说明：本文华算科技主要介绍孪晶与孪晶界在EBSD取向数据里的取向差特征，以及面心立方退火孪晶和密排六方形变孪晶各自的识别方法。
孪晶是同一颗晶体内部按对称操作生成的一块区域，母晶与孪晶之间保持一组固定的取向关系。这组关系可以写成绕一条晶体学轴旋转一个固定转角，或沿一个晶面做镜面操作。正因为取向关系被对称操作锁定，孪晶两侧的取向差角和旋转轴都取固定数值，而随机大角晶界的取向差角在较宽范围内连续分布。
孪晶界是孪晶与母晶相接的那道界面。当界面正好位于孪晶面上、两侧原子面连续对齐时，形成共格孪晶界，能量低、迹线平直。当界面偏开孪晶面、靠一排台阶和位错补偿错配时，成为非共格孪晶界，能量偏高、迹线曲折。EBSD既认出孪晶的取向关系，也区分共格与非共格两种界面形态。
EBSD在扫描面上逐点采集菊池花样，把每个像素标定成一个晶体取向。相邻像素之间算出取向差，再按孪晶的取向关系设一个容差，把符合关系的界面挑成孪晶界。
扫描步长和花样质量决定能不能分辨出细密的孪晶片层，步长偏大时，几十纳米宽的共格孪晶带会被漏掉。取向数据同时给出取向成像图、晶界图和核平均取向差图，孪晶的判别在这三类图上并行展开。
面心立方金属里，Σ3重合位置点阵晶界正对应60°绕⟨111⟩的孪晶取向关系。晶粒内部那些直边平行、贯穿晶粒的红色条带就是这类Σ3孪晶界，勾勒晶粒外形的黑线属于取向差连续变化的随机大角晶界。
同一颗晶粒里，孪晶带和母体只差这一个固定取向，颜色成对出现。把界面按重合位置点阵归类，是EBSD区分孪晶界和普通晶界的第一步操作。
把一张取向图里所有相邻像素的取向差角统计成分布，随机取向的晶粒之间给出一条平缓曲线，面心立方多晶的这条曲线在40°到45°附近最高。孪晶取向关系固定，会在某个取向差角上堆出一根又窄又高的尖峰，凸出在随机曲线之上。
这条随机曲线就是麦肯齐分布，任何两颗随机取向的立方晶粒之间的取向差都在它的形状之内。取向差角分布把孪晶界和随机晶界从统计形状上分开。
面心立方的孪晶尖峰出现在多少度？
面心立方金属的Σ3孪晶把这根尖峰摆在60°位置，对应绕⟨111⟩转60°的孪晶取向关系。退火充分的镍基合金里，孪晶界占到全部晶界的七成左右，60°尖峰远高过随机背景。低层错能面心立方金属里，60°尖峰常常是整张分布上最高的一根。
应变加大以后，晶粒内部积累大量位错，靠近0°到5°的小角晶界快速增多，原来单一的60°尖峰被逐步压低。孪晶界占比随之下降，取向差角分布从一根孤立尖峰变成尖峰加宽台的形状。
旋转轴和重合位置点阵容差怎样锁定孪晶界？
光看取向差角还不够，同一个60°也会由别的晶界给出。重合位置点阵用Σ值描述界面两侧格点的重合疏密，Σ3代表每三个格点里有一个重合，正对应孪晶取向关系。再把旋转轴算出来，孪晶界的60°绕⟨111⟩，方向偏离的界面被排除在外。面心立方里绕⟨111⟩的旋转轴在取向差轴分布上聚成一个尖点，随机晶界的轴则铺满整个取向差空间。
重合位置点阵允许一定容差，常用的布兰登标准把Σ3的容差取成约8.7°，界面取向差处在这个窗口内就归成Σ3。这样标出的Σ3既包含共格孪晶界，也包含偏开孪晶面的非共格段，二者靠界面迹线和局部取向差区分。
面心立方金属在再结晶和晶粒长大时容易长出退火孪晶，铜、镍、奥氏体不锈钢和黄铜都属于这一类。层错能越低，退火孪晶越密，镍基合金经过高温退火，孪晶界比例做到七成以上。
铜和300系不锈钢的层错能低，退火孪晶又宽又密；铝的层错能高，几乎不长退火孪晶。这类孪晶界几乎都是Σ3，取向差固定在绕⟨111⟩转60°上。
退火孪晶在取向图上长什么样？
退火孪晶在取向成像图上表现成直边平行、横贯晶粒的条带，条带和母晶分别取两种颜色，取向恰好差60°绕⟨111⟩。共格孪晶界沿{111}面延展，两条界线笔直，间距均匀。
层错能低的面心立方金属里，这种平行片层能占满大片晶粒，孪晶界密度较高。应变加大以后，片层内部被位错切割，取向逐步细分，原本笔直的孪晶界被逐段切断。
共格和非共格孪晶界的局部取向差差在哪里？
共格孪晶界正好贴在{111}面上，两侧原子几乎无错配，界面附近几乎不积累几何必需位错，核平均取向差偏低。非共格段偏开{111}面，靠界面位错补偿错配，孪晶尖端和台阶处会堆起局部取向差。共格段的界面能只有随机大角晶界的百分之几，非共格段则接近普通大角晶界。
未变形的镍基合金KAM整体偏低，笔直的孪晶界两侧仍是蓝色低值。应变加大后，晶界附近由蓝转黄再转红，非共格段和孪晶尖端的KAM最早升高。共格段和非共格段就在同一张KAM图上分开。
密排六方金属滑移系少，室温变形常靠形变孪晶补足c轴方向的应变，镁、钛、锆都是常见体系。这类孪晶按晶面分成拉伸孪晶和压缩孪晶，各自把母晶的基面转过一个固定角，取向差角随c/a比略有移动。EBSD正靠这几个特征角把形变孪晶认出来。
拉伸孪晶和压缩孪晶各是多少度？
镁里最活跃的{10-12}拉伸孪晶把基面转过约86°，绕⟨11-20⟩，取向差角在86°附近堆出尖峰。{10-11}压缩孪晶对应约56°，{10-11}-{10-12}双孪晶约38°。钛的c/a比更小，同一套{10-12}孪晶的转角降到约85°。锆的转角也在85°上下，钛和锆里{10-12}孪晶都随c轴受拉而开动。
拉伸孪晶一旦形成，孪晶片层的基面几乎垂直翻转，极图上基面织构分裂出一支新的取向。晶界图里那些成排的红色细带就是{10-12}孪晶界，密度随压缩量上升。
六个孪晶变体怎样用EBSD区分？
{10-12}孪晶在六方晶体里有六个等价变体，具体开动哪一个由局部应力和施密特因子挑选。EBSD把每条孪晶片层的取向算出来，再比对六个变体的理论取向，就能给片层贴上变体编号。变体之间的取向差还能反过来核对孪晶律是否成立。
钛合金里每颗母晶只挑出施密特因子较高的一两个变体，孪晶片层沿基面法向排开。相邻母晶里开动的变体常常配对，形成穿过晶界的孪晶链。片层尖端插进母晶的地方，几何必需位错聚集，核平均取向差在孪晶界一带最高。
