【摘要】 晶粒和孪晶的尺寸对晶态金属材料的性能有着显著的影响，表征晶态金属材料的晶粒尺寸是分析金属材料性能的重要内容。

晶粒和孪晶的尺寸对晶态金属材料的性能有着显著的影响，表征晶态金属材料的晶粒尺寸是分析金属材料性能的重要内容。

 

利用EBSD技术统计晶粒尺寸具有诸多优势，它对晶粒的重构不同于传统的金相法，它根据数据点的晶体学取向将相邻的数据点组合成晶粒。如果两个相邻的数据点具有相似的晶体学取向，那么这两个点被认为属于同一个晶粒。

 

EBSD分析软件晶粒参数的设定对晶粒相关的分析结果有着显著的影响。本文以铜薄膜样品的EBSD数据为例，详细讲解OIM analysis软件分析晶粒的一些常规操作和参数设置问题。

 

将铜薄膜样品EBSD数据导入OIM analysis分析软件，左键选中项目树中All data数据分区，点击QuickGen工具栏上的IPF图按钮和IQ图按钮快速生成IPF图和IQ图观察样品组织。

 

从IPF图和IQ图中可以看出，样品组织由等轴晶和孪晶组成，黑色的未识别的数据点区域为样品中的孔洞。

 

 

点击QuickGen工具栏上的Grain Color Map按钮和Grain Size distribution chart按钮。软件主窗口会快速显示一个有不同颜色代表的晶粒图和晶粒尺寸分布图。

 

 

从晶粒尺寸分布图中可以看到，横坐标为直径。该图中的直径为晶粒所包含的数据点的总面积等效圆的直径。

 

利用Standard工具栏上的放大工具，对晶粒色彩图进行放大。从放大的图中可以看到，存在大量的黑色的和白色的点。其中，黑色的点为未识别的数据点。

 

白色的点则是被检索到的，但既不是单独的晶粒，也不属于周围任何晶粒的数据点。软件规定，一组数据点若要被定义为晶粒，其数据点的数量必须要超过一定的数值，即最小像素。

 

当这一组数据点的数量小于最小像素时，这些数据点将无法被定义为晶粒。通常，最小像素默认值为2。因此，只有至少两个具有相同取向的数据点集才能被定义为一个晶粒，而周围没有相似取向的单个数据点无法被定义为一个晶粒。

 

鼠标右键点击项目树中的数据，选择创建一个新的数据分区，这时候会弹出一个分区对话框。点击对话框中的Grain Size栏，在这一栏中我们可以对定义晶粒的参数进行修改。

 

 

将晶粒最小尺寸设置为1，然后保存参数，选择该新创建分区数据，并点击QuickGen工具栏上的Grain Color Map和Grain Size distribution chart按钮。

 

从两张新生成的图中可以观察到，晶粒颜色图中的白色的点消失了，而晶粒尺寸分布图变化却不大，即使是小尺寸晶粒其比例变化也不大。造成这种现象的原因是因为晶粒尺寸分布图的纵坐标为面积比例，这些小的、独立的点虽然数量较多，但是对整个面积贡献不大。

 

如果我们用数量比例来绘制晶粒尺寸分布图，则分布图将发生较大的变化。这一操作可以通过一下步骤实现：鼠标右键单击分布图并从下拉列表中选择property选项，点击Edit按钮，在弹出的对话框中点击Parameters栏，选择Number Fraction选项，并点击确定。

 

操作步骤图和两种不同统计方式得到的晶粒尺寸分布图如下图所示

 

 

 

从铜薄膜样品的组织中可以看到存在大量的孪晶。到目前为止，以上的处理都将孪晶当作一个单独的晶粒处理。然而，

 

OIM分析软件有能力将孪晶和其基体晶粒作为同一晶粒处理。为此，可以再次创建一个新的分区，就像在之前操作的那样，并再次选择Grain Size选项卡。

 

设置晶粒最小尺寸为1，然后在对话框的Twin Boundaries部分点击define按钮，在出现的下一页中，两个选项都应该被关闭，然后按下对话框底部的next按钮，在弹出的对话框中点击add按钮即可输入孪晶的类型或者选择OIM根据所分析样品物相提供的预设孪晶。

 

再次创建Grain Color Map和Grain Size distribution chart，从结果中可以看到晶粒色彩图和尺寸分布图发生了明显的变化。

 

 

此外，样品组织中还存在一些黑色的被识别到的点，这些黑色的点被认为是样品中的孔洞。这些未被识别的黑色的点在OIM软件中被称为anti-grain。

 

如同正常的晶粒一样，OIM分析软件也可以对anti-grains进行分析。右键单击数据分区，在下拉列表中选择New Chart，在弹出的对话框中Type下拉列表中选择新图标类型为Grain Size，点击editor按钮并选择anti-grain。

 

 

按照类似的步骤可以创建Anti-Grain的晶粒彩色图：右键单击项目树中的分区数据，并从弹出菜单中选择New Map；在图样式的颜色下拉菜单中选择unique grain color；点击Edit按钮，在弹出的对话框中选择Anti-Grain。结果如下图所示：

 

 

需要注意的是，anti-Grain不仅由未识别的点组成，而且还由不属于任何晶粒的数据点组成。

 

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