探索再结晶、EBSD和TEM图像解析的奥秘

探索再结晶、EBSD和TEM图像解析的奥秘

再结晶是材料科学领域一个重要的概念，它描述了材料在经历变形后，通过热处理恢复其组织和性能的过程。本文将深入探讨再结晶的机制、分类和影响因素，并通过EBSD和TEM图像解析帮助读者直观理解这一过程。

锻造TNM合金的DefRex图

再结晶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。

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。

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。

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。

锻造TNM合金的DefRex图

EBSD技术通过观察晶界来判断晶粒是否经历了再结晶，如下图所示的锻造TNM合金的DefRex图。大角度晶界包裹的晶粒通常被认为是再结晶晶粒。下图是锻造TiAl合金的晶界图，其中绿线表示大角度晶界，被分开的晶粒即为发生动态再结晶的区域。

锻造TiAl合金的BC+GB（晶界）图

TEM技术则提供了更为深入的观察，下图所示的TiAl合金轧制后的TEM图像，清晰显示了无位错的等轴晶粒，这些即为再结晶晶粒。

TiAl合金轧制后的TEM图片