EBSD技术在研究AZ31镁合金挤压织构中的应用_李娜丽

试验研究XRD与EBSD在钢板织构研究中的应用宓小川　陈家光(钢研所) 摘要　介绍了X射线衍射(XRD)法和电子背散射衍射(EBSD)法的原理。

结合实例阐述了两种方法在钢板织构研究中的应用特点。

XRD法能从宏观角度得到钢板的织构信息,对优化钢板的生产工艺有指导意义。

EBSD法主要是从微观的角度研究钢板中单个晶粒的取向及晶粒间的取向差,弥补了传统的XRD法在微观织构研究中的不足。

两种方法在钢板织构研究中各有特色,互为补充。

关键词　X射线衍射　电子背散射衍射　钢板　织构Application of XRD&EBSD in Texture Study of Steel SheetMi Xiaochuan　Chen Jiaguang(Iron&Steel Research Institute) ABSTRACT　The principles of X-ray diffr actio n(XRD)and electron backscatter diffrac-tio n(EBSD)are introduced,and their applied characteristics described in tex ture analy sis of steel sheet by taking examples.T he tex ture infor matio n o f the steel sheet can be obtained by XRD in statistics,which is co nducive to optimizing the pro duction pr ocess of steel sheet.EB-SD mainly measures the orientation o f individual grains and the miso rientation betw een the neighbour grains of steel sheet m icrocosmically,thus com pensating for the disadv antages of XRD in m icrotexture analysis.T he tw o metho ds have different characteristics and replenish each other in texture inv estig ation of steel sheet.Key Words　XRD　Electr on backscatter diffraction(EBSD)　Steel sheet　Texture1　前言多晶材料经不同的加工工艺(例如轧制、退火等)处理后,在不同程度上都存在某些晶粒的取向沿某一特定方向排列的现象,称择优取向或织构。

摘要挤压变形AZ31镁合金组织以绝热剪切条纹和细小的α再结晶等轴晶为基本特征。

挤压变形可显著地细化镁合金晶粒并提高镁合金的力学性能。

随挤压比的增大,晶粒细化程度增加,晶粒尺寸由铸态的d400μm减小到挤压态的d12μm(min);强度、硬度随挤压比的增大而增大,延伸率在挤压比大于16时呈单调减的趋势。

轧制变形使板材晶粒明显细化,硬度提高。

AZ31合金中添加Ce,其铸态组织中能够形成棒状Al4Ce相,并能改善合金退火态组织和力学性能;添加Ce可以改善AZ31的综合力学性能。

关键词:AZ31变形镁合金;强化机制；组织；性能绪论20世纪90年代以来,作为最轻金属结构材料的镁合金的用量急剧增长,在交通、计算机、通讯、消费类电子产品、国防军工等诸多领域的应用前景极为广阔,被誉为“21世纪绿色工程材料”,许多发达国家已将镁合金列为研究开发的重点。

大多数镁合金产品主要是通过铸造生产方式获得,变形镁合金产品则较少。

但与铸造镁合金产品相比,变形镁合金产品消除了铸造缺陷,组织细密,综合力学性能大大提高,同时生产成本更低,是未来空中运输、陆上交通和军工领域的重要结构材料。

目前，AZ31镁合金的应用十分广泛,尤其用于制作3C产品外壳、汽车车身外覆盖件等冲压产品的前景被看好,正成为结构镁合金材料领域的研究热点而受到广泛重视。

第1章挤压变形对AZ31镁合金组织和性能的影响1.1 挤压变形组织特征及挤压比的影响作用图1-1为动态挤压变形过程中的组织变化。

动态变形过程大致分为3个区域:初始区、变形区和稳态区，分别对应着不同的组织。

图1-1a为初始区挤压变形前的铸态棒料组织。

由粗大的α-Mg树枝晶和分布其间的α-Mg+Mg17Al12共晶体组成,枝晶形态十分发达，具有典型的铸造组织特征。

晶粒尺寸为112~400μm。

图1-1b为变形区近稳态区组织。

图中存在大量无序流线,流线弯曲度大、方向不定且长短不一，显然这种组织特征是在挤压力作用下破碎的树枝晶晶臂(α固溶体)发生滑移、转动的结果。

镁合金塑性变形中孪生行为的研究镁及其合金是所有金属工程材料中密度最小的,表现出良好的铸造成型、切削以及焊接性能,在汽车、航空、交通、通信以及日常生活中有很大的应用潜力,因此得到广泛关注。

