EBSD技术入门简介-(晶体学及织构基础-工程材料的织构控制-EBSD的原理及应用、数据处理演示)

（1）取向矩阵G：
u r h 0.7680.5810.268 v s k0.384 0.7530.535 w t l 0.5120.3080.802
（2）Miller指数：{ND}<RD>={hkl}<uvw>={123}<63-4>
（3）Euler角:（φ1 , Φ, φ2)=(301.0°,36.7°,26.7°) （4）轴角对：(n1, n2, n3)θ=(0.842,-0.779,-0.966)48.6°
EBSD技术入门简介-(晶体学及织构基础工程材料的织构控制-EBSD的原理及应用、
数据处理演示)
提纲
1. 晶体学及织构基础 2. 工程材料的织构控制 3. EBSD的原理及应用 4. EBSD数据处理演示
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1. 晶体学及织构基础 2. 工程材料的织构控制 3. EBSD的原理及应用 4. EBSD数据处理演示
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（4）三维X射线显微分析技术 • 测量块状样品内部的晶体结构及取向
– 用晶体衍射的方法
• 需要一个高能量的同步辐射X射线设备
– ESRF, Hamburg （德国汉堡）
• 对块状材料三维微观结构的完整表征
– 10mm厚 铝样品 – 2mm厚 钢样品
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织构分析测试技术的比较
X射线衍射、中子衍射：定量测定材料宏观织构 SEM及电子背散射衍射(EBSD) ：微观组织表征 及微区晶体取向测定(空间分辨率可达到0.1μm) TEM及菊池衍射花样分析技术：微观组织表征 及微区晶体取向测定(空间分辨率可达到30nm) 三维同步辐射X射线显微分析：块状样品的晶体 结构及取向的无损测定（3维空间分辨率2 x 2 x 2mm3 ）
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Examples – Miller Indices
{001}<110> {112}<110> {111}<110> {111}<112> {110}<001>
N R
T
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(3) Euler angle
Euler角（φ1 , Φ, φ2)的物理意义： 第一次：绕Z轴（ND） 转φ1 角 第二次：绕新的X轴（RD） 转Φ角 第三次：绕新的Z轴（ND） 转φ2角 这时样品坐标轴和晶体坐标轴重合。
{hk-l}<-u-vw> {hlk}<uwv> {hl-k}<-u-wv> 但对于特殊的织构： Cube：1 重样品对称性，24种形式 Goss ：1 重样品对称性，24种形式 Brass：2 重样品对称性，48种形式 S： 4 重样品对称性，96种形式 Copper: 2 重样品对称性，48种形式
71.484
19
52.962
74.424
123.66
20
333.1
122.269
108.516
21
52.962
74.424
303.66
22
153.1
57.731
251.484
23
232.962
105.576
236.34
24
333.1
122.269
288.516
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2008年1月10日
1.2 织构的定义及表征
0
10 20 30 40 50 60
M isorientation angle (deg.)
