电子背散射衍射的应用

EBSD系统中自动花样分析技术的发展,加上显微镜电子束和样品台的自动控制使得试样表面的线或面扫描能够迅速自动地完成,从采集到的数据可绘制取向成像图OIM、极图和反极图,还可计算取向(差)分布函数,这样在很短的时间内就能获得关于样品的大量的晶体学信息,如:织构和取向差分析;晶粒尺寸及形状分布分析;晶界、亚晶及孪晶界性质分析;应变和再结晶的分析;相签定及相比计算等,EBSD对很多材料都有多方面的应用也就是源于EBSP所包含的这些信息。

织构及取向差分析

EBSD不仅能测量各取向在样品中所占的比例,还能知道这些取向在显微组织中的分布,这是织构分析的全新方法。EBSD可应用于取向关系测量的范例有:推断第二相和基体间的取向关系、穿晶裂纹的结晶学分析、单晶体的完整性、微电子内连使用期间的可靠性、断口面的结晶学、高温超导体沿结晶方向的氧扩散、形变研究、薄膜材料晶粒生长方向测量

EBSD测量的是样品中每一点的取向,那么不同点或不同区域的取向差异也就可以获得,从而可以研究晶界或相界等界面。

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,严重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。最简单的方法是进行横穿试样的线扫描,同时观察花样的变化。

晶界、亚晶及孪晶性质的分析

在得到EBSD整个扫描区域相邻两点之间的取向差信息后,可进行研究的界面有晶界、亚晶、相界、孪晶界、特殊界面(重合位置点阵CSL等)。

相鉴定及相比计算

相鉴定是指根据固体的晶体结构来对其物理上的区别进行分类。EBSD发展成为进行相鉴定的工具,其应用还不如取向关系测量那样广泛,但是应用于这方面的技术潜力很大,特别是与化学分析相结合。用EBSD进行相鉴定的最简单的应用就是直接区别铁的体心立方和面心立方,这在实践中也经常用到,而且用元素的化学分析方法是无法办到的,如钢中的铁素体和奥氏体。

EBSD与其他衍射技术的比较

X射线衍射或中子衍射不能进行点衍射分析。除了EBSD外,还有其他的点分析技术,主要有SEM中的电子通道花样(SAC)和透射电子显微镜(TEM)中的微衍射(MD),一般认为EBSD已经取代SAC,而TEM中的微衍射(MD)需要严格的样品制备,且不可能进行自动快速测量。

TEM样品制备经常是不方便的,因此EBSD成为极有吸引力的选择。

在原理上,取向测量也能用TEM完成,但事实上,因为TEM制样困难,每个样品上可观察晶粒数很少以及难以与原块状样品相对应,使得EBSD在快速而准确地生成定位取向数据方面成为更高级的方法。TEM只被推荐用于低于EBSD的分辨率极限(即小于0.1?m)的取向测量,也就是纳米(nm)多晶材料和严重变形的结构。

因此,EBSD是X射线衍射和透射电子显微镜进行取向和相分析的补充,而且它还有其独特的地方(微区、快速等)。

总之,EBSD是可以做快速而准确的晶体取向测量的强有力的分析工具。EBSD的主要应用是取向和取向差异的测量、微织构分析、相鉴定、应变和真实晶粒尺寸的测量。


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