电子背散射衍射（Electron Backscatter Diffraction，EBSD）技术是解析材料微观结构与宏观性能的关键表征技术，其能提供材料微观尺度下的晶体结构、取向、织构、物相及晶界特征等多种微观信息，广泛应用于材料科学、半导体与微电子等领域。EBSD数据包含了丰富的数据，经过分析软件处理后，可在微米和纳米尺度下，可视化地观察微观组织。本次将分上下两篇内容介绍4种EBSD数据类别：晶粒尺寸、织构、晶界、面分布图，并举例说明如何使用它们，以了解样品微观组织的各方面的信息。
晶粒尺寸
晶粒尺寸的大小作为材料科学和工程应用中的重要的微观信息之一，尤其金属材料的机械性能与物理性能常与其内部晶粒尺寸相关（Hall-Petch关系，材料强度与晶粒尺寸的平方根成反比）。EBSD技术作凭借高空间分辨率、大面积快速分析能力与优异的定量分析优势，被认为是测量晶粒尺寸的主流方法。该技术获取晶粒尺寸后，可通过多种方式呈现结果，包括面分布图、直方图或统计表，具体可根据所需的信息灵活选择。
图1 某高熵合金的EBSD再结晶晶粒、基体和变形晶粒面分布图
（DOI：10.1016/j.matchar.2025.114812）
图2 FCC与B2相的晶粒尺寸统计直方图和统计信息
（DOI：10.1016/j.matchar.2025.114812）
图3 某一样品EBSD晶粒数据统计表
织构
织构作为材料内部大量晶粒在空间中呈现择优取向现象（即晶粒的晶体学方向不呈随机分布，而是趋向于沿着某一宏观方向排列）。EBSD技术可以通过极图、反极图、取向分布函数或织构面分布图等方法表征织构信息。
极图（Pole Figure，PF）：作为常用的显示织构的方法，将晶体学方向转换为点，并将三维取向数据在二维平面中呈现出来，将晶粒取向投影到一个单位球面上，从而快速判断是否存在择优取向及取向集中方向。
图4 立方晶体三维取向投影到极图的过程，实心圆为上半球投影，空心圆为下半球投影
然而单极图无法描述晶体的三维取向，不同晶系有不同的标准极图组合，如立方晶系的[100]、[110]和[111]。
图5 β黄铜相的等高线极图。[110]极图中密集的极点分布说明样品存在//Z方向的丝织构
反极图（Inverse Pole Figure，IPF）：与极图相反，将晶体学坐标系投影到样品坐标系（轧制方向RD，法向ND和横向TD），形成二维分布图。其直接建立宏观加工方向与微观晶体取向间的对应关系。与极图类似，单个IPF图无法完全描述晶体取向，因此一般需3个正交轴的IPF图（轧制方向RD，法向ND和横向TD）。
图6 FCC双相不锈钢的反极图，根据颜色可判断FCC相中表现出较强的//ND织构和较弱的//RD织构
取向分布函数（Orientation Distribution Function，ODF）：将传统极图与反极图很难确定材料的织构类型及其分布情况。取向分布函数将三维空间的晶粒取向分布转化为函数，可完整反映取向在三维空间中的分布特征。
图7 轧制双相不锈钢的Fe-BCC相的ODF织构图。左：欧拉空间中φ2-45°处的切片，展示了[001]织构的发展与丝织构；右：丝织构的密度分布
织构面分布图：可直接显示织构组分，织构组分面分布图展示了织构取向和预先定义某织构偏差小于某一阈值的测试点，可有效凸显局部织构的变化。与其他织构检测技术相比，EBSD最大的优势就是可以直接获取微观组织信息，即局部织构的变化，并关联到微观组织的其他方面（如相分布、应变、晶粒尺寸）。
图8 含铅黄铜样品织构分析。左：相分布图；中：//Z织构的强度；右：偏离理想//Z织构的颜色标尺与偏离角度统计直方图
以上数据部分来自于Oxford Instrument
本文源自微信公众号：中材新材料
原文标题：《EBSD 数据解读入门（上）：晶粒尺寸统计与织构表征方法》
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/oGypq8beaKHp_m0OMARZHg
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