电子背散射衍射技术在晶界工程中的应用

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1、电子背散射衍射技术在晶界工程中的应用【摘要】在简要介绍晶界工程(GBE)的起源、分类和定义的基础上，归纳了电子背散射衍(EBSD)技术在GBE研究领域的应用。重点讨论了基于EBSD技术的晶界特征分布(GBCD)测定取向差法、低指数晶界面测定单一截面迹线法和晶界面特征分布(GBPCD)测定五参数法。最后，就晶界工程相关基础研究对EBSD技术提出的新要求做了展望。【关键词】EBSD晶界工程Abstract:Basedonabriefintroductiontograinboundaryengineering(GBE),theapplicationsofelectronback

2、scatterdiffraction(EBSD)techniqueinGBEissummarized.EBSD?assistedmis?orientationmethodforthedeterminationofgrainboundarycharacterdistribution(GBCD),singlesectiontracemethodfortheanalysisofloetermethodforthemeasurementofgrainboundaryplanecharacterdistribution(GBPCD)arediscussedsignificantly

3、.Finally,thechallengestoEBSDtechnique,evokedbythefundamentalresearchrelevanttoGBE,areprospected.Keyigrationrate)时发现，在300℃条件下，∑5和∑7这类低∑重位点阵(coincidencesitelattice，简称CSL)［2］晶界的迁移速率是一般大角度晶界迁移速率的一百倍左右。这一结果很快引起人们的普遍关注，并在上世纪六、七十年代出现了一个利用双晶技术来研究晶界特性的热潮。到上世纪八十年代中期，大量的研究结果［3］表明，相比于一般大角度晶界，低∑?CSL晶界

4、在某些方面表现出一些特殊性能，如低的扩散率和轻微的晶界偏聚以及由此而引起的低的晶界滑动率、高的晶界开裂阻力、低的晶界硬化率和低的电阻率等特性。因此，P(tracenormalpassesmatchingpoles)关系。不难理解，那些其晶界面和{111}处在同一个晶带里的非共格∑3晶界同样存在TNPMP关系。因此，准确地讲，存在TNPMP关系的∑3晶界不一定是共格的，但共格∑3晶界一定存在TNPMP关系。相反，那些其晶界面不与{111}处在同一个晶带里的非共格∑3晶界不存在TNPMP关系。当然，在判定是否存在TNPMP关系的时候，必然有一个角度偏差极限的问题。通常晶界迹线

5、的法线在±3°内［17］穿过重合的{111}极点被判定为存在TNPMP关系。Randle法是一种矢量运算法。如图3所示，用T表示晶粒A和晶粒B之晶界迹线矢量。对于共格∑3晶界，T和{111}晶面法线矢量N的点积为零，对于非共格∑3晶界，则T和N的点积不为零，即T·N=0(共格)；T·N≠0(非共格).(4)图2in)显而易见，RD，而其他地方的投影点数远小于MRD。在具体的分析中，EBSD软件系统可以根据轴角对特征把一幅mapping测得的晶界数据分成若干组，对每一组数据（具有相同取向差的一组晶界数据）进行如下相同分析。首先，测出每一条晶界迹线在试样坐标系中的矢量表达，并

6、进一步通过已测得的取向差方面的数据把这一矢量转换到相邻两个晶粒的晶体学坐标系里。其次，在确定的晶体学投影面内（通常选择（001）为投影面），画出每一条晶界迹线所包含的可能的晶界面法线球面极点投影在（001）晶面内的晶带大圆。显然，在同一取向差的晶界中，如果大部分晶界面处在{h0k0l0}晶面上，就意味着大部分晶界迹线处在该晶面上，大部分晶界迹线的晶带大圆必然通过投影面内的{h0k0l0}点。这样，在（001）投影面内，包含{h0k0l0}在内的单位面积内的投影点数就明显高于MRD，而其他地方则低于MRD。因为定量上的需要，在此引入一个五参数函数λ(Δg,n)。其物理意义是

7、：在某一晶体学投影面内，以MRD为单位的所有投影点的值表示了被分析样品的晶界面特征分布（GBPCD）。容易理解，上述处理只适用于数量百分比（numberfraction）的GBPCD。如果要对各晶界面的面积百分比（areafraction）进行统计分析，情形图5连续截面法测定GBPCD示意图（参见文献［19］）图6轧制退火黄铜的［110］/10°～60°的晶界面特征分布。所有晶界法线的球面极点均投影在晶体学空间的（001）晶面上，图中的黑色方块代表［110］晶轴（参见文献［20］）要复杂得多。尽管从体视学原理可知，用二维情形下