高分辨率电子背散射衍射是什么?为什么重要?为什么重要?
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高分辨率电子背散射衍射 (EBSD) 可以测绘样品的残余弹性应变,应力和塑性应变 - 全部来自你现有的EBSD系统采集的数据。

传统EBSD分析

在扫描电镜中进行EBSD分析是一个公认的技术并被用在许多实验室以确定多种类型样品的微结构特征。这种技术通常提供晶粒和晶界取向以及晶格旋转或弯曲。基于晶格参数和/或化学的晶粒识别信息也可以被获得。但是,它没有提供对残余应变,应力或塑性应变证据的任何直接信息。这种常规方法提供了约0.2°的晶体取向角精度和约0.5°的相对错位灵敏度。伴随最近开发的技术,现在可以大大改善这种精确度和灵敏度,因此可以在纳米尺度上可靠地测量很小的晶格转动和应力应变。[1]

高分辨率EBSDHR-EBSD

HR-EBSD技术[2]更进了一步,它提供更深入地了解分析区域的应力应变状态,并提供完整的应变张量和刚体转动信息。这个信息是HR-EBSD的独特之处, 而标准商用的EBSD分析是没有的。HR-EBSD无需购买额外的硬件,以其最简单的形式充分利用现有的SEM-EBSD系统, 从而最大化客户已有的重大投资。这种新技术可以有助于理解在微观或纳米级上的应变特性, 这可以帮助改进设计或理解这样小的结构的失效.

HR-EBSD方法

通过EBSD法进行的应变分析依赖于样品中弹性应变和晶格转动的变化,这些变化系统地导致了整个衍射图案上随后的带轴微小移动和其它特征。如果样品的一个区域被认为是无应

无应变”或几乎是的话,那么它的EBSD图样可以当作参考以用于对比其它图样, 并且在邻近区域的任何变化可归于样品里应变状态的相对变化。简单地说,HR-EBSD方法涉及5个重要的步骤:

1. 采集和存储参考区和测试区的高品质,未像素合并的EBSD图样;

2.设置和提取参考图样和测试图样中感兴趣区域(ROIs)的图像数据;

3.对这些感兴趣区域进行图像过滤和处理;

4. 对参考和测试的ROIs的相应特征互相关以找到一个峰值;

5. 对多套(通常超过20)ROIs重复上述步骤


然后可将峰移与晶体中的扭曲联系起来并且这些反过来可以用于生成在样品区域内弹性应变变化量和晶格旋转的高保真图。应当指出的是,大多数材料的弹性应变局限于小于百分之零点几,这意味着EBSD图样中的变化需要小于在1000中一个像素的移位能被探测到.CrossCourt软件,它使用互相关技术可以提供这种敏感性,它比传统的EBSD分析好80倍。基于EBSD图样偏移测量灵敏度的增加,CrossCourt软件提供高分辨率内核平均错位图(HR-KAMS)的计算。传统EBSD分析所使用的标准霍夫变换的精度是大约0.5度。相比之下,CrossCourt的互相关方法给出精度约0.006度。这种改善是CrossCourt的高分辨率内核平均错位图的基础。下面是一个标准的霍夫图和HR-KAM

1在左侧的标准KAM图中不可见很多细节很容易在右侧HR-KAM图中看到。

CrossCourt 3软件使用示例

1.    围绕一个显微硬度压痕的测量

在硅上制作了一个显微硬度压痕并对其接邻区域采集了EBSD图样,然后用CrossCourt软件处理。对应力,弹性应变,以及晶格转动张量的所有组分进行了计算。一些所得的图示于图2。

2a:正应变图,e11由硅样品上压痕引起。       2b:应力图,s12由硅样品上压痕引起。右手边以GPa标度。

2.     镍基高温合金基体中一个夹杂物周围的晶格转动

高温合金样品含有许多碳化物夹杂物。高质量的EBSD图样在感兴趣的区域采集。所得的晶格转动,以弧度表示在图3中作为w23图。

 总结

开发了新的高角分辨率和灵敏度技术用于检测和测量在EBSD图样由晶格畸变引起的移位现在已经可用。这些技术允许了残余弹性应变测量和定量绘图。此外,完整的应力张量,以及晶格转动可以被测绘。这个数据可以从现有的EBSD数据集导出,这样非常方便并可完整表征微尺度样品。




3:相邻于碳化物夹杂物的晶格转动w23。以弧度标度。