轧制态AZ31板材具有强烈的基面织构,导致其力学行为的各向异性,塑性变形能力差,所以加工成型能力较差,严重限制了镁合金板材的大规模应用。

本文对具有初始轧制织构的AZ31镁合金进行了连续压缩实验,并借助光学显微镜、X射线衍射和背散射电子衍射等分析技术,探索镁合金形变过程中的拉伸孪生行为以及孪生对镁合金性能的影响。

研究结果表明:(1)镁合金变形过程孪生的启动与其晶界取向有关,初始晶界取向差较小,孪生越容易形核;单向加载情况下,初始材料受力情况简单,孪晶变体的激活遵循施密特一般规律,即拥有较高施密特因子的孪生变体优先启动。

(2)沿初始轧制态试样RD方向连续压缩时,孪晶晶界数目与孪晶体积分数呈现不同的变化趋势:当应变量小于2%时,应变增加孪晶界数量会迅速增加;当应变量继续增加至6%的过程中,孪晶界数量基本保持不变;继续变形孪晶界数目会随着孪晶吞并基体晶粒而迅速减少;而在整个变形过程中,孪晶体积分数呈现一直上升的趋势直至孪生完全,这主要是因为孪晶会以孪晶界迁移的方式生长,当同种孪生变体的相互合并或者孪晶完全吞并基体晶粒时,孪晶界会随之消失而孪晶体积分数会达到极值。

(3)在初始变形下,基体晶粒内部会优先启动施密特因子较大的拉伸孪生变体,随着应变的增加,其他低施密特因子变体也会被激活来协调均匀塑性变形;而在产生孪晶的晶粒中,孪生变体一般都具有较大的施密特因子。

在整个变形过程中,虽然少数晶粒的拉伸孪生变体具有较高的施密特因子,但是由于其拉伸孪生变体所需周围相邻晶粒提供较大的协调应变张量而无法被激活;而部分晶粒虽然取向偏离初始织构方向,但是它们产生相应的拉伸孪生变体所需相邻晶粒提供的协调应变远小于上述晶粒,故综合考虑局部变形协调因素后,这些晶粒中的变体会被激活来协调均匀塑性变形。

AZ31镁合金热压缩过程中晶粒取向和织构的演变刘筱;娄燕;李落星;朱必武;何凤亿【摘要】利用电子背散射衍射(EBSD)取向成像技术分析AZ31铸态镁合金在不同温度和真应变下热压缩的晶粒取向和织构特点,从晶粒取向和织构角度分析不同温度下其动态再结晶(DRX)的类型.结果表明：在热压缩过程中,350℃时,AZ31铸态镁合金表现为连续动态再结晶(CDRX)特征,新晶粒取向与基体相似,具有较强的{0002}基面织构,以基面滑移为主；500℃时,为旋转动态再结晶(RDRX)特征,真应变为0.5时,新晶粒取向与基体偏转成一定角度,具有两种主要的基面织构,由于动态再结晶的定向形核、择优核心长大和旋转动态再结晶造成这两种基面织构弱于350℃时的{0002}基面织构；且随着真应变的增加,其中一种织构由于滑移系的改变而逐渐消失.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2012(000)008【总页数】7页(P2141-2147)【关键词】AZ31镁合金;晶粒取向;织构;动态再结晶【作者】刘筱;娄燕;李落星;朱必武;何凤亿【作者单位】湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙 410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙 410082; 深圳大学机电与控制工程学院,深圳 518060;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙 410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙 410082【正文语种】中文【中图分类】TG146.2镁合金具有密度低、强度高、回收易等优点，近年来作为轻质结构材料被逐渐用于汽车、交通、电子及其它民用产品等领域[1-6]。

