什么是微观组织？

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晶体结构

在研究EBSD技术的工作原理之前，了解结晶的概念和“微观组织”的术语很重要。

许多熟悉的材料，如金属、矿物或陶瓷，都是结晶的。在晶体材料中，形成材料的原子在空间中周期性地重复排列。原子所在的虚拟三维网格点称为晶格。当然，原子的大小和重复原子群之间的距离都很小。例如，在Al中，原子排列在立方体的角和面中心。立方体的边长为0.405 nm，约为人类头发宽度小200000倍（1纳米为10-9米）。

在原子尺度上，材料的晶体结构非常规则。有时候，规则的晶格在重复了若干毫米之后，取向仍然没有任何变化，这些被称为单晶。例如石英等矿物的天然晶体，晶体的形状和对称性反映了原子结构的潜在规律性。也可以制造单晶：例如，半导体工业中使用的单晶硅晶片宽度高达300 mm。

Atomic structure of a ferrite body centred cubic unit cell

Unit cell for ferrite (BCC Fe) showing atoms at the corners & centre of the cubic unit cell.

Atomic structure of a cementite orthorhombic unit cell, showing Fe atoms in red and carbon atoms in green

Unit cell for cementite (Fe₃C) containing iron atoms (red) and carbon atoms (green).

Schematic illustration of the crystalline lattice of a crystal of cementite

Crystal structure of cementite formed by repeating the unit cell in space.

然而，更常见的情况是，晶体结构仅在很短的距离内是均匀的，并且材料是由单晶“颗粒”聚集而成。这种材料被称为“多晶”，晶粒的大小从纳米到若干厘米不等。即使在单个晶粒内，晶格也可能不完美，可能包含对材料性能有重要影响的缺陷。不同晶粒之间的晶格取向不同，因此在晶粒之间的界面上，我们可以定义晶界为从一个晶粒到下一个晶粒的取向变化（“取向差”）。

Electron images showing individual faceted crystalline grains

Material is commonly an aggregate of single crystal grains.

A polished surface showing a casting microstructure, revealing the crystalline grain structure

Grain structure visible in a casting.

微观组织

在很多变形或加工过的材料中，不同晶粒中晶格的三维取向不是随机的。晶格取向的择优性质和程度，在材料科学中称为“织构”（或在地质科学中称为“晶体优先取向”）。此外，很多材料包含多个相（即，具有不同晶体结构的材料），例如岩石中的不同矿物或双相钢中的不同铁结构。

当我们考虑材料中的晶粒组合、相分布和晶界性质，以及其他微观组成（如孔隙或夹杂物）时，我们将其统称为材料的微观组织。

*Image example of a material with a weak texture (before) & a strong texture (after).

为什么微观组织很重要？这仅仅是因为材料的很多最重要的物理性能，都是由微观组织控制的。我们可以想象，当我们试图将一块木头，沿着或横穿木纹打破时，它的强度会有多大的不同，而多晶材料的概念也大致如此。所有的微观组织的特征，都将深刻影响块体材料的性能，包括强度、韧性、延展性、耐腐蚀性、电性能等。因此，如果我们想了解或控制材料的物理性能，那么我们需要表征微观组织。

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