彭帆, 曾毅

无机材料学报 2021, 36 (11): 1193-1198. DOI:10.15541/jim20210080

摘要（615）

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电子背散射衍射(Electron Backscatter Diffraction, EBSD)是研究材料显微结构的重要手段之一, 通过EBSD获取的菊池衍射花样是材料内部微观晶体结构的直观反映。本研究通过识别菊池花样中的对称轴, 结合晶体对称定律, 提出了一种利用菊池花样进行晶体对称性分析和晶体结构鉴定的方法。通过该方法成功对三个未知样品的对称性和晶体结构进行了判断。其中一个样品确定到所属晶系, 另两个样品锁定到部分点群, 通过确定晶系和点群排除了部分不符合对称性的相鉴定结果。研究结果表明, 利用菊池花样进行对称性分析是判断晶体结构的有效方法。同现有方法相比, 菊池衍射花样法大大缩小了相鉴定的检索范围, 显著提高了相鉴定的准确性和可靠性, 是一种有望用于新一代EBSD设备的标定技术。

以立方晶系中的点群m3m为例说明。该点群包含三个四次轴, 四个三次轴, 六个二次轴, 九个对称面和一个对称中心。这些对称要素之间呈特定的方式组合, 对称要素之间的组合方式可用极射赤平投影图表示, m3m点群对称要素的极射赤平投影图如图2所示。

在菊池花样中识别出对称轴之后, 结合不同点群各自的对称特点, 可对花样进行对称性分析和晶体结构鉴定。受到菊池花样的制约, 不可能所有对称轴都能在花样中找到, 因此有些花样可以锁定到部分点群, 有些则只能确定到部分晶系, 而一些没有出现任何对称轴的花样则不适用于此方法。值得注意的是, 花样中未发现某种对称轴并不能说明该材料不具有该对称轴。晶体对称性鉴定流程图如图3所示。

对这些花样分别进行分析。由于花样a1和a2属于同一相, 两者的晶体结构应一致。a1中同时出现了三次轴和二次轴, 根据图3所示的晶体对称性鉴定流程图, 可知a1属三方或立方晶系, 进一步计算三次轴和二次轴之间的夹角可将其判断为立方晶系中的点群43或m3m。a2中同时出现了四次轴和三次轴, 无需计算对称轴间夹角, 可判断为立方晶系中的点群43或m3m, 该结果与a1的判断结果相吻合。花样b1和b2中均出现了六次轴, 由此可判断样品b为六方晶系。由于没有发现其他对称轴, 无法进一步缩小范围。花样c1中出现了一个二次轴, 据此可以排除三斜晶系。花样c2则出现了六次轴, 可判断为六方晶系。虽然二次轴和六次轴并未在同一花样中同时出现, 但花样c1和c2属于同一相, 说明样品c同时含有六次轴和二次轴, 可进一步将范围缩小到六方晶系中的点群62或6/mmm。