第7章 背散射电子衍射

晶粒尺寸及形状的分析
传统的晶粒尺寸测量依赖于显微组织图象中 晶界的观察。自从EBSD出现以来，并非所有晶 界都能被常规浸蚀方法显现这一事实已变得很清 楚，特别是那些被称为“特殊”的晶界，如孪晶 和小角晶界。因为其复杂性，孪晶显微组织的晶 粒尺寸测量就变得十分困难。由于晶粒主要被定 义为均匀结晶学取向的单元，EBSD是作为晶粒 尺寸测量的理想工具。
第7章 背散射电子衍射
（EBSD ）
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EBSD技术特点：

(1) 继X射线衍射和电子衍射之后又一种微区物相 分析方法。 (2) 晶体取向分析功能（微区织构分析）。 (3) EBSD分析速度快(每秒钟可测定800-1000个 点) ，计算机控制自动采集数据。所以在晶体结构 及取向分析上既具有透射电镜（微区）的特点又 具有X射线衍射（整体）统计分析的特点。 (4) EBSD样品制备简单。 EBSD技术正在材料科学研究中得到广泛应用。


背散射电子衍射仪的基本构成
基本要求：一台扫描电子显微 镜和一套EBSD系统。 EBSD硬件部分通常包括一台高 灵敏度的CCD摄像机和一套用来花 样平均化和扣除背底的图像处理系 统。
背散射电子衍射仪结构图
背散射电子衍射原理
a 菊 池 线 的 形 成
O 点 非 弹 性 散 射
球 形 子 波 的 波 源
I
EBSD花样
EBSD花样与晶体取向的关系
EBSD的图形种类
通过电子束在样品表面进行线扫描或面扫描 采集数据，进而可得到 1. 取向成像图（OIF图） 2. 极图和反极图 3. 取向(差)分布函数 根据EBSD图可以在很短时间内获得样品的晶体 学信息：晶体织构和界面取向差；晶粒尺寸及形 状分布；晶界、亚晶及孪晶界性质分析；应变和 再结晶的分析；相鉴定及相比率计算等。
取向成像图
多晶钛变形量前的晶粒取向 多晶钛变形量后的晶粒取向
奥氏体不锈钢的取向成像图
极图和反极图
极图
反极图
取向分布函数图（ODF图）
表示在取向空 间内不同取向 的分布密度
金刚石薄膜ODF图
Ф
φ1
{100} {411}
φ2=45°
{111} {122} {011}
不同甲烷浓度条件下沉积的金刚石薄膜织构
φ1 {100}
φ2=45°
Φ {211} {111}
{122}
{011}
不同温度条件下沉积的金刚石薄膜织构
双 相 钢 物 相 与 晶 体 取 向
FCC
BCC
奥氏体不锈钢晶粒的不同取向
EBSD测量的是 样品中每一点的取 向，所以可以获得 不同点或不同区域 的取向差异，从而 可以研究晶界或相 界等界面，如图中 任意画一条线，就 可得到沿此线的取 向差分布。
晶粒尺寸分析
奥氏体不锈钢的晶粒尺寸统计
界面性质分析

在得到EBSD整个扫描区域相邻两点之间的 取向差信息后，可对所有界面的性质进行 确定。例如：亚晶界、相界、孪晶界、特 殊界面等。
Ni基超合金中的孪晶界
孪晶界(红线表示)的分布图
应变量大小的测定
习题：

1. 简述背散射电子衍射花样是如何形成的？ 2. 背散射电子衍射技术的主要应用有哪些？ 3. 取向成像图上的盲点是如何形成的？