引言
增材制造（AM），也叫3D打印，是一种新的制造金属零件的颠覆性方法，和传统方法相比，机械性能更强。3D打印可用多种技术在一系列的金属或合金上实现，包括直接金属激光烧结（DMSL）、直接金属激光熔化和电子束熔融，每种技术都会影响材料的微观结构从而决定其机械性能。电子背散射衍射（EBSD）是一种表征微观结构的理想工具，能更好的理解微观结构与性能的关系。
结果和讨论
EBSD适用于测量多种微观结构特征，包括晶体取向、粒径、晶界结构和相分布。图1展示了使用激光粉末床熔化制备的增材制造316-L不锈钢样品。图1a是图像质量图和反极图（IPF）的叠加，图中的点根据它们的表面法线方向用特定的颜色表示。图1b是图像质量图和晶粒图的叠加，具有相似取向的点被归为一组并随机上色来突出形貌特征。
图1. 来自增材制造的316-L不锈钢样品的a）反极图（IPF）和b）晶粒图。
这些数据由Clarity EBSD分析系统采集。这种下一代直接电子探测器通过直接对衍射电子成像而不再需要磷屏和光学系统，消除了传统途径引起的图像模糊和扭曲。Clarity探测器不但能采集图1这种传统的EBSD信息，它所采集的数据由于具有的高锐度和高质量还能进行更高取向精度需求的高分辨EBSD测量。这种性能非常重要，因为通过L-PDB制造的合金由于快速固化形成了具有高残留应力的微观结构，需要高精度测量。
这些增材制造的钢材由于具有优异的机械性能而引人关注，特别是它们具有比其它成分相似的锻造材料更高的强度和延展性，其主要原因要归结于打印后存在的密集的位错网络。位错网络的性质根据制造参数以及个体局部的构造而不同，这是由多种因素引起的，包括局部晶界的性质、冷却速率、残余应变和几何制约因素。对于理解影响位错网络的参数的一个挑战是如何定量的表征位错与微观结构以及制造参数的关系。透射电镜不能覆盖足够大的区域，同时X射线技术没有足够的空间分辨率，而高角分辨率EBSD（HR-EBSD）结合Clarity探测器的性能能够提供足够的空间分辨率、取向精度和自动化采集来跨越鸿沟，以实现对这些微观结构的定量表征。
图2. 更高空间分辨率的a）IPF取向分布图和b）KAM分布图。c）运用交互关联HR-EBSD分析计算的HR-KAM分布图展示了微观结构中的局部缺陷。
图2展示了从一个较小的视场采集的数据，并突出其微观结构的细节。图2a是这个视场的反极图。图2b是基于取向差的KAM分布图。图2c是通过基于交叉关联方法得到的高角分辨率HR-KAM图。这幅HR-KAM图显示出了噪音水平显著减少并突出了晶粒内的局部缺陷结构，这种数据有助于对几何必须位错密度进行定量，如图3所示。
其他EBSD指标可用于表征在快速固化过程中发育的晶胞结构，这种结构有助于产生特殊的性能。图4a和4b分别展示了来自相同区域的EBSD图像质量图和PRIAS（中心）图像，在这些图片中，可以看见位错晶胞结构。把这些图片的缺陷信息和HR-EBSD定量微观结构分析相结合，可以为探索增材制造材料中的微观结构与性能关系提供一条新的途径。
图3. 通过Clarity探测器和HR-EBSD分析采集的高保真EBSD花样计算出的几何必须位错密度分布图。
图4. 运用a）EBSD图像质量图和b）PRIAS中心信号对增材制造中快速固化形成的晶胞结构的可视化。
结论
和位错网络相关的应力状态被认为在决定机械性能方面起极其重要作用。然而，受空间分辨率所限，它不能被基于X射线的技术解析。HR-EBSD方法有助于我们更好的分析增材制造材料中的局部应力状态，理解其对微观结构和制造参数的影响，反之也可以帮助我们调整这些材料的机械性能。Clarity探测器采集的EBSD具有极高清晰度，对于捕捉微观结构中的关键特征具有极其重要的意义 。
致谢
EDAX感谢佐治亚理工材料科学与工程学院的Josh Kacher教授提供分析样品、协助HR-EBSD分析并提供关于增材制造材料的宝贵见解。