但是较差的室温塑性变形能力制约变形镁合金的发展，如何较大程度地改善其塑性变形能力成为目前关注的焦点。

常用方法是晶粒细化、织构强化或软化和合金化等。

动态再结晶是镁合金晶粒细化的重要方式，其主要类型包括CDRX、RDRX 和非连续动态再结晶(DDRX)等[2,7-9]；织构是由于滑移和孪生使晶粒取向转动形成的[1]，且分布和类型与再结晶类型相关，同时其存在对力学性能各向异性有巨大影响[10]。

中国体视学与图像分析　2005年　第10卷　第4期CH I N ESE JOURNAL O F S TER EOLO GY AND I M AGE ANALYS I S Vo l .10No.4D e c.2005211　收稿日期:2005-10-06基金项目:国家自然科学基金(50571009)作者简介:杨平(1959-),男,北京科技大学材料学系,教授,博士生导师研究方向:晶体材料的各向异性行为;形变、再结晶机制;E BS D 技术的应用,E 2mail:yangp@mater .ustb .edu .cn文章编号:1007-1482(2005)04-0211-04・综述・EBS D 技术在微织构分析中的应用杨　平(北京科技大学材料学系,　北京　100083)摘　要:简介了EBS D 技术在我国的应用状况和发展趋势,提出了主要存在的问题及推广该技术的建议,并列举了EBS D 技术在微织构分析中应用的三个例子:1)铝合金中第二相粒子对基体亚晶转动及再结晶新晶粒取向的影响;2)铝、镁合金中孪晶的取向特点及与基体取向的关系;3)形变晶粒中的取向差分布及对析出的影响。

关键词:背散射电子衍射;取向成像;织构;组织中图分类号:TG115.23;O 722+7 文献标识码:AAppli ca ti on of EBS D techn i que to the m i crotexture ana lysesY ANG Ping(Depart m ent of Mater Science,University of Science and Technol ogy Beijing,Beijing 100083,China )Abstract:A revie w is given of the current status of domestic EBS D app licati ons and of the trends in its devel opment .The main p r oblem s concerning its app licati on and suggesti ons for s p reading the use of the technique are discussed .Three exa mp les of app lying the E BS D technique t o the analyses of m icr otexture are given:1)the influence of large particles on subgrain r otati ons and orientati ons of ne w grains in an A l all oy;2)t w in orientati ons and their dependence on the matrix orientati on in A l and Mg all oys;and 3)the influence of m is orientati ons within def or med grains on p reci p itati on .Key words:EBS D;orientati on mapp ing;textures;m icr ostructures1　EBS D 应用状况和发展趋势电子背散射衍射技术(E BS D 2Electr on Back 2Scatter D iffracti on )的发展大致经历了四个阶段:一是Venables 在扫描电镜下发现电子背散射衍射菊池线[1,2];二是经D ingley 及H jelen 等人在上世纪九十年代初成功地将E BS D 技术商品化[3,4];三是自动逐点扫描技术的成功(包括Hough 变换和O I M 商标化,ACOM )[5,6];四是原位分析技术(指SE M 中的原位加热、原位加力、F I B 原位切割从而进一步实现3D 2O I M )[7,8]。

AZ31镁合金的织构对其力学性能的影响唐伟琴;张少睿;范晓慧;李大永;彭颖红【摘要】利用电子背散射衍射(EBSD)取向成像技术,分析AZ31镁合金热挤压棒材和轧制薄板的织构特点;对具有不同初始织构的镁合金棒材和薄板进行力学性能分析,并从织构角度分析棒材的拉压不对称性和薄板的力学各向异性.结果表明:挤压镁合金棒材具有主要以(0001)基面平行于挤压方向的基面纤维织构,存在严重的拉压不对称性,其原因在于压缩时的主要变形方式为{10(-1)2}<10(-1)1>孪生;热轧镁合金薄板具有主要以(0001)基面平行于轧面的强板织构,具有显著的力学性能各向异性,其原因在于拉伸时不同方向的基面滑移Schmid因子不同.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2010(020)003【总页数】7页(P371-377)【关键词】AZ31镁合金;织构;力学性能【作者】唐伟琴;张少睿;范晓慧;李大永;彭颖红【作者单位】上海交通大学,机械与动力工程学院,上海,200240;上海交通大学,机械与动力工程学院,上海,200240;上海交通大学,机械与动力工程学院,上海,200240;上海交通大学,机械与动力工程学院,上海,200240;上海交通大学,机械与动力工程学院,上海,200240【正文语种】中文【中图分类】TG146.2镁合金具有低密度、高强度、易回收等优点，近年来作为轻质结构材料被逐渐应用于汽车、交通、电子及其他民用产品等领域[1]。

变形镁合金通常通过挤压、轧制、锻造等变形方式来改善合金的结构，提高镁合金的性能，但镁合金在变形后会在合金内产生择优取向即织构。

大量研究表明[2-9]，镁合金织构的存在对镁合金的性能有着显著影响。

因此，研究镁合金在变形过程中产生的织构，明确织构产生的原因及织构对合金性能的影响，就可以对镁合金的变形加工提供理论依据，达到控制织构的目的，用以改善合金的性能以适应结构件的使用要求。

织构体积分数计算ebsd摘要：一、EBSD体积分数计算简介1.EBSD技术背景2.体积分数计算的重要性二、织构体积分数计算方法1.传统方法2.改进的EBSD方法三、EBSD体积分数计算应用实例1.金属材料分析2.陶瓷材料分析四、EBSD体积分数计算的未来发展趋势1.数据处理与分析技术的提升2.在材料科学领域的广泛应用正文：一、EBSD体积分数计算简介电子背散射衍射（EBSD）技术是一种先进的材料分析方法，通过观察材料中的晶粒分布和取向，为材料研究提供丰富的微观结构信息。

在材料科学领域，了解材料的体积分数对于优化材料性能至关重要。

因此，EBSD体积分数计算在材料研究中具有重要的应用价值。

二、织构体积分数计算方法1.传统方法传统的体积分数计算方法主要依赖于金相显微镜和X射线衍射技术。

这些方法虽然在一定程度上可以获取材料的微观结构信息，但存在一定的局限性，如测量精度较低、数据处理复杂等。

2.改进的EBSD方法EBSD技术在体积分数计算方面具有明显优势。

通过对EBSD图像进行数据处理和分析，可以精确地计算出材料的体积分数。

具体方法包括以下步骤：（1）EBSD图像采集：利用EBSD装置对材料进行扫描，获取原始EBSD 图像。

（2）图像预处理：对原始EBSD图像进行去噪、滤波等预处理操作，提高图像质量。

（3）晶粒定位：通过图像处理技术，如峰值识别、拟合等，确定晶粒边界和取向。

（4）体积分数计算：根据晶粒的尺寸、形状和空间分布，计算材料的体积分数。

三、EBSD体积分数计算应用实例1.金属材料分析在金属材料领域，EBSD体积分数计算被广泛应用于析出相、夹杂物、孪生和相界等方面的研究。

通过精确计算体积分数，可以更好地了解材料的微观结构特征，从而优化金属材料的性能。

2.陶瓷材料分析在陶瓷材料领域，EBSD体积分数计算对于研究晶界、相界和裂纹等方面具有重要意义。

此外，EBSD体积分数计算还可以应用于多相陶瓷材料中各相体积分数的定量分析，为陶瓷材料的性能优化提供依据。