訊。
外觀。 EBSD通常用於繪製樣品中相的分布,並測量相的面積分數。 區分不同的相,這些相可以僅基於晶體學差異,也可以包含化學資訊(來自能量色散光譜儀,EDS)。 典型的輸出是相分布圖,每個相對應的面積百分比,如下面的變形火成岩示例所示。 EBSD還可以與EDS結合使用,以幫助識別樣品中的未知相(例如沉澱物)。 這種“相位識別”方法非常快,但需要合適的相資料庫,因此它本身並不是真正的相位識別。
質地。 晶體取向資料是EBSD技術最基本的輸出,因此,它是測量紋理(也稱為晶體首選取向)的理想技術。 EBSD速度快,可提供空間分辨資訊,以便我們可以確定樣品中的紋理如何變化,這使得EBSD比其他紋理分析方法(如XRD或中子衍射)更具優勢。 然而,EBSD只能提供樣品表面的紋理測量,除非與原位切片方法結合使用。 織構測量是一系列樣品型別的典型分析方法,特別是在金屬加工行業和地質科學中,晶體優先取向 (CPO) 用於推斷特定滑移系統的啟動)。以下示例顯示了增材製造的 Ti64 合金中的 -Ti 紋理,由極圖表示。
糧食。 EBSD取向對映提供了有關晶體取向的空間分辨資訊,從中可以得出嚴格的晶粒尺寸和形狀。 這些資訊包括:
晶粒尺寸、晶粒形狀、形貌、晶粒平均取向、晶粒內部取向變化、孿生比,所有這些資訊都可以繪製成下圖的地圖,如下圖所示,或者進行嚴格的統計分析。 基於EBSD資料的晶粒分析具有廣泛的應用:從金屬和合金加工的質量控制到奈米級表面塗層的晶粒結構。 最新的EBSD後處理軟體能夠重建置換相變前高溫相的晶粒結構(例如,馬氏體鋼中的原始奧氏體晶粒)。
晶界。 通過EBSD的取向測量,還可以得出有關樣品晶界的詳細晶體學資訊。 這使得EBSD比其他技術更具優勢,因為它提供了關於晶界性質的完整資訊和完美的統計資料。 從EBSD圖中得出的晶界資訊包括:
晶界取向差異資訊晶界旋轉軸晶界跡線(可以使用3D-EBSD測量晶界介面的全取向)特殊晶界識別(例如,孿晶或重合位置,晶格晶界(CSL))完整的晶界長度統計以下示例影象來自變形和熱處理後的Al-MG合金。 反極圖顯示了低角度晶界 (2° 5°) 的旋轉軸,在 <111> 軸上有明顯的偏析。 方向錯差大於 2° 且旋轉軸在 <111 > 5° 以內的晶界標記為紅色。 晶體學和空間資訊的這種結合突出了這樣乙個事實,即這種特殊的小角度晶界,優先在視場的最低晶粒中形成,可能由初始取向控制。
應變。 許多EBSD分析用於表徵和量化樣品中的應變。 雖然彈性應變可以通過高解像度EBSD(HR-EBSD)分析來測量,但EBSD更常用於表徵塑性應變。 這可以通過多種方式實現:
區域性晶格取向梯度(例如,KAM 測量) 幾何必要位錯 (GND) 密度、晶內取向偏差、晶內取向散射、小角度晶界邊界分布、 用EBSD研究變形和應變在許多不同的應用中很常見,但對於研究破壞和裂紋擴充套件特別有用。 例如,下圖說明了雙相鋼樣品中裂紋尖端的塑性變形。