相邻取向差分布基本接近完全再结晶的理想随机取向差分布 曲线，表明试样完全再结晶。
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热轧态
冷轧30％
冷轧30％时已形成一定量的γ纤维，而α纤维尚未完全形成。
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冷轧50 ％
冷轧70 ％
冷变形50％时部分α纤维已形成，γ纤维继续增加。 冷变形70～80％时γ纤维显著增加，α纤维增加缓慢
②获得足够粗大均匀的铁素体，以获得低 的屈强比和高的加工硬化。
③控制第二相粒子析出,以控制时效效应, 改善塑性。
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TD RD
IF钢的冷轧过程中织构的控制
R e la v ie F re q u e n c y
500mm
0.035 0.030 0.025 0.020 0.015 0.010 0.005 0.000
织构的定义：多晶体中晶粒取向的择优分布。 织构与取向的区别：多与单的关系。
织构决定材料性能的典型例子：取向硅钢的Goss织构控制，汽车深冲IF 钢{111}织构控制，饮料罐用AA3104板材的制耳控制、高压阳极电容铝箔的 Cube织构控制，超导带材的镍基带的Cube织构控制等等。
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极图
极图：某一特定{hkl}晶面在样品坐标系下的极射赤面投影。主要用来描 述板织构{hkl}<uvw>。
（5）四元素法：(Q0,Q1,Q2,Q3)=(0.911,0.231,-0.214
G矩阵=
取向表达的数学互换
(φ1 , Φ, φ2) 轴角对
Miller 指数{hkl}<uvw> 四元素法
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取向的等价形式
对于立方晶体，每个取向有24种等价形式: (301, 36.7, 26.7)=(123)[63-4]
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1. 晶体学及织构基础 2. 工程材料的织构控制 3. EBSD的原理及应用 4. EBSD数据处理演示
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2.1 第二代高温超导材料
RABiTSTM工艺
YBCO
Buffer layers
Metal substrate
（a）单轴织构 （b）双轴织构
常用基带材料
• 纯Ni • 镍基合金—Ni-V,Ni-W,Ni-Cr • Cu及Cu基合金 • Ag合金 •…
r s
h k
g31g32g3 3 co 3sco 3sco 3 s wt l
1, 1, 1 are angles between [100] and X, Y, Z
Y
[001] CCS [100]
2, 2, 2 are angles between [010] and X, Y, Z
3, 3, 3 are angles between [001] and X, Y, Z
{001}<110
>
越
{112}<110
α纤维
强
>
{111}<110 >
γ纤维
越 好
{111}<112 >
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热轧钢卷 酸洗
电解清洗 加热
冷却
惰惰性性气气体体
平整
热轧
冷轧
连续退火
产品
热轧组织
形变组织
再结晶组织
IF钢生产工艺流程及组织示意图
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生产的三个关键因素
①形成强的{111}退火织构，获得强的深 冲性能。
[010]
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(2) Miller Indices
• (hkl)[uvw] , (hkl)||轧面, [uvw]||轧向 • {hkl}<uvw> Miller指数族 • For a cubic crystal structure, (hkl)[uvw] 等效于 [hkl]||Z and [uvw]||X
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冷轧80％
冷轧90％
冷变形90％时γ纤维中{111}<112>最强，α纤维中 {001}<110>最强。
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2.3 电工钢中的织构控制
低的铁损及强磁场下高的磁感应强度是硅钢十分重要的 技术指标。由于硅铁单晶体的磁性是各向异性的，其中 <100>方向是最易磁化方向。因此，工业上往往追求电工钢 板内各晶粒的<100>方向尽可能平行于板面。
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1.1 取向(差)的定义及表征
晶 体 的 [100]-[010]-[001] 坐 标 系 CCS 相 对 于 样 品 坐 标 系 SCS ： RD(rolling direction, 轧向)-TD(transverse direction, 横向)-ND (normal direction,法向) （或X-Y-Z）的位置关系。
• 晶面法线投影到球上，在投影 到赤道面上
• 两种投影方法：上半球投影法 和等面积投影法。
{001}极图的示意图
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反极图
反极图：样品坐标系在晶体坐标系中的投影。 一般描述丝织构。
• 先将样品坐标轴投影到球上， 再投影到赤道面上
• 常用：上半球投影法和立体 投影法。
With cubic crystal symmetry, all possible orientations of a single direction can be displayed in a “triangle” (left) defined by projections of the <001>, <101> and <111> directions of an {001}<100> cube (above)
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取向分布函数图
（3）取向分布函数图ODF。用于精确表示织构。
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2008年1月10日
织构的表示方法-例子
立方取向的{100}、{110}、{111}极图
例如：铜型织构{111}<11-2>反极图
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Cube Goss
Brass Copper
S
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织构的等价形式
{hkl}<uvw> 晶体对称性：24种形式 样品对称性：4种 {hkl}<uvw>
从图上可以看出，板材的织构是影 响r值的主要因素。板材的γ-纤维织 构（<111>||ND，ND为轧面法线方向） 越强，其深冲性能越好。
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板材中的织构与r值有密切关系。大量研究表明，当板材多 数晶粒{111}//轧面时可使板材的r值提高，而当板材多数晶粒 的{100}//轧面时可使板材的r值降低。