讨论和EDAX电子背散射衍射(EBSD)

电子背散射衍射(EBSD)主要用于变形的应用程序。EBSD可以用来衡量材料应变?

应变是有点模棱两可的术语。它可以意味着很多不同的事情不同的人。更具体地说,我们把它分成两部分:弹性应变和塑性应变。重要的是要记住,弹性应变是一个二阶张量,不仅仅是一个标量值。塑性应变是一个张量,但随着塑性应变,我们也考虑其他感兴趣的标量值,如储存能量和位错密度。

当我们想到塑性应变,我们认为的混乱与晶格之间的交互。混乱会影响模式两种不同的方式。首先,一系列的混乱可能会因此形成亚晶粒边界对齐。第二,不结盟混乱可能不一致,但仍引起局部晶格的扰动。他们创建本地错位,但本地多形式sub-grain边界的混乱。事实上,有时他们可以彼此抵消。

在考虑当地的扰动时,你可以有大量的位错密度,但你可以得到一个净汉堡矢量为零。我们把这些混乱称为统计存储混乱或ssd。他们将导致退化模式的质量和更低的智商值的结果失真的体积内的晶格衍射。

假设你有一组混乱,形成一个有序的结构,例如,在晶格中创建晶体取向的变化在一个足够大的体积。在这种情况下,你可以从不同区域内微观结构略有不同模式。例如,两个点之间的距离在一个畸形的谷物几纳米可以产生不同模式由于分有稍微不同的方向。我们经常指几何必要的混乱或接地等混乱。

个人模式可以用于定量分析如何?

安格斯威尔金森牛津大学是这一领域的先驱。在他的作品中,你比较两个模式。理想情况下,一个参考模式,non-strained材料和变形的模式材料。我们的目标是量化两种模式之间的区别。第一步是创建一组匹配的模式感兴趣的区域或roi。然后应用互相关分析从两种模式之间的匹配对roi。互关联分析用于查找小两个roi之间的像素强度的变化。仔细分析可以发现这些变化在亚像素的范围内。还有感兴趣的每一个这些区域内互关联。

一旦确定的变化对ROI,位移梯度张量可以计算。张量可分为弹性部分和塑料部件。弹性张量对称组件和反对称分量是塑料张量。相关的塑料零件几何必然混乱(接地)。

测量应变的互相关方法已经存在了十多年,现在它变得更好的接受EBSD社区。虽然这是一个相对指标,因为我们有比较模式,正在取得进展,试图用于绝对测量结合模拟的模式分析。这仍然是一个非常活跃的研究领域,但它的改善,因为动态模拟模式的出现。

与传统索引和学习关于什么是可能的塑性应变,应变放大EBSD模式本身在两个方面。方法之一是,你有一个质量或轻微的退化模式取向的变化,即使模式质量可以保持相对良好,特别是对于小的塑性应变水平。在这些情况下,您只有轻微的变化方向。

这在两种不同的方式出现在地图上。如果我们关注质量模式,部分再结晶材料,例如,可能会有黑暗的地区紧张的地区和较轻的地区再结晶颗粒。

与一个标准的逆拉图(IPF)地图定位,你可以看到颜色的反射方向会改变不少粮食的一端到另一端在紧张的地区。而在再结晶颗粒,颜色是固体。颜色的细微变化的应变的说明。

什么影响智商地图显示特别好?

塑性应变在智商很明显的地图,但也有很多其他的事情在智商地图创建的对比。一个是样品准备,这实际上是一个指示压力。智商也可以影响材料的阶段。亚博网站下载第二阶段往往会出现在智商地图作为低或高强度由于第二阶段的性质或化学成分与矩阵相。

裂缝出现在智商地图,以及气孔和晶粒边界。这是一个问题,因为晶界会出现时紧张的材料只是一个晶界效应,所以压力实际上是一个低阶效应,我们将看到的模式。晶粒尺寸也有影响。这些可以非常微妙的,他们都是影响我们可以看到在一个智商地图。

有不同的映射方法来描述当地的分布,显微结构的错位?

有许多不同的方法分析低角度错位,是应变的微观结构特征。有内核或窗口技术,最受欢迎的是内核平均错位或金平均错位,但是也有内核方向传播或科斯。

金,我们的想法是,你有一个内核的点,我们计算角度偏差从一个点在内核中对的方向指向中心的内核。所有这些偏差的平均值是金值点的中心内核。这个过程被重复数据集中所有的点。一般来说,我们只考虑点内核的周边,但是我们经常看最近的邻居,所以的区别并不重要。

创建一个锦地图,您只需指定一个颜色每个点在扫描区域根据锦价值。

这些基于度量的错位的概念可以扩展到谷物。一个例子是晶粒取向(GOS)传播。第一步是集团的点扫描到谷物粮食使用标准的重建方法,基于最近邻错位。

下一步是计算一粒的平均取向。粮食的每个点,计算偏差方向的平均取向。然后,计算所有这些偏差的平均值,它给你的率高值。

当你看着非政府组织中的每个点粮食得到同样的颜色,同样的,这一过程重复为每个数据集的谷物。这个方法结果在地图上每个纹理颜色根据神仙,让你看到哪些谷物有很多方向的变化与那些可能是非常干净的谷物,表明它们是免费的任何残余应变。

还有另一个方法,我称之为谷物参考方向偏差(GROD),在GROD,而不是每个点得到相同的颜色,我们允许一些偏差。一种方法是计算平均晶粒的取向。然后计算偏差从平均每一点,而是分配每一个点的平均值,你根据每个点颜色偏差,重复这个数据集的每一粒。

GROD地图显示什么,他们如何与其他映射技术?

