電子背散射衍射在金屬材料中的應(yīng)用.pdf

1、電子背散射衍射（EBSD）技術(shù)是材料顯微分析領(lǐng)域的強有力的工具，自上個世紀九十年代以來伴隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展得到了越來越廣泛的應(yīng)用。目前，最快的EBSD系統(tǒng)已經(jīng)可以每秒掃描100個點，同時對其分析和存儲。EBSD的數(shù)據(jù)包含了關(guān)于晶粒取向，晶界亞晶和孿晶界，晶粒尺寸及分布，應(yīng)變，相結(jié)構(gòu)等眾多的信息，廣泛的應(yīng)用于晶體取向，微織構(gòu)分析，相鑒定，真實晶粒尺寸測量，微區(qū)應(yīng)變分析等領(lǐng)域。 在界面研究中EBSD也有一系列的重要應(yīng)用。EBS

2、D可以對塊狀樣品上亞微米級顯微組織逐點作結(jié)晶學分析，可以給出特殊晶界的分布及含量，在晶界重構(gòu)圖上可以清楚地看出隨機大角度晶界和特殊晶界的分布狀況。在腐蝕裂紋、高溫形變熱處理研究、偏析和沉淀、孿晶、鍍層、研究疲勞機理方面都有重要的應(yīng)用。 本文采用電子背散射衍射分析（EBSD）技術(shù)研究了1Cr18Ni9不銹鋼和TiC/Ti基及TiC/Ti6Al基復(fù)合材料的顯微結(jié)構(gòu)及晶體取向分布的演化行為。不銹鋼試樣采用機械化學綜合拋光+電解拋光的方

3、法制備，鈦基復(fù)合材料試樣采用機械拋光+化學腐蝕的方法制備。EBSD測試在日本島津公司生產(chǎn)的JEOL-JSM-6480掃描電鏡和英國牛津公司研發(fā)的INCA Crystal電子背散射衍射分析系統(tǒng)上進行。研究發(fā)現(xiàn)： 1Cr18Ni9不銹鋼試樣經(jīng)冷變形后，晶界角分布變化不大，但晶界結(jié)構(gòu)及構(gòu)成發(fā)生了明顯變化。未變形試樣無明顯織構(gòu)，冷變形后試樣中晶粒具有了不同程度的擇優(yōu)取向。隨著冷變形量的增加，試樣中的內(nèi)應(yīng)力也越來越大。內(nèi)應(yīng)力的存在導(dǎo)致晶格

4、畸變，不但試樣制備變得困難而且菊池花樣因微區(qū)應(yīng)變的存在也變得模糊，在15％和25％冷變形試樣中可以清楚地發(fā)現(xiàn)晶體取向成像圖中因不同區(qū)域晶粒微區(qū)應(yīng)變不同導(dǎo)致的菊池花樣質(zhì)量模糊的情況，菊池花樣模糊的地方代表著此處存在著嚴重的晶格畸變。 熱處理后的1Cr18Ni9不銹鋼試樣晶界特征分布改變明顯，晶粒尺寸分布和晶界角分布也都發(fā)生了一定的變化。水淬試樣中的低∑-CSL晶界主要分布在大角度晶界處，但CSL晶界沒有形成網(wǎng)絡(luò)；在深冷試樣中低∑-

5、CSL晶界主要分布一般大角度晶界上，且形成了網(wǎng)絡(luò)化的特殊晶界。試樣在經(jīng)過熱處理后其晶體取向分布發(fā)生了一定的變化：熱處理前的試樣中晶粒取向基本上是彌散分布，熱處理后的試樣晶體取向有了不同程度的擇優(yōu)分布。以1100℃×30min熱處理試樣為例，熱處理前晶體取向彌散帶（Non textured）在94％以上，熱處理后的取向彌散帶已經(jīng)下降到了59％左右。 為了進一步驗證CSL晶界或特殊晶界分布與材料耐晶間腐蝕性能的關(guān)系，對熱處理試樣進行了

6、電化學極化試驗。實驗表明：熱處理前的不銹鋼試樣其極化電位為－0.299V，熱處理后試樣的極化電位在－0.200V。由電化學腐蝕知識我們知道極化電位越高越不易被腐蝕，因此我們可以說熱處理后的試樣具有更好的耐晶間腐蝕性能。聯(lián)系到熱處理后試樣的CSL晶界分布情況，即低∑-CSL晶界的比例有了明顯的提高，因此可以認為材料中的低∑-CSL晶界含量與材料的耐腐蝕性能之間的確存在某種聯(lián)系。這進一步驗證了晶界設(shè)計與控制理論的正確性，即提高材料中∑3晶界

7、的比例將有助于材料耐腐蝕性能的提高。 對鈦基復(fù)合材料也作了一定的研究。試驗用TiC/Ti基復(fù)合材料及TiCp/Ti6Al基復(fù)合材料采用熔鑄法制備，每個鑄錠40g，然后在1100℃高溫鍛打變形量在10％左右。研究發(fā)現(xiàn)： TiC/Ti基復(fù)合材料中，TiC主要以枝晶方式存在，且隨著碳含量的增加TiC的存在形式也有所變化。隨著碳含量的增加，觀察到的TiC的枝晶數(shù)量也有所增加。在2.0％含碳量的TiC/Ti基復(fù)合材料中，觀察到了二