EBSD分析入门：极图与反极图，一文看懂材料晶粒取向密码

极图（Pole Figure，PF）：

以样品宏观坐标（样品轧制方向RD、表面法向ND、横向TD）为固定参考系，将晶粒的某一特定的晶体学方向的空间取向{hkl}，投影到包含样品坐标系方向的极射赤面投影图。简单来说，以ND方向为Z轴（原点），RD方向为X轴，TD方向为Y轴，多数晶粒以取向落在RD方向时，X轴方向上的落点越密集，则说明X方向上存在择优取向。

反极图（Inverse Pole Figure，IPF）：

以晶体学坐标系的为固定参考系，将所有晶粒中某一特定宏观方向的空间取向，投影到晶体学的二维截面图形。简单来说，反极图固定某一样品宏观取向（如轧制方向RD），观察晶体学坐标系的分布，若指向越集中于某一方向（如方向），则说明该宏观方向上存在择优取向。

图1 反极图IPF：(a)构建示意图；(b)分区示意图，S1代表[100]区域、S2代表[111]、其余位置S3代表[110]区域

（DOI：10.1098/rspa.2017.0604）

极图以ND方向为原点，RD与TD方向分别为横与纵轴的二维投影图，其中具有颜色各异的斑点，反映了晶粒的某个特定晶向在样品方向上的分布情况。

1、观察图形对称性：若极图内均为呈现对称分布的圆形斑点，则说明样品具备对称特性。（轧制板材通常具备正交对称性）

2、观察颜色深浅：常见的极图通常以颜色为标尺，若极图的某个区域上颜色越红/等高线密集/数值越高，则代表越多晶粒的某个特定晶向集中在该样品方向上。相反，颜色越蓝/越平坦的区域，则代表该样品方向几乎没有晶粒的某个晶向分布。

图2 样品(a)拉伸处理示意；(b，c)各极图的模拟结果与实验结果

（DOI：10.1098/rspa.2017.0604）

反极图通常是三个最重要晶向的的标准三角形（以立方晶系为例，、、），其反映了某个样品方向上的晶粒分布情况，其在某个区域颜色越深，代表越多晶粒的特定晶向平行于您的样品方向，比如在X方向上的极点存在富集情况，则说明晶粒的取向平行于X方向。

图3 反极图示意图：(a)模拟数据；(b)实验数据

（DOI：10.1098/rspa.2017.0604）

以在《Journal of Alloys and Compounds》的Dual-scale nanoprecipitates achieve superior strength-ductility-conductivity in copper alloys prepared by laser powder bed fusion为例：图4 (a₁)为反极图（IPF），在XY平面上存在多数取向的红色区域与取向的蓝色区域，且微观形貌呈现等轴晶与柱状晶交替分布。图 4(a₃)给出了XY与XZ平面的{100}，{110}，{111}极图（PF），在XY平面的{110}极图中，中心位置有个对称的红点，说明存在平行于Z方向的取向织构。

图4 1Cr-AB的EBSD结果：(a₁)反极图，(a₂)晶粒分布直方图与(a₃)极图

（DOI：10.1016/j.jallcom.2025.184115）

图5展示了样本的极图（PF）和反极图（IPF）。图 5(a,c,e)显示了WAAM的织构强度达到 25.87，而LHAM降低至 16.08。经过热处理（HT）后，LHAM-HT样品织构强度进一步降至 7.34，表明热处理有助于改善样品的机械性能。相应的反极图（图5(b,d,e)）显示未经处理的WAAM与LHAM样品，均存在明显的取向织构。经过热处理后，LHAM-HT样品的织构强度降低与取向有均一化的趋势，说明热处理有助于样品趋于各向同性。

图5 镍基高温合金的极图与反极图：(a)(b) WAAM；(c)(d) LHAM；(e)(f)LHAM-HT

（DOI：10.1016/j.jmrt.2025.02.039）