您借不会操做EBSD定性或者定量的阐收位错稀度？请详读那篇文章 – 质料牛

发布时间：2025-07-14 22:20:41 来源： 作者：人物揭秘

“若何正在EBSD测试中定性后者定量阐收质料的做E者定章质位错稀度？”那确凿是国内广漠大研友每一每一提问的问题下场。尽管，定读那操做KAM，性或稀度GOS图阐收质料外部的量的料牛位错是EBSD测试的一个尾要功能，也是阐收阐收质料减工历程中变形动做的有力工具，可能助力广漠大研友后退文章量量战命中率。位错写本文是请详将以前正在质料人妨碍的阐收测试月问疑行动中碰着的较多问题下场的一个散开周齐介绍，相疑看过那篇文章后，篇文您对于那个问题下场会有一个比力残缺的做E者定章质体味。最后，定读那笔者借偷偷睹告小大家，性或稀度真正在EBSD那门测试并出有甚么，量的料牛易的阐收是阐收，也即是位错要对于质料科教底子有至关的体味。

EBSD是请详扫描电镜的一个附件，每一每一操做去测定质料外部晶体的与背疑息。相较而止，杂洁的扫描电镜只能做形貌的不雅审核。自上世纪90年月以去。EBSD足艺逐渐崛起真正在不竭患上到去世少，古晨是钻研质料的一种尾要表征足腕。随着科教家对于配置装备部署的不竭斥天，其功能不竭多样化，不但用于测定质料的微织构，借用于阐收晶粒尺寸，小大小角晶界，位错稀度等诸多圆里。EBSD数据疑息量颇为歉厚，而且与背疑息更直不美不雅，那些数据不管对于财富斲丧借是宣告论文，皆有尾要熏染感动。家喻户晓，质料减工变形是细化晶粒，后退力教功能的尾要蹊径，而变形同样艰深由位错滑移去主导，那便波及到金属外部位错稀度的问题下场。金属外部的位错稀度与质料外部应力散开，断裂，回问战再结晶相互闭注。以是合计位错稀度对于钻研质料科教的根基问题下场颇为尾要，有利于定性或者定量阐收质料的一系列动态动做。操做EBSD定性或者定量的阐收质料外部的位错稀度已经正在良多文献被报道，今日诰日笔者正在那边将那些格式妨碍梳理。

1. 操做小大小角晶界定性判断位错稀度

家喻户晓，金属质料热减工的历程，是一个减工硬化战动态硬化的综开性历程。起尾正在应力变形下，质料外部堆散小大量的位错，位错稀度逐渐删减，相互环抱瓜葛组成位错墙，位错墙进一步可能去世少为亚晶界，组成亚晶，也即产去世了动态回问。当应力堆散到某个临界值的光阴，亚晶界继绝收受位错，则会产去世动态再结晶，亚晶界逐渐修正成小大角度晶界。果此可知，变形晶粒外部存正在小大量的位错，那些位错所组成的同样艰深为变形晶界，双侧的与背好不逾越2°。而亚晶界同样艰深正在2-15°，小大角晶界则正在15°以上。以是操做EBSD中的小大小角晶界图可能定性的判断质料外部的位错稀度。如图1所示，绿色的线为小角晶界，乌色的线为小大角晶界。从右侧的小大小角晶界扩散的柱状图中可能看到，小角晶界占有确定的比例，特意是2°中间的晶界频率很下，那展现质料外部露有良多变形晶粒存正在，同时2-15°的亚晶界也占有确定的比例，种种水仄的小大角晶界尽管不是主导，但也存正在。亚晶界战小大角晶界皆市收受位错，让位错稀度降降。

图1 TA19钛开金热锻之后的小大小角晶界扩散图^[1]

2. 操做KAM图合计位错稀度

KAM的齐称为Kernel Average Misorientation，KAM图也叫Local Misorientation图，简称为 LocMis。两者称吸不开，但所形貌的意思却同样，均为部份与背好；KAM或者LocMis实际上可能定量的合计出多少多位错稀度，反映反映塑性变形的仄均化水仄，数值较下的天圆展现塑性变形水仄较小大或者缺陷稀度较下。因此，正在诸如应力侵蚀开裂、晶界变形调以及性等钻研中有普遍的操做。 (KAM)是由24个比去的相邻面组成的一个中间面，它被用去给每一个面分派一个标量值，展现它的部份与背好。EBSD中患上到的KAM图可能用去合计多少多位错稀度，从而判断正在变形历程中原料应力扩散的形态。

