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1、会计学1工学电子显微分析工学电子显微分析7 对材料进行微观分析，要看其形态如何，晶粒大小、对材料进行微观分析，要看其形态如何，晶粒大小、析出相、是等轴的还是条状的，等等，可以用光学显析出相、是等轴的还是条状的，等等，可以用光学显微镜、微镜、SEMSEM、TEMTEM等来观察；要研究其微区成分，可等来观察；要研究其微区成分，可用用SEM+EDSSEM+EDS，用，用EPMAEPMA，用分析电镜等来分析；要，用分析电镜等来分析；要研究其结构，用研究其结构，用x x射线衍射仪，用射线衍射仪，用TEMTEM作电子衍射等作电子衍射等来分析。来分析。分析电镜可以观察形貌、测定微区成分、作微区分析电镜可以观
2、察形貌、测定微区成分、作微区结构分析。但样品制备很困难，分析区域也非常微小，结构分析。但样品制备很困难，分析区域也非常微小，不能对试样进行大面积的分析工作。不能对试样进行大面积的分析工作。8080年代发展了年代发展了EBSDEBSD，安装在，安装在SEMSEM上，可对样品进行结构分析，配上，可对样品进行结构分析，配合合EDSEDS，在一台设备上完成形貌观察、结构分析和成，在一台设备上完成形貌观察、结构分析和成分分析，而且试样制备容易，分析面积大。分分析，而且试样制备容易，分析面积大。第1页/共16页第2页/共16页 入射电子的弹性相干散射会产生衍射，入射电子的弹性相干散射会产生衍射，产生衍射花
3、样，入射电子的非弹性散射，构产生衍射花样，入射电子的非弹性散射，构成背底。对于单次非弹性散射，入射电子能成背底。对于单次非弹性散射，入射电子能量损失很小（量损失很小（50ev50ev），近似认为波长不变，），近似认为波长不变，非弹性散射在晶体中空间的各个方向传播电非弹性散射在晶体中空间的各个方向传播电子波，如果符合布拉格定律，也会发生衍射，子波，如果符合布拉格定律，也会发生衍射，出现成对的亮、暗平行线条，叫做菊池线。出现成对的亮、暗平行线条，叫做菊池线。菊池线的产生第3页/共16页OP,OQ二束非弹性散射波，OP强度小于OQ(散射角大，强度小)，与晶面发生衍射，衍射波OP强度小于OQ，造成背底
4、衬度上亮暗不同，由于非弹性散射波在空间所有方向上传播，二个衍射波构成二个圆锥面，在底片上显示出一对平行的亮、暗直线。第4页/共16页 Electron backscatter diffraction Electron backscatter diffraction patterns(or EBSPs)are patterns(or EBSPs)are obtained in the Scanning obtained in the Scanning Electron Microscope(SEM)by Electron Microscope(SEM)by focusing a stationa
5、ry electron focusing a stationary electron beam on a crystalline sample.beam on a crystalline sample.The sample is tilted to The sample is tilted to approximately 70 degrees with approximately 70 degrees with respect to the horizontal.The respect to the horizontal.The diffraction pattern is imaged o
6、n diffraction pattern is imaged on a phosphor screen.The image a phosphor screen.The image is captured using a low-light is captured using a low-light SIT or CCD camera.The SIT or CCD camera.The bands in the pattern represent bands in the pattern represent reflecting planes in the reflecting planes
7、in the diffracting crystal volume.diffracting crystal volume.Thus,the geometrical Thus,the geometrical arrangement of the bands is a arrangement of the bands is a function of the orientation of function of the orientation of the diffracting crystal lattice.the diffracting crystal lattice.第5页/共16页As
8、the beam is moved from grain to grain the electron backscatter diffraction pattern(EBSP)will change due to the change in orientation of the crystal lattice in the diffracting volume 第6页/共16页EBSD包含三种信息：1、晶体学结构的信息 2、晶体学位向关系/位向差的信息 3、应变的信息第7页/共16页物相鉴定物相鉴定第8页/共16页第9页/共16页位向成像显微术位向成像显微术位向成像显微术位向成像显微术Orie
9、ntation Imaging Microscopy(OIM)Orientation Imaging Microscopy(OIM)由于不同晶粒有不同的位向，逐点采集由于不同晶粒有不同的位向，逐点采集EBSPEBSP，并进行标，并进行标定，每相邻的二点进行对比，就可以得出根据位向成定，每相邻的二点进行对比，就可以得出根据位向成像得显微组织图。像得显微组织图。第10页/共16页织构分析织构分析材料的晶体学取向对材料性能影响很大，许多材料存在材料的晶体学取向对材料性能影响很大，许多材料存在“择优取向择优取向”，即织构，也就是说，在显微组织中，即织构，也就是说，在显微组织中，晶体取向并非随即分布，某
10、些取向会经常出现。晶体取向并非随即分布，某些取向会经常出现。EBSDEBSD可以测量各取向在样品中所占比例，以及这些可以测量各取向在样品中所占比例，以及这些取向在显微组织中的分布取向在显微组织中的分布织构分析。织构分析。第11页/共16页n n织构织构n n分析第二相和基体间的位相关系分析第二相和基体间的位相关系n n研究疲劳机理研究疲劳机理n n断口的晶体学分析断口的晶体学分析n n高温合金的蠕变高温合金的蠕变n n腐蚀、裂纹、断裂腐蚀、裂纹、断裂n n迁移迁移n n偏析和沉淀偏析和沉淀n n孪晶孪晶n n再结晶再结晶n n界面界面第12页/共16页应变研究应变研究根据EBSD花样中菊池线的
11、模糊可以证明晶格内有塑性应变存在。第13页/共16页材料的弹性性质材料的弹性性质A elastic stiffness modulus map can then be formed.The example shown here is from a stainless steel golf club iron and a titanium golf club driver.The Ti sample showed a strong Widmansttten structure.第14页/共16页真实晶粒尺寸真实晶粒尺寸根据位向不同，可以得出材料的真实晶粒尺寸，可以显根据位向不同，可以得出材料的真实晶粒尺寸，可以显示小角晶界、孪晶等用一般金相法无法显示的细节。示小角晶界、孪晶等用一般金相法无法显示的细节。第15页/共16页感谢您的观看。感谢您的观看。第16页/共16页