G相是一種金屬間矽化物，具有複雜的立方晶體結構（空間群Fmm，晶格引數約為1。1 nm），化學式可用M6X16Si7表示，其中M和X表示多種可能的金屬。G相可以在各種鋼中析出，其中M=Ti、Mn、Cr和X=Ni、Fe是最常見的組合。在經過熱處理的雙相鋼中，相在鐵素體相中析出，呈立方對立方取向關係。
晶界上較大的G相與脆性有關，但位錯上G相的析出能夠提高強度和抗蠕變性。因此，G相在鐵素體和雙相不鏽鋼中十分重要
。現有研究已經提出G相與奧氏體之間存在一定取向關係，但是大多數報道沒有說明優先取向關係，G相的取向關係和析出過程經常被混淆或錯誤識別。
德國馬克斯-普朗克研究所的一項最新研究透過透射電鏡（TEM）內的掃描奈米電子束衍射（NBED）闡明離子輻照奧氏體中奈米級（10-20nm）G相析出相的取向關係。相關論文以題為“Investigation of the orientation relationship between nano-sized G-phase precipitates and austenite with scanning nano-beam electron diffraction using a pixelated detector”發表在Scripta Materialia。
論文連結：
https：//doi。org/10。1016/j。scriptamat。2021。113930
本文使用的奧氏體鋼為Fe-15Ni-15Cr-1。8Mn-1。2Mo-0。5Ti-0。6Si-0。1C，晶粒尺寸為10-15μm。檢測過程中的一個挑戰是衍射圖既包含微小析出相的弱訊號，又有析出相上方和下方基體的強訊號，本文透過試驗表明，使用ASTAR系統進行NBED資料收集的常規方法對檢測微弱的G相反應不靈敏。因此最終選擇使用快速TEM CAM-XF416畫素化CMOS檢測器採集衍射資料。
圖1 使用3種方法檢測到10-20nm的G析出相的存在
圖2 資料收集過程和探索說明
圖3 應用MTEX對定向結果進行分析
研究發現了G相析出在FCC向BCC轉變的奧氏體特徵中遵循一定取向關係，奧氏體中G相的形成方式與鐵素體或馬氏體的形成方式相似，儘管G相和奧氏體的空間群相同（空間群Fmm），但G相晶格最接近鐵素體的上部結構，將BCC鐵素體的一個4×4×4單體轉化為G相晶胞只需要移動少量的原子。如果G相的結構類似BCC單體，則意味著相的形成必須與FCC晶格的四方變形和旋轉有關，類似奧氏體向鐵素體轉變，這解釋了取向關係的相似性。對於除最小粒子外的所有粒子，
這些應變都必須由析出相中的介面位錯或孿晶容納，這些位錯或孿晶在很大程度上決定了析出相的形貌和慣習面。
圖4 G相形貌詳細圖
本文使用畫素探測器透過NBED在FCC向BCC轉變的奧氏體中發現了G析出相的取向關係。只有透過高信噪比和高動態範圍的CMOS畫素探測器才能解決G相的微弱衍射問題。透過本文方法可以提供給密度泛函理論或分子動力學模擬，以研究能量變化，介面和點缺陷之間的相互作用。該技術有望用於研究其他材料中複雜奈米級析出相。（文：破風）
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