探索再结晶、EBSD和TEM图像解析的奥秘

本文主要详细介绍了再结晶发生的过程，再结晶的分类及其影响因素。所述内容都是材料科学中经典的精华内容，可以很好地帮助大家正确的理解再结晶。文章最后附有关于BESD和TEM的照片，供大家进行解析。

再结晶是材料发生结晶过程的一种形式，可以通过热处理或热变形引发。在变形过程中，材料会产生各种缺陷，如位错和界面，使得材料处于不稳定状态。高温下的变形过程会倾向于消除这些缺陷，以降低系统的自由能。通过位错的重排和湮没，部分恢复到变形前的组织和性能。在储存能量的驱动下，新的晶粒结构形成，这个过程称为再结晶。

再结晶可以按照发生的工艺分为静态再结晶（SRX）和动态再结晶（DRX）。静态再结晶发生在退火过程中，动态再结晶则发生在热变形过程中。根据再结晶发生的具体过程，可以进行更详细的分类，如连续动态再结晶（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）。需要注意的是，这些分类并没有严格的界限，不同的科学家可能有不同的定义。

再结晶受到多个因素的影响。其中，层错能（γSFE）是一个重要因素，它决定了层错宽度并影响位错的分解程度。低的γSFE有利于位错的离解反应，阻碍位错的移动和滑移，从而延缓动态再结晶的发生。原始晶粒尺寸也是影响再结晶的因素之一。较小的晶粒尺寸会增加晶界的数量，阻碍位错的运动，从而影响位错的容易程度和材料的屈服强度。热加工条件如温度和应变速率也会影响再结晶的程度。较低的应变速率和较高的温度有利于再结晶的发生。第二相粒子在再结晶过程中起着重要作用，可以通过阻碍晶界运动来减缓再结晶的进行。

经典的图片分析方法包括EBSD和TEM。EBSD可以通过观察DefRex图来判断再结晶晶粒，并计算其百分比。然而，由于分辨率的限制，该方法可能存在一定的准确性问题。而透射电子显微镜（TEM）则可以直接观察位错等亚结构，是研究再结晶的有力手段。

总之，再结晶是材料发生结晶过程的一种形式，受到层错能、原始晶粒尺寸、热加工条件和第二相粒子等多个因素的影响。图片分析方法如EBSD和TEM可以用来观察和研究再结晶过程。

图1 锻造TNM合金的DefRex图（笔者数据）

再结晶晶粒通常被大角度晶界所包裹。因此，可以通过观察晶界来判断晶粒是否发生了再结晶。如果某个晶粒被大角度晶界所包裹，则说明该晶粒发生了再结晶。如图2所示，绿线表示大角度晶界，被分开的晶粒就是发生了动态再结晶的晶粒。

图2 锻造TiAl合金的BC+GB（晶界）图

EBSD技术的出现增强了对再结晶的理解。然而，由于该技术依赖像素点的计算，误差难以避免。相比之下，TEM技术可以直接观察位错等亚结构，直观地判断晶粒是否为再结晶晶粒。图3显示了TiAl合金在轧制过程中的TEM照片，可以清楚地看到没有位错的等轴晶粒，它们就是再结晶晶粒。

图3 TiAl合金轧制后的TEM图片