探索GROD地图可以告诉我们,我将使用一些从低碳钢原位EBSD扫描数据进行单轴拉伸变形。我们捕捉在原位EBSD扫描步骤1%应变拉伸测试压力的10%。IPF地图从这些数据,您将看到两个效果。你看到一些图像质量的变化,这是由于反复扫描同一地区。更关键的是细微变化颜色,你可以看到,这是我们关注,因为改变颜色反射方向的变化,反过来,是反光材料应变的发展。

我们的重复扫描并不完全一致,但是我们试图使他们尽我们所能。他们不可能完全一致,因为谷物正在改变形状变形的材料。这使得我们很难做一个逐点扫描在10%和0%之间的比较。但我们可以用GROD映射的概念。

GROD地图,我们比较倾向每一点相对于参考方向。在一个扫描,每个颗粒的参考方向通常是选择谷物的平均取向。然而,我们可以用0%的扫描每个晶粒的变形方向数据对我们的现场数据。我们这叫GROD₀地图。的GROD₀地图往往向我们展示的更一般的变化方向。独立旋转,刚体转动的材料作为一个整体。而平均晶粒取向GROD地图往往强调的分裂发生在变形材料试图维护结构的兼容性与周边谷物,所有这些也旋转。两个模型用于描述变形在多晶材料是泰勒和(goldman Sachs)模型。亚博网站下载

(goldman Sachs)模型是一个统一的应力模型。假定每一粒材料变形期间经历了相同数量的压力。结果在变量中的应变材料,所以你开始失去兼容性。

泰勒方法假设等应变,这样每个颗粒都有相同数量的应力应变材料但变量。这克服了兼容性问题。这个很好理解与滑移线和其他类型的分析。

GROD₀往往会给我们更多的标准而被组织的观点。单扫描GROD Sachs-like视图的地图给我们更多关注碎片颗粒进行满足兼容性而适应压力。这不是一个有效的假设在参考点的方向取向代表固定材料。

不过,它给了我们一个有趣的图片,它总是要记得看这些类型的地图在塑性应变,它们提供的当前状态的描述材料但并不总是提供我们一个历史进化的背景材料,因为它的走向。亚博网站下载

EBSD现在什么特定模式的挑战?

一个挑战是,越紧张,越嘈杂的模式。我们的索引精度会下降,当我们有更多的压力。这意味着我们不能够精确定位的乐队使用霍夫变换模式,从而导致更多的噪声方向测量。当我们增加噪音模式,精度下降,在锦地图,我们常常看到,晶界附近的锦值更高。

我们感兴趣的增加是否锦晶界附近的值是真实由于晶界位错堆积在或者不精确的增加只是一个工件。我们看了这个细节。如果卷包含了晶界的交互,那么你会得到一个晶格两侧的贡献纹理映射。

使用一个例子真正的材料和影响接地测量,我们添加了人工噪亚博网站下载声模式,然后使用一些清理例程来看看我们是否可以提高应变测量。一个简单的一个是高斯权重,我们只是平均邻近像素的方向。另一个叫做Kuwahara过滤器,这是稍微复杂一点。我们看看周边谷物,看看值或平均值和标准偏差,和替换的中心,这是一个著名的图像处理技术。这个过滤器将清理的地图,但它可以创建人工sub-grain边界。双边滤波器基本上是一个混合这两个想法。

Kuwahara方法将偏向sub-grain边界创造。高斯只是各程序平稳,两国之间的混合。如果你玩一个双边和它的所有不同的参数,你可以让它匹配Kuwahara或高斯。

近年来我们开创新技术叫做NPAR,我们看看相邻点的模式,计算平均模式。从本质上讲,NPAR技术提供了空间模式与时间平均的平均帧平均或长时间曝光。NPAR可以非常有效地提高质量的模式。更高的模式质量改进模式索引的定位精度,所以我们可以使用NPAR过滤,提高定位精度和完成与高斯Kuwahara过滤器。

EBSD比较其他成像技术如何?有趋势看到研究有利于替代方法吗?

越来越多的人使用多种技术来获得尽可能完整的一幅画。EBSD的补充,有五个重要的替代品:透射电子显微镜(TEM),电子通道对比成像(ECCI),数字图像相关(DIC),或高分辨率数字图像相关(HRDIC)和高能x射线衍射显微术(HEDM)。

我看到EBSD研究应变加上ECCI更在论文和会议。它是自然的,因为ECCI也是一个SEM-based技术。你有疯牛病探测器安装在极片,你轻轻倾斜样本双束条件,你开始看到个人混乱的证据。

DIC是另一个方法,我认为是令人兴奋的,我看到越来越多的。如果你认为在宏观意义上,你应用一些标记在你的材料,你紧张,你看,看看那些标记移动。这是一个众所周知的方法了解力量的领域。现在可以实现高分辨率DIC利用SEM成像。这是方便的,因为它允许直接与EBSD结果提供更多信息在组织中是如何适应变形。

与所有这些基于SEM和TEM技术,我们一直在观察平面的表面。这些表征技术是非常宝贵的,但有时它看起来是至关重要的在自由表面和探头体积。高能x射线衍射实现这一目标的一种手段。更多的工具为研究进化的纹理和micro-texture正在研制,从而能够对夫妇EBSD测量技术来增进了解

关于斯图亚特·赖特博士

斯图尔特博士论文研究专注于自动化EBSD技术,导致在1991年第一次完全自动化的EBSD扫描。斯图尔特然后加入洛斯阿拉莫斯国家实验室,继续在micro-texture工作和纹理分析使用OIM技术和传统的x射线衍射。

然后他加入了初创公司TSL商业化OIM技术主要在软件开发工作,并继续在这个角色通过EDAX购买TSL。斯图尔特是密切参与技术的持续发展以及与世界各地的科学家的合作将此技术应用于材料的研究。亚博网站下载