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EBSD und BKD |
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Einführung Die meisten natürlichen und in der Technik verwendeten festen Materialien liegen in kristalliner Form mit polykristallinem Aufbau vor oder sind zumindest teilkristallin. Ihr Gefüge wird gekennzeichnet durch die Phasen-, Korn- und Substruktur sowie durch die Textur, d.h. die Verteilung der kristallographischen Orientierungen. Die Kristallstruktur der Kristallite bewirkt die Anisotropie einer Reihe technisch wichtiger Materialeigenschaften. Treten in einem polykristallinen Werkstück bestimmte Orientierungen der Kristallite bevorzugt auf, dann wird - auch bei einer Mittelung über eine sehr große Anzahl von Kristalliten - in der Regel eine gewisse Anisotropie übrigbleiben. Die makroskopischen Materialeigenschaften polykristalliner Materialien hängen also nicht nur von der Größe, Form und Anordnung der Kristallite ab, sondern auch ganz wesentlich von ihrer Textur. Das Mikrogefüge, die Art der Korngrenzen und die Textur sind der Schlüssel zur Beschreibung der Anisotropie polykristalliner Stoffe. Da technische Prozesse wie das Walzen, Gießen, Strangpressen oder eine Wärmebehandlung die Orientierungsverteilung in einem Werkstück in charakteristischer Weise ändern, kommt in der industriellen Fertigung der Textur als Werkstoffparameter eine besondere Bedeutung zu. Daneben ist die Entwicklung von Werkstoffen mit maßgeschneiderter Textur von Interesse, bei denen die anisotropen Eigenschaften eines vorzugsorientierten Werkstückes dem jeweiligen Einsatzprofil angepasst werden. Auch in der Forschung ist die Texturanalyse zu einem Hilfsmittel bei der Untersuchung von Vorgängen geworden, die mit Änderungen des kristallinen Aufbaus verbunden sind. Ein wichtiger Aspekt in der aktuellen Texturforschung ist die Weiterentwicklung experimenteller Methoden, um die Orientierungsverteilung in einem polykristallinen Material möglichst genau zu bestimmen. Der Messung der lokalen Textur im Mikrobereich kommt hierbei besondere Bedeutung zu, weil Werkstoffe oftmals eine inhomogene Textur zeigen, d.h. die Textur von der betrachteten Probenstelle abhängt. Die Kenntnis von Texturinhomogenitäten ist wichtig, da sie mit lokalen Unterschieden in den Werkstoffeigenschaften verbunden sind.
EBSD-Grundlagen
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Die Kikuchi-Beugung in Rückstreuung von massiven Kristall- oberflächen ist eine sehr alte Technik [1], sie hat aber erst seit wenigen Jahren unter der Bezeichnung EBSD (Electron BackScatter Diffraction) eine breite Anwendung in den Werkstoff- und Erdwissenschaften
gefunden
[2, 3]. Wenn
ein Elektronenstrahl von einigen tausend Elektronenvolt Energie auf einen Kristall trifft, entsteht ein Beugungsdiagramm (a). 
Die Farbcodierung der hkl- und der uvw- Richtungsverteilungsbilder ("Miller Maps") wird üblicherweise durch Überlagerung des RGB-Farbdreiecks mit dem Standard-Dreieck des Kristallgitters definiert [4]. Wegen der starken Verzerrung infolge der stereographischen Projektion
ist
die
Identifikation einer
kristallographischen
Richtung durch Vergleich der Farbe eines Korns mit der Farbe im Standarddreieck nicht immer einfach. Werden dagegen dieauf Summe = 1 normierten Indizes [100], [010] und [001] - wie die Elemente einer ternären Legierung in Phasendiagrammen - als Eckpunkte in ein gleichseitiges Dreieck eingetragen und die RGB-Farben mit baryzentrischer Gewichtung gemischt, dann ergibt sich ein einfacher linearer Zusammenhang zwischen den Orten der RGB-Mischfarben und den Orten der Flächenindizes [hkl] bzw. den Richtungsindizes
[uvw]. Für die Farbkodierung in Miller-Maps wird im Fall kubischer Symmetrie das intensiv dargestellte Farbdreieck
100-110-111 verwendet, das alle kristallographisch äquivalente Richtungen
enthält.
Ebenso kann man die Indizes [hkl] bzw. [uvw] von probenfesten Referenzrichtungen - bei Blechen wählt man in der Regel die Blechebenennormale und die Walzrichtung - auf Summe = 1 normieren und diese Werte für alle gemessenen Kristallite in ein ternäres Dreieck mit baryzentrischem Koordinatensystem eintragen
[6]. Man erhält so anstelle von inversen
Polfiguren eine neue Darstellung der statistischen Richtungsverteilungen bezüglich der
probenfesten Referenzrichtungen. Vorteile dieser Darstellungsart sind: Sie ist nicht verzerrt; die Indizes lassen sich mühelos ablesen; Indizes der Netzebenen mit gemeinsamer Zonenachse bzw. Indizes der Zonenachsen mit gemeinsamer Netzebene liegen auf Geraden. Aus historischen Gründen hat sich jedoch die Darstellung von ternären Millerplots noch nicht gegen die Darstellung von inversen Polfiguren mit der verzerrenden stereographischen oder Lambert-Projektion des kristallographischen Standard-Dreiecks
durchgesetzt.
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