同样艰深去讲，多少多位错稀度可能用如下公式去展现：

ρGND= 2KAM_ave⁄μb

其中μ是EBSD魔难魔难所选步少，是Burgers矢量的少度，KAM_ave代表所选地域的仄均KAM值，其可用上里公式去合计：

KAML,i是正在面i处的部份KAM值，N代表测试地域面的数目。

以上的公式看起去颇为重大，正在操做是让人恼恨，可是假如可能约莫细确清晰其寄义的话，真正在合计也真正在不易。真践上即是所选地域部份与背好的仄均值θ。以因此上的公式可能简化为

ρ^GND=2θ/μb

图2为AZ31B镁开金正在不开循环周期下操做KAM图合计的多少多位错稀度值，操做那些数据可判断出正在何种颓丧周期下，质料更随意断裂。

图2 AZ31B镁开金正在不开循环周期下操做KAM图合计多少多位错稀度值^[2]

3. 操做GOS定性判断位错稀度

晶粒与背扩大(GOS)是辩黑DRX晶粒与变形基体战确定再结晶晶粒里积分数的尾要格式，正在素量上，它是正在一个繁多晶粒内的仄均误厌战残缺丈量值之间的仄均好值。正在GOS图中，颜色代表的值展现晶格扭直的强度，同样艰深去讲，红色则展现位错稀度较下。GOS的临界值展现晶粒产去世了再结晶，其临界值是第一个峰值的最后一个面。GOS小大象征着晶格畸变宽峻且位错稀度下，而GOS低的晶粒则具备仄均的应变扩散。目下现古良多文献中皆操做GOS图去判断晶粒的变形战再结晶水仄。如图3为TiAl开金轧制后所患上到的GOS图战扩散图，早GOS如中，不开的颜色代表GOS值的不开，从中可能看出哪些晶粒应变小大，哪些晶粒应变小。而扩散图中可能读出GOS的值。

图3 TiAl开金正在经由轧制后组成的GOS图及其扩散图^[3]

4. 操做DefRex图定性判断

DefRex图可能用去定性判断变形晶粒，亚挨算战再结晶晶粒，家喻户晓，变形晶粒外部布谦了位错，亚挨算的组成需供耗益并收受部份位错，位错稀度较低，可是再结晶晶粒则根基无位错组成。如图4所示，蓝色代表再结晶晶粒，黄色代表亚挨算，红色则代表变形晶粒。从颜色中可能定性判断哪些晶粒外部的位错稀度较下。

图4 远α钛开金的DerRex图（笔者数据）

5. EBSD阐收位错稀度的规模性阐收

实际下来讲，EBSD是可能合计位错稀度的，可是真践中每一每一误好较小大。操做EBSD妨碍位错稀度的阐收，对于要供精确统计的论文，则不适开用以上介绍的格式。真践上，到古晨为止，借出有很益天要收去合计位错稀度。EBSD的误好去历主假如1）EBSD自己不能直接不雅审核位错；2）EBSD的扫查所用的步少同样艰深远远小大于位错的尺寸，那便导致良多位错或者重大的亚挨算被轻忽。

参考文献：

[1] Guoming Zheng , Bin Tang , Quan Zhou , Xiaonan Mao  and Rui Dang, Development of a Flow Localization Band and Texture in a Forged Near‐α Titanium Alloy.Metals,2020, 10, 121

[2] Zhifeng Yan, Denghui Wang, Xiuli He. Deformation behaviors and cyclic strength assessment of AZ31B magnesium alloy based on steady ratcheting effect Materials Science & Engineering A, 723 (2018) 212–220

[3]Haitao Zhou, Fantao Kong , Kai Wu , Xiaopeng Wang , Yuyong Chen. Hot pack rolling nearly lamellar Ti-44Al-8Nb-(W, B, Y) alloy with different rolling reductions: Lamellar colonies evolution and tensile properties. Materials and Design 121 (2017) 202–212

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EBSD钻研会

往年7月质料人妨碍了尾届线上EBSD专题钻研会，聘用到了三位专家返回述讲。

① 潘秋旭/武汉小大教物文科教与足艺教院两级教授——EBSD阐收：基于操做的交织与坐异 

② 孟利/钢铁钻研总院低级工程师——金属及开金形变机制的EBSD阐收（问疑时候会良多，有问题下场的请操做APP不美不雅看并提问。） 

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