EBSD与TEM在再结晶研究中的应用

什么是再结晶过程

再结晶是一种重要的材料科学现象，它涉及到材料在经历塑性变形后的微观结构恢复过程。这一过程对于理解材料的性能和优化加工工艺至关重要。

再结晶的机制与分类

再结晶过程通常由热处理或热变形触发，是材料在变形过程中产生缺陷后的自然恢复过程。这些缺陷，如位错和晶界，会促使材料在高温下通过位错重排和湮没来降低系统的自由能，从而形成新的晶粒结构。

 

锻造TNM合金的DefRex图

 

再结晶的分类主要包括静态再结晶（SRX）和动态再结晶（DRX）。SRX发生在退火过程中，而DRX则在热变形过程中进行。此外，根据再结晶的具体机制，还可以细分为连续动态再结晶（CDRX）、不连续动态再结晶（DDRX）、几何动态再结晶（GDRX）和亚动态再结晶（MDRX）。这些分类并非严格界定，不同学者可能有不同的理解。

 

影响再结晶的因素

再结晶过程受到多种因素影响，包括层错能（γSFE）、原始晶粒尺寸、热加工条件以及第二相粒子等。层错能的高低决定了位错的分解和移动，影响再结晶的速率。较小的原始晶粒尺寸和适宜的热加工条件，如高温度和低应变速率，有利于再结晶的进行。第二相粒子通过阻碍晶界运动，对再结晶过程也有显著影响。

 

图像分析方法的应用

EBSD和TEM是两种经典的图像分析方法，用于研究再结晶。EBSD通过DefRex图分析再结晶晶粒的分布和百分比，尽管存在分辨率限制可能导致准确性问题。而TEM则能够直接观察到材料的亚结构，如位错，为再结晶研究提供了更为直观的视角。

 

EBSD技术在再结晶研究中的应用

EBSD技术通过观察晶界来判断晶粒是否经历了再结晶。例如，在锻造TNM合金的DefRex图中，大角度晶界包裹的晶粒通常被认为是再结晶晶粒。这种技术能够提供关于晶粒取向和晶界类型的详细信息，从而帮助我们理解再结晶过程中的微观结构变化。

 

锻造TiAl合金的BC+GB（晶界）图

 

TEM技术在再结晶研究中的应用

 

TEM技术则提供了更为深入的观察。例如，在TiAl合金轧制后的TEM图像中，清晰显示了无位错的等轴晶粒，这些即为再结晶晶粒。这种技术能够揭示材料的亚微观结构，包括位错排列、晶界特征等，对于理解再结晶机制和优化材料性能具有重要意义。

 

TiAl合金轧制后的TEM图片

结论

 

再结晶是一个复杂的物理过程，它受到多种因素的影响，并且可以通过EBSD和TEM等图像分析方法进行研究。