汽油价格的上涨继续促使消费者购买更节能的汽车。将汽车重量减轻10%可提高6%～8%的燃油效率，并减少温室气体排放。重量减轻是通过增加轻质结构材料的开发和使用来实现的。对于车辆设计师来说，开发材料和制造工艺非常重要，不仅可以减轻重量，还可以保持满足碰撞安全测试所需的强度。此外，他们必须在不将车辆成本提高到可接受的水平的情况下这样做。
背景
轻质结构材料的开发和使用以及制造和生产工艺的优化需要测量关键的微观结构参数。
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传统上使用光学显微镜测量晶粒尺寸，这需要合金特定的化学蚀刻。这种蚀刻可能不会暴露出所有的晶界。此外，它还使用有特殊处理和处置要求的化学品。
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相分布传统上使用光学或电子显微镜来测量。这些测量通过测量的灰度级而不是通过提供结构和成分的直接测量来推断相位。可能需要进行多次化学蚀刻处理以揭示存在的所有相。
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单个晶粒上的晶体取向传统上是通过透射电子显微镜（TEM）测量的。TEM分析需要专门的样品制备技术、工具和专业知识。方位测量通常是手动进行的，这限制了可以收集的测量数量。
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纹理，即优选取向的存在，通常通过x射线衍射（XRD）来测量。使用XRD的纹理测量不提供空间上特定的取向测量，而是提供具有测量体积的集体样品取向。
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塑性应变，即由于施加的载荷而导致的晶粒内取向的变化，传统上是通过TEM测量的。TEM的分析范围是有限的。TEM样品的直径通常为3mm，并且样品的薄到足以进行TEM分析的部分小于此部分。缺乏自动化测量进一步限制了数据收集。
相反，电子背散射衍射（EBSD）为测量轻质材料微观结构提供了一种快速、自动化的解决方案。EBSD的优点包括：
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使用离散定向测量的直接晶粒尺寸测量，以消除模糊的晶界确定误差。还可以识别特定的晶界类型，例如孪晶边界或相变取向关系，以帮助理解变形和/或热处理过程。
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通过使用EBSD测量晶体结构和使用能量色散x射线光谱（EDS）测量化学成分来直接测量相分布。ChI扫描?,EBSD和EDS相映射的结合使用，即使对于复杂的轻质材料，如高级钢和Al-Si铸件，也能提供准确的相分布。
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直接测量晶体取向和纹理。合金上的自动测量速度高达每秒6700点，可以快速收集具有统计意义的数据集。易于生成用于可视化方向的空间分布的地图。同时获得纹理信息以消除对额外分析时间的需要。
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可直接测量定向精度值小于0.1°的塑性应变。定向精度数据可以更好地理解和优化成形和制造过程中的变形过程，用于将轻质材料集成到汽车设计中。对大于1cmx 1cm的区域的自动分析允许对大面积和横截面上的变形进行可视化，以了解塑性应变和变形如何在材料内分布。
结果和讨论
铝和镁合金是用于减轻汽车重量的主要结构材料。虽然钢的密度是这三种合金中最高的，但其机械性能和可成形性使其成为碰撞防护的理想材料。使用微合金化和连续退火或其他热机械加工技术开发了先进的高强度钢。所得材料表现出改进的强度和韧性，以减轻重量并保持安全。先进工程钢的一个例子是孪晶诱导塑性（TWIP）钢。TWIP钢设计用于在碰撞中吸收比传统钢更多的能量，同时保持强度和稳定性。这种特性是碰撞过程中发生的变形孪晶的结果，从而提高了材料的屈